钢制塔式容器.pptx
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1、 塔式容器设计的基本内容:工艺设计:塔径、塔高、塔板(型式、数量、塔板布置等)、填料及其高度。机械设计机械设计:结构和强度、刚度、稳定性。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第1页/共98页1、适用范围、适用范围 设计压力p35MPa 高度H10m、且H/D5 裙座自支承的塔式容器。其中:H 总高;D 塔壳的平均直径。对等直径塔为其公称直径;对不等直径塔式容器:河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第2页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制
2、塔式容器JB/T4710-2005对塔器总高H的一点说明:第3页/共98页适用范围是考虑下述因素制定的:a.塔式容器振动时只作平面弯曲振动;b.高度小的塔式容器截面的弯曲应力小,计算壁厚取决于压力或最小厚度;c.塔为独立的塔,塔与塔之间、塔与框架之间无关联;d.塔设备为无夹套。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第4页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005本标准不适用于下列塔式设备:a.带用牵拉装置的塔器;b.由操作平台联成一体的排塔或塔群;c.带有夹套的塔器。第5
3、页/共98页2.塔式容器应考虑的载荷 a.压力(含液柱静压力)载荷;b.重力载荷;c.风载荷:顺风向载荷 横风向载荷;d.地震载荷:水平地震力 垂直地震力。需要时还要考虑其他外力载荷。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第6页/共98页质量载荷:质量载荷:河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第7页/共98页风载荷:河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第8页/共98页地震载荷:河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批
4、 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第9页/共98页从载荷性质上分,载荷又可分为:静载荷和动载荷。其区别:a.载荷大小、方向甚至作用点等不随时间变化的是静载荷,随时间变化的是动载荷。b.动载荷使结构产生加速度,引起结构振动。而静载荷不会引起振动。c.动载荷计算与结构自身的振动特征(如自振频率或周期、振型与阻尼)有关,而静载荷仅与载荷大小、约束条件有关。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第10页/共98页3.塔式容器应考虑工况:a.水压试验工况;b.操作工况;c.检修工况(应包括安装工况)。河 南 省 压 力 容 器
5、 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第11页/共98页4.设计(计算)压力与设计温度 对工作压力小于0.1MPa的内压塔式容器、设计压力取不小于0.1MPa;裙座壳和地脚螺栓的设计温度取使用地区月平均最低气温的最低值加20。其他同GB150。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第12页/共98页 5.腐蚀裕量 A.塔体:a)应根据预期寿命和介质;利用金属材料的腐蚀速率确定腐蚀裕量;b)各元件受到腐蚀程度不同时,分别确定其腐蚀裕量;c)介质:压缩空气,水或水蒸汽,材质为碳素钢或低合金钢时,腐蚀裕量1mm
6、。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005 B.裙座和地脚螺栓 a)裙座腐蚀裕量取C22mm;b)地脚螺栓的腐蚀裕量,取C23mm。第13页/共98页6.最小厚度 A.容器壳体(不包括c2)a)碳素钢、低合金钢制为2/1000的内 直径、且3毫米;b)高合金钢制,2mm。B.裙座壳 JB/T4710规定裙座壳的名义厚度不得小于6mm。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第14页/共98页C.地脚螺栓 地脚螺栓小径,规范并无限制,但工程上一般不小于M24,最大不超过M100。D.基
7、础环板 a)板式螺栓座:基础环板的最小厚度在新标准中没有具体规定,但老标准中规定16mm。筋板厚度一般 2/3基础环厚度,盖板厚度一般基础环板厚度。b)管式螺栓座:标准中基础环板的最小厚度一般 18mm。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第15页/共98页 7.许用应力 A.塔式容器壳体(含裙座壳体)按GB150材料一章选取。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第16页/共98页 8.压力试验 原则:试验压力、温度和介质均按照GB150。注意:A、当塔器铭牌上规定有最大允许
8、工作压力时,试验压力公式中应以该最大工作压力代替设计压力。B、塔器卧置压力试验时,试验压力应计入试验介质的液柱静压力。C、真空塔器:液压和气压 PT=1.25P 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第17页/共98页 9载荷组合系数K 长期载荷效应与短期载荷效应不同。方法是在应力组合后,其许用应力(强度或稳定)乘以一个等于1.2的载荷组合系数K。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第18页/共98页 10、裙座:裙座:A A、结构形式:、结构形式:圆筒形和圆锥形。优先选用圆筒
9、形裙座;当DNDN1 1mm且H/DNH/DN2525,或DNDN1 1mm 且H/DNH/DN3030时可选用圆锥形裙座。标准要求:圆锥形裙座的半锥顶角1515,无论圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于6 6mmmm。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第19页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班B、筒体与裙座的连接型式对接结构:要求裙壳外径宜与塔壳外径相同。钢制塔式容器JB/T4710-2005第20页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班搭接结构:a)尺寸要满足
10、要求,搭接接头的角焊缝要填满。b)当裙壳与圆筒搭接时,封头的环焊缝应磨平,并按JB/T4730要求100%无检合格。钢制塔式容器JB/T4710-2005第21页/共98页 C C.当当塔塔壳壳封封头头由由多多块块板板拼拼接接制制成成时时,拼拼接焊缝处的裙座壳应开缺口,如图所示。接焊缝处的裙座壳应开缺口,如图所示。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班 R 和L的尺寸与封头名义厚度有关,具体查表7-3。钢制塔式容器JB/T4710-2005第22页/共98页D D.当当塔塔式式容容器器下下封封头头的的设设计计温温度度大大于于或或等等于于400400时,应设置隔气圈,如图所示
11、。时,应设置隔气圈,如图所示。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第23页/共98页 E.E.塔塔式式容容器器裙裙座座上上应应设设置置排排气气孔孔;在在裙裙座座有有保保温温或或 防火层时,应改为排气管,如图所示。防火层时,应改为排气管,如图所示。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班排气孔和排气管的规格和数量见表7-4和7-5。钢制塔式容器JB/T4710-2005第24页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第25页/共98页F.F.地脚螺栓座
12、地脚螺栓座 由基础环、筋板、盖板和垫板组成,结构如图所示,该结构适用于予埋地脚螺栓和非予埋地脚的情况。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班图7-9 地脚螺栓座结构图(a)(标准释义图3-1)L2=B+C钢制塔式容器JB/T4710-2005第26页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第27页/共98页 下图为中中央央地地脚脚螺螺栓栓座座结构,优点是地脚螺栓中心圆直径小,用于地脚螺栓数量较少,需予埋。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班图7-9 地脚螺栓座结构图(b)(标准释义图3
13、-2)钢制塔式容器JB/T4710-2005第28页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第29页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班 对塔高较小的塔式容器,地脚螺栓座可简化成单环板结构。优点:结构简单;缺点:地脚螺栓座整体刚度不足。钢制塔式容器JB/T4710-2005第30页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班G.引出孔详细尺寸见表7-6。钢制塔式容器JB/T4710-2005第31页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班
14、钢制塔式容器JB/T4710-2005第32页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班11、塔器强度计算和稳定性校核步骤 塔设备的轴向强度和稳定性校核必须考虑正常操作、停工检修、压力试验等三种工况,基本计算步骤为:按设计条件,初步确定塔的厚度和其他尺寸;计算塔设备危险截面的载荷,包括重量载荷、风载荷、地震载荷和偏心载荷等;危险截面的轴向强度和稳定性校核。设计计算裙座、基础环板和地脚螺栓等。钢制塔式容器JB/T4710-2005第33页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-200512.塔器质量计算 塔体
15、、裙座质量:m01 塔内件(如塔盘、填料)质量:m02 保温层质量:m03 平台及扶梯质量:m04 操作时物料质量:m05 塔附件(人孔、接管、法兰等)质量:ma 水试时充水质量:mW 偏心(载荷)质量:me第34页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005质量叠加:操作质量:m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me 最大质量:mmax=m01+m02+m03+m04+ma+mw+me 最小质量:mmin=m01+0.2m02+m03+m04+ma第35页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员
16、 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005说明:a)当空塔吊装时,无保温层、平台和扶梯,则最后一式中不计m03、m04。b)部分部件的经验质量:C)附属件的质量一般取ma=0.25m01第36页/共98页13.13.自振周期自振周期 如果把塔设备视为具有多个自由度的体系,则它就具有多个固有频率(周期),其中最低的频率1 1,称为“基基本本频频率率”,与基本频率相对的周期(T T1 1=2/=2/1 1)就叫“基本周期基本周期”。频率从低到高排序,分别就叫“第一、第二、第三振动频率(1 1、2 2、3 3)”等,相应地,与其相对应的周期分别叫“第一、第二、第三自振周期”。河 南 省 压
17、力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第37页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班 对应于任意一个频率,体系中各质点振动后的变形曲线称为振型。与塔设备前三个振动频率相对应的振型见下图所示。钢制塔式容器JB/T4710-2005第38页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班A、等直径、等厚度塔的固有周期 计算模型:顶端自由、底部固定、质量沿高度均匀分布的悬臂梁(弹性连续体),如下图所示。钢制塔式容器JB/T4710-2005第39页/共98页B B高振型计算高振型计算 当H/D15,且H2
18、0m时要考虑高振型影响。按JB/T4710附录B计算,对等直径、等壁厚的塔式容器,可近似取:河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第40页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班C.影响自振周期的因素钢制塔式容器JB/T4710-2005 与塔的总质量m0的0.5次方成正比;与塔的高径比H/D 的1.5次方成正比;与塔的壁厚e的0.5次方成反比。第41页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班D、变直径或变厚度塔的固有周期 质量折算法:将一个多自由度体系用一个折算的集中质量来代
19、替,从而将一个多自由度体系简化为一个单自由度体系。钢制塔式容器JB/T4710-2005第42页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班 自振周期T1提高,脉动增大系数(随q1T12的增大而增大)增大,计算段的水平风力Pi 增大。钢制塔式容器JB/T4710-2005E、自振周期对计算载荷的影响 a)对风载荷的影响:当H20m时,K2i=1.7当H20m时,第43页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班b)对地震载荷计算的影响:钢制塔式容器JB/T4710-2005第44页/共98页1414、地震载荷、地震载荷(1)名词术语:震级震
20、级:表示地震大小的尺度,用震源释 放能量大小度量。烈度烈度:某一地区地面各类结构物和建筑 物宏观破坏程度。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第45页/共98页 基基本本烈烈度度:指在一定期限内,一个地区可能普遍遭遇到的最大烈度,基本烈度为50年超越概率为10%的烈度。设防烈度:设防烈度:按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第46页/共98页 设设计计基基本本地地震震加加速速度度:50年设计基准期超越概率为10%的地震加
21、速度取值;对应于设防烈度的设计基本地震加速度和max值见下表。河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005第47页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005(2)水平地震力计算 a)基本振型水平地震力 地震影响系数,见图8-4基本振型参与系数,式8-10第48页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005Tg:场地土的特征周期值。与场地土类别(、)和设计地震分组(共三组)有关。第49页/共98页 河 南 省 压 力
22、 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005b)垂直地震力 垂直地震只有在八度和九度区才需验算。塔器底部截面处总的垂直地震力为:式中:Vmax垂直地震影响系数的最大值,取Vmax=0.65max;meq塔设备的当量质量,取meq=0.75m0,kg;m0塔设备操作时的质量,kg。第50页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员 培 训 班钢制塔式容器JB/T4710-2005 任意质量i处所分配的垂直地震力(沿塔高按倒三角形分布重新分配)为:任意计算截面I-I处的垂直地震力为:第51页/共98页 河 南 省 压 力 容 器 设 计 审 批 员
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