76 塔设备的振动.DOCVIP

第六节 塔的强度设计 特点—安装在室外，靠裙座底部的地脚螺栓固定在混凝土基础上。 三种工况：正常操作、停工检修、压力试验。 轴向强度及稳定性校核的基本步骤： 按设计条件，初步确定塔的壁厚和其它尺寸。 计算塔设备危险截面的载荷，包括重量、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、地脚螺栓等。 塔的强度设计的解题思路 一、塔的载荷分析 ㈠介质压力：包括，前面已讲 ㈡质量载荷 ⒈包括：m01——塔体、裙座质量； m02——塔内件如塔盘或填料的质量； m03——保温材料的质量； m04——操作平台及扶梯的质量； m05——操作时物料的质量； ma ——塔附件如人孔、接管、法兰等质量； mw ——水压试验时充水的质量； me ——偏心载荷。 ⒉区分不同工况分别计算 塔设备在正常操作时的质量： (7-13) 塔设备在水压试验时的最大质量： (7-14) 塔设备在停工检修时的最小质量： (7-15) ㈢偏心载荷 定义：塔体上悬挂的再沸器、冷凝器等附属设备或其它附件所引起的载荷。 载荷产生的弯矩为： (7-16) 式中：——重力加速度，m/s2； ——偏心距，即偏心质量中心至塔设备中心线间的距离，m； ——偏心弯矩，N·m。 ㈣风载荷 1.影响： （1）使塔体产生应力和变形；使塔体产生顺风向的振动(纵向振动)使塔体产生垂直于风向的诱导振动(横向振动)； （2）过大的塔体应力会导致塔体的强度及稳定失效； （3）太大的塔体挠度会造成塔盘上流体分布不均，分离效率下降。 2.风载荷的构成： 一种随机载荷，大小和方向随时、随地变化；对于顺风向风力，认为由两部分组成： (1)平均风力（稳定风力），对结构的作用相当于静力的作用；是风载荷的静力部分，其值等于风压和塔设备迎风面积的乘积。 (2)脉动风力（阵风脉动），对结构的作用是动力的作用。是非周期性的随机作用力，它是风载荷的动力部分，会引起塔设备的振动。 计算时，折算成静载荷，即在静力基础上考虑与动力有关的折算系数，称风振系数。 3.风力计算 （7-17） 式中：——塔设备中第i段的水平风力，N； ——体型系数；塔设备中第i计算段的风振系数； ——风压高度变化系数； ——各地区的基本风压，N/m2； ——塔设备各计算段的计算高度(见图7-74)，m； ——各地区的基本风压，N/m2； ——塔设备中第i段迎风面的有效直径，m； 图7-74风载荷计算简图 a.基本风压基本风压由相应地区的基本风速v0通过下式确定： (7-18) 式中：——基本风压，N/m2 ——空气密度，随当地的高度和湿度而异，kg/m3； ——基本风速，随地区、季节及离地面的高度而变化，m/s。 我国设计规范规定： 空气密度ρ—根据一个大气压下、10℃时干空气密度计算，即ρ=1.25kg/m3； 基本风速—采用离地面高度10m，30年一遇，10分钟内平均最大风速，查图。 b.高度变化系数fi 风速或风压随离地面的高度而变化。 风速沿高度变化呈指数规律，风压等于基本风压与高度变化系数fi 的乘积。 风压高度变化系数fi 值随地面的粗糙度类别而不同，见表7-5。 表7-5风压高度变化系数fi5 1.17 1.00 0.74 0.62 10 1.38 1.00 0.74 0.62 15 1.52 1.14 0.74 0.62 20 1.63 1.25 0.84 0.62 30 1.80 1.42 1.00 0.62 40 1.92 1.56 1.13 0.73 50 2.03 1.67 1.25 0.84 60 2.12 1.77 1.35 0.93 70 2.20 1.86 1.45 1.02 80 2.27 1.95 1.54 1.11 90 2.34 2.02 1.62 1.19 100 2.40 2.09 1.70 1.27 150 2.64 2.38 2.03 1.61 200 2.83 2.61 2.30 1.92 注：A类指近海海面、海岸、海岛、湖岸及沙漠地区； B类指田野、乡村、丛林、丘陵及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区。 C类指有密集建筑群的城市市区。 D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。 c.风压 塔高度10m：按一段计算，以设备顶端的风压作为整个塔设备的均布风压； 塔高度10m：分段计算，每10m分为一计算段，余下的最后一段高度取其实际高度，如图7-74所示。 其中任意计算段风压为： (7-19) 式中：i段的风压，N