畢業(yè)設計說明書(水煤氣洗滌塔的結構及強度設計)

1、水煤氣洗滌塔結構及強度設計摘要塔設備是石油煉制，石油化工、天然氣化工等生產(chǎn)工程不可或缺的重要設備。塔設備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等各個方面，都有重大影響。因此，塔設備的設計和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大重視。洗滌塔是一種新型的氣體凈化處理設備。它是在可浮動填料層氣體凈化器的基礎上改進而產(chǎn)生的，廣泛應用于工業(yè)廢氣凈化、除塵等方面的前處理，凈化效果很好。對煤氣化工藝來說，煤氣洗滌不可避免，無論什么煤氣化技術都用到這一單元操作。由于其工作原理類似洗滌過程，故名洗滌塔。洗滌塔與精餾塔類似。本設備用于煤氣化工段，用于凈化和冷卻粗煤氣。本文主要介紹

2、了洗滌塔的設計，著重敘述了塔設備結構的確定、材料的選擇、強度的計算、地震載荷以及卡曼渦街的計算等。該洗滌塔分為氣液接觸區(qū)、洗滌區(qū)和氣固，氣液分離區(qū)。粗煤氣從洗滌塔中部進入洗滌塔，與激冷水接觸混合，對粗煤氣進行洗滌和凈化。煤氣繼續(xù)向上進入泡罩塔板，用冷凝液進行再次洗滌，氣體進一步凈化。經(jīng)過塔板洗滌后的煤氣上升至旋流板除沫器，分離灰分和液態(tài)水。關鍵詞:結構設計、強度校核、卡門渦街Water gas washingtowerstructure andthestrength designAbstractThe tower equipmentisanimportantoil refining, petr

3、ochemical, gas and chemicalproduction engineeringequipment. Towerequipmentperformanceforthe entiredeviceproduct yield, quality, production capacity andconsumptionquotas,as well asall aspects ofwastetreatment andenvironmental protectionhave a significant impact. Therefore,thedesignofthetower equipmen

4、tand research, bythegreat weightofthechemical,oil refiningandotherindustriesThe scrubberisa new type ofgaspurificationequipment. Floatingfillerlayergaspurifieron the basis ofimprovementproduced bywidely used inthepre-treatmentofindustrial waste gas purification, dust andotheraspects ofthepurificatio

5、nworks well. Forcoal gasification process, gas washingisinevitable, no matter what thegasification technologyused inthisunit operation. Duetoitsworking principleissimilartothewashing process, hence the name scrubber. Scrubbersimilar to thedistillation column.Theequipmentused forgaschemical industrys

6、egmentfor thepurificationand coolingofthecrude gas.In this paper,thedesignofthescrubber, focusing on narrativestructureofthetower equipment, material selection,calculationoftheintensity, seismic loadandKamanVortexcalculationThe scrubberisdividedintothegas-liquid contact area, washing areaandthegas-s

7、olid, gas-liquid separation zone. Thecrude gasfromthemiddleofthescrubberintothescrubber, thecontactwiththeshockof cold watermixing,washing andpurifyingthecrude gas.Gasto continue upwardintotheblistertray, againwashedwithcondensateto further purify thegas.Aftertheplateafter washingthegastorisetothecy

8、clonedemisterseparation ofashandliquid water.Keywords:Structural design, Strength check, KamanVortex目錄前言1第一章結構選型及材料選擇31.1結構選型3塔體3封頭3塔盤31.1.4 除沫器3裙座4液位連通管4管件、人孔、法蘭等部件41.1.8 吊耳7吊住7操作平臺及扶梯7筒體材料的選擇8封頭材料的選擇8塔盤材料的選擇8裙座材料的選擇8其它部件材料的選擇9第二章塔盤的流體力學計算102.1泡罩的結構參數(shù)102.2塔板上的動力參數(shù)112.3最大允許氣相負荷和齒縫開度122.4塔板壓降13第三章筒體與

9、封頭的厚度計算及壓力試驗143.1筒體厚度的計算143.2封頭厚度的計算153.3水壓試驗校核16筒體水壓校核16封頭水壓校核16第四章塔體的機械設計174.1塔體承受的各種載荷的計算174.1.1 質量載荷的計算17自振周期的計算20地震載荷及地震彎矩的計算：20風載荷及風彎矩的計算24卡門渦街引起的彎矩計算26偏心彎矩的計算27各截面最大彎矩的計算274.2圓筒應力校核28第五章裙座的強度設計及穩(wěn)定校核305.1主要構成305.2座體設計305.3基礎環(huán)設計325.4螺栓座的設計345.5地腳螺栓的計算345.6筋板設計355.7蓋板設計365.8裙座與塔體的鏈接36第六章開孔補強386.

10、1人孔M2、M3 （DN=500)開口的補強386.2人孔M1（DN=500）開口的補強406.3 N1（DN=300）開口的補強426.4 N2（DN=80）的補強436.5 N3/N8（DN=200）的補強456.6 N4（DN=100）的補強466.7 N5（DN=600）的補強486.8 N6（DN=300）的補強506.9 N7(DN=300)的補強516.10 T（測溫口）的補強53結束語55參考文獻56致謝57前言塔設備能夠為氣、液或液、液兩相進行充分接觸提供適宜的條件，即充分的接觸時間、分離空間和傳質傳熱的面積，從而達到相際間質量和熱 量交換的目的，實現(xiàn)工藝所要求的生產(chǎn)過程，生

11、產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。所以塔設備的性能對整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質量、生產(chǎn)能力和消耗定額，以及三廢處理和環(huán)境保護等方面部有著重大的影響。塔設備的投資費用及鋼材耗量僅次于換熱設備。據(jù)統(tǒng)計，在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設備的投資費用占全部工藝設備總投資的25.39，在煉油和煤化生產(chǎn)裝置中占34.85；其所消耗的鋼材重量在各類工藝設備中所占比例也是比較高的，如年產(chǎn)250萬噸常減壓蒸餾裝置中，塔設備耗用鋼材重量占45.5，年產(chǎn)120萬噸催化裂化裝置中占48.9，年產(chǎn)30萬噸乙烯裝置中占2528.3?？梢娝O備是煉油、化工生產(chǎn)中最重要的工藝設備之一，它的設計、研究、使用對化工、煉油等工藝的發(fā)展起著重大的作用。本

12、洗滌塔采用了塔設備中的板式塔。洗滌塔是一種新型的氣體凈化處理設備。它是在可浮動填料層氣體凈化器的基礎上改進而產(chǎn)生的，廣泛應用于工業(yè)廢氣凈化、除除塵等方面的前處理，凈化效果很好。對煤氣化工藝來說，煤氣洗滌不可避免，無論什么煤氣化技術都用到這一單元操作。由于其工作原理類似洗滌過程，故名洗滌塔。洗滌塔與精餾塔類似，由塔體，塔板，等組成。由于洗滌塔是進行粗分離的設備，所以塔板數(shù)量一般較少，通常不會超過十級。 洗滌塔適用于含有少量粉塵的混合氣體分離，各組分不會發(fā)生反應，且產(chǎn)物容易液化，粉塵等雜質（也可以稱之為高沸物）不易液化或凝固。當混合氣從洗滌塔中部通入洗滌塔，由于塔板間存在產(chǎn)物組分液體，產(chǎn)物組分氣體

13、液化的同時蒸發(fā)部分，而雜質由于不能被液化或凝固，當通過有液體存在的塔板時將會被產(chǎn)物組分液體固定下來，產(chǎn)生洗滌作用，洗滌塔就是根據(jù)這一原理設計和制造的。本設備用于氣化工段。根據(jù)其工藝作用，該洗滌塔由下段的氣液接觸區(qū)、中段的洗滌區(qū)和上端的氣液分離區(qū)組成。粗煤氣進入洗滌塔進行洗滌，洗滌完畢后由塔體上端煤氣出口管道排出。綜合考慮了強度，剛度以及經(jīng)濟性，對該洗滌塔做出了如下設計。由于作者水平有限，有不足之處望讀者提出寶貴意見，在此深表感謝。 車凱 2012/6/10第一章 結構選型及材料選擇1.1結構選型塔體由于本設備塔徑較大，達到4100mm，屬于大塔徑設備，且氣液處理量較大。所以本設備選用板式塔。封

14、頭本設備的最高工作壓力達到6.49MPa所以本設備封頭采用半球型封頭。塔盤本設備采用分塊式溢流塔盤（圓泡罩塔盤），它由塔板、降液管、受液槽、溢流堰和氣液解除原件組成。1.1.4 除沫器在塔內操作氣速較大時，會出現(xiàn)塔頂霧沫夾帶，這不但造成物料的損失，也使塔的效率降低，同時還可能造成污染。為了避免造成這種狀況，需在塔頂設置除沫裝置，從而減少液體的夾帶損失。本設備采用旋流板除沫器，它由固定的葉片組成，如風車狀，夾帶液滴的氣體通過葉片時產(chǎn)生離心現(xiàn)象，在離心力的作用下將液滴甩到塔壁上，從而實現(xiàn)氣液分離，除沫效率高達95%以上。裙座本設備采用圓筒式裙式支座液位連通管液位連通管是用來觀察設備內部液位變化的一

15、種裝置，為設備操作提供了一些依據(jù)。一般用于兩種目的：意識通過測量液位確定容器中物料的高度，以保證生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)所需的物料。二是通過測量液面確定連續(xù)生產(chǎn)是否正常，以便控制過程的進行。 管件、人孔、法蘭等部件接管、人孔、法蘭等部件尺寸見表1-11-4表1-1接管表（HG 20592-1997、 GB/T12459）符號名稱公稱直徑/mm外徑/mm壁厚/mm內孔截面積/cm2管長/mm質量/kg密封形式T測溫口202532.841500.262RFN1煤氣出口3003258749.9125015.63RFN2放空口8089451.532001.68RFN4氮氣入口100108478.542002

16、.05RFN7黑水出口300d1×s1d2×s2RH2RF324×10415×101000200RFN8灰水入口200d1×s1d2×s2RH2RF219×6273×8650 200RFN3洗滌液入口200d1×s1d2×s2abcH2RF219×6273×82521095620090°彎頭坡口處外徑/mm中心至端面/mmRFN5水煤氣入口600630914N6塔底黑水出口300325457RF表1-2人孔表垂直吊蓋不銹鋼人孔（突面RF）(HG21517-2005)

17、公稱壓力PN/MPaM公稱直徑DN/mmdw×sDD1b0bb11.0500530×10715650363434b2ABH1H2H3螺栓數(shù)螺柱數(shù)36410300200116528M24×95M24×125表1-3法蘭表突面對焊鋼制管法蘭，PN=11.0MPa（GB/T9115.1-2000）公稱直徑mm鋼管外徑A1連接尺寸法蘭及蓋厚度C法蘭高度H質量法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量螺紋Th法蘭法蘭蓋kg202512082.5184M1620522.001.928089230180268M2432789.109.3710010826521

18、0308M27369013.914.02002194303603612M275213051.054.33003255855004216M3368170119.4131.66006109408385124M48102170203250表1-4密封面尺寸公稱直徑DN/mmfffWXYZ20243365051358024310612012110510024.53.512914915012820024.53.523925926023830024.53.534336336434230024.53.53433633643426002546496756766481.1.8 吊耳塔設備的吊耳一般僅在設備吊裝時

19、使用一次，因此吊耳的安全可靠性應放在首位。側壁板式吊耳（SP型吊耳）適用于DN1000mm的重型設備吊裝。因此本設備采用SP型吊耳吊住安裝在室外，無框架的整體塔設備，為了安裝和拆卸內件，往往在塔頂設置吊住。吊住尺寸如（表1-5）表1-5本設備吊柱尺寸SLH× Rel1質量/kg260048501350219×101000300120691操作平臺及扶梯操作平臺應設置在人孔，塔頂?shù)踝〉冉?jīng)常需要檢修和操作的地方。操作平臺的寬度應根據(jù)檢修需要而定，一般為0.8-1.2m。平臺內邊緣與塔壁應留有間隙，以便進行設備的保溫，涂漆的工作。本設備采用半圓形操作平臺，為了檢修人員的安全，操作

20、平臺設有欄桿，欄桿選用DN=25mm的鋼管，高度1.2m。本設備采用籠式扶梯。筒體材料的選擇 筒體材料如（表1-6）表1-6筒體材料鋼號鋼板標準使用狀態(tài)許用壓力（250）13MnNiMoRGB/T713-正火+回火190MPa封頭材料的選擇本設備封頭材料的選用與筒體相同。塔盤材料的選擇塔盤材料如（表1-7）表1-7塔盤材料鋼號熱處理狀態(tài)屈服強度0.2/MPa抗拉強度b/MPa伸長率s/%0Cr18Ni9（304）固溶205520401.2.4裙座材料的選擇裙座材料如（表1-8）表1-8裙座材料鋼號鋼板標準使用狀態(tài)厚度/mmb/MPas/MPa許用應力/MPa(250)16MnDRGB3531正

21、火>1636470295134其它部件材料的選擇其他部件的材料視具體情況而定。第二章塔盤的流體力學計算本設備采用泡罩塔盤，選用標準圓泡罩（JB1212-1999）。2.1泡罩的結構參數(shù)泡罩參數(shù)如（表2-1）表2-1 泡罩參數(shù)與尺寸（mm）名稱材料類（0Cr18Ni9）公稱直徑Dn150泡罩外徑D1×壁厚S1158×1.5泡罩頂部外徑D3152升氣管外徑D2×壁厚S2108×4總高度H1107升氣管高度H264泡帽高度H373泡帽頂端至齒縫高度H4-支架至泡帽底端高度H545齒縫高度h35齒縫寬度b1R4/13.5齒縫數(shù)目n28齒縫節(jié)距f17.7升氣

22、管孔徑d1106升氣管凈面積F1，cm273.05回轉面積F2，cm278.90環(huán)形面積F3，cm285.10齒縫總面積F4，cm2102.5F2/F11.08F3/F111.17泡帽質量，kg1.40圖1-1(圓泡罩)2：泡罩底隙，我國泡罩標準中，選取泡罩底細為10mm。3：泡罩排列，選取泡罩220個，分10排排列。2.2塔板上的動力參數(shù)1：溢流堰高度hw=hT+hr+h+hss（式2-1）hT泡罩的底隙=10mmhss靜液封高度=20mmh-縫高度=35mmhr=10mmhw=75mm 2：靜液封和動液封(1) 靜液封取hss=20mm(2) 動液封hdshds=hss+how+2（式2-

23、2）=46mm式中：how-堰上清液層高度-塔板上液面梯度2.3最大允許氣相負荷和齒縫開度 1：最大允許氣相負荷Vm 取矩形齒縫：Vm=1.683F4h(L-G)G（式2-3）=1.683×102.5×10-435(799.4-31.62)31.62 =110.6m3/s 2：齒縫開度hs 對于矩形齒縫：Vs=1.683mF4hhs32L-GG（式2-4） 286645=1.683×220×102.5×10-435hs32×5hs=10mm2.4塔板壓降hp=hc+hs+hl(m液柱)（式2-5）式中：hc氣體通過升氣管，回轉通道和環(huán)

24、隙的局部阻力，m液柱;hs-齒縫開度,m;hl-氣體通過動液封的液層阻力，m液柱。1泡罩的局部阻力hchc=kcGL(VSmF1)2（式2-6） =0.30×1.62799.4×(2866453600220×73.05×10-4)2=29mm(DN=150D的泡罩，kc=0.30) 2液層阻力hlhl=hds（式2-7）查表得充氣系數(shù)=0.65hl=0.65×46=30mmhp=29+30+10=69mm（m液柱）第三章 筒體與封頭的厚度計算及壓力試驗3.1筒體厚度的計算基本參數(shù)：工作壓力：正常：6.25MPa最高：6.49MPa工作溫度：24

25、2245材料許用應力t=190MPa最大工作壓力pw=6.49MPa開設安全閥，安全閥開啟壓力pk=pw+（0.1050.11）=6.6MPa取設計壓力P=1.1pw=7.14MPa計算壓力pc=P=7.14MPa取焊接接頭系數(shù)=1.00（1） 計算厚度=pc×Di2t-pc= 7.14×41002×190-7.14=79.7mm（式3-1）（2） 設計厚度d=+C2(取C2=2mm)（式3-2）d=79.7+2=81.7m （3） 名義厚度n=d+C1（取C1=0mm）（式3-3）n=81.7mm圓整至82mm（4） 有效厚度 e=n-C1-C2=80mm（式3

26、-4）圓筒的最大允許工作壓力: pw=2eDi+ et=2×80×190×14100+80=7.2MPa(滿足設計要求)（式3-5）=minbnb，sns，stns=190MPa3.2封頭厚度的計算取焊接接頭系數(shù)=1.00，材料許用壓力t=190MPa（1） 計算厚度=pcDi4t-pc=7.14×41004×190-7,14=38.89mm（式3-6）（2） 設計厚度d=+C2(取C2=2mm)（式3-7）d=38.9+2=40.9mm（3） 名義厚度n=d+C1（取C1=0mm）（式3-8） n=40.9mm圓整至41mm（4）有效厚度 e

27、=n-C1-C2=39mm（式3-9）pc=7.14MPa0.6t=114MPa（滿足彈性要求）計算應力t=pc（Di+e）4e=189MPa<190MPa（符合要求）（式3-10）封頭允許最大工作壓力pw：pw=4et（Di+e）=4×39×190×14100+39=7.1MPa（符合要求）（式3-11）3.3水壓試驗校核3.3.1筒體水壓校核PT=1.25Pt=8.925MPa (式3-12）T=pTDi+e2e=8.925×4100+802×80=233Mpa0.9s=342MPa（式3-13）(符合設計要求)3.3.2封頭水壓校核

28、 PT=1.25Pt=8.925MPaT=pT(Di+e)2e=8.925×(4100+80)2×80=233Mpa0.9s=342MPa(符合設計要求)第四章塔體的機械設計4.1塔體承受的各種載荷的計算4.1.1 質量載荷的計算（1）塔設備的操作質量：m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me(kg)（式4-1（2）塔設備液壓試驗時的質量（最大質量）mmax=m01+m02+m03+m04+mw+ma+me（kg）（式4-2）（3）設備吊裝時的質量（最小質量）mmin=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me（kg）（式4-3）式中m01：塔設備殼體

29、（包括裙座）質量，kgm02：塔設備內構件的質量，kgm03：塔設備保溫層的質量，kgm04：平臺，扶梯質量，kgm05：操作時塔內物料質量，kgma：人孔、法蘭、接管等附件質量，kgmw：液壓試驗時，塔設備內充液質量，kgme：偏心質量，kg筒體質量：筒體長度10540mm1m高筒體質量：mxmx=24.66×10-3（Di+p）p=24.66×10-3×4180×80 =8246.3kg單個封頭質量：mymy=12×（4.1393-4.1003）×7.98×103 =4361kg裙座質量：mz座體質量mz1=44.140

30、2-4.1002×5×7.85×103 =10155kg附件質量mz2=3874kgmz=mz1+mz2=14029kgm01=8246.3×10.54+4361×2+14029=103538kgm02=150×13.2×4=7920kgm03=44.282-4.182×14.64×120=1167kg（本設備采用復合碳酸鋁棉做保溫材料，密度=120kg/m3,厚度=100mm）m04=5728kgm05=V=804×186=149544kgma=0.25m01=25884kgmw=水V=100

31、0×186=186000kgme=691kg塔設備的操作質量：m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me=103538+7920+1167+5728+149544+25884+691 =294472kg塔設備液壓試驗時的質量（最大質量）mmax=m01+m02+m03+m04+mw+ma+me =103538+7920+1167+5728+186000+25884+691=328529kg設備吊裝時的質量（最小質量）mmin=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me=103538+0.2×7920+1167+25884+691 =132864kg將全塔

32、沿高分為5段，各段質量如（表4-1）：表4-1塔體各段質量(kg)段號12345m01+ma822216645427714860115433m020007920910m030163363420384m04479111714561682994m05014472482405586922512mw018000600006948828000m08701323979283011449240233mmax87013592510459012811145721mmin8701179254459052287169934.1.2自振周期的計算因為本塔為等直徑、等厚度塔設備 =0.1s（式4-4）4.1.3地震載荷

33、及地震彎矩的計算：地震烈度為8度，設計基本加速度為0.30g。 amax=0.24.二類場土地。設計地震分組為第一組，特 征周期Tg=0.35。 取一階振型阻尼比i=0.01=0.9+0.05-i0.5+i=0.973（式4-5）1=0.02+（0.05-i）8=0.025（式4-6）2=1+0.05-i0.06+1.7i=1.519 （式4-7）水平地震力：F1k=11kmkg（式4-8）垂直地震力：Fv0-0=avmaxmeqg（avmax=0.65 amax， meq=0.75m0）（式4-9）表4-2各段幾種質量對該載荷面所引起的地震力及地震彎矩塔段號12345mikg87013239

34、79283011449240233himm725325072791219216380hi1.5（×106）0.01950.1850.6211.3462.096mihi1.5（×109）0.6785.99357.647154.10682.879mihi3（×1014）0.033111.12358.9312074.9131767.731ABA=i=15mihi1.5=301.303×109B=i=15mihi3=4212.728×1014 AB=7.152×10-7 1k=hk1.5AB0.01390.1300.4440.9631.499

35、0.97321.51911=TgT2 amax=1.234F1kN1491519225081331333345743516mihi（×106）6.308105.290675.7091395.886659.016avmaxavmax=0.65×amax=0.65×0.24=0.156 meq/kg meq=0.75m0=220854Fv0-0/NFv0-0=avmaxmeqg=337641FviN749125078027116582478287Fvi-i/N325639313132232861圖4-1 塔的地震載荷計算簡圖因為HDi=4.37<15且H<

36、20m，故不考慮高振型影響。（1）0-0截面處地震彎矩： ME0-0=k=15F1kH1k=3.21×1010Nmm（式4-10）(2)1-1截面處地震彎矩： ME1-1=k=25F1khk-1500=2.82×1010Nmm（式4-11）(3)2-2截面出地震彎矩：ME2-2=k=35F1khk-5000=1.92×1010Nmm（式4-124.1.4風載荷及風彎矩的計算圖4-2 塔的風載荷計算簡圖 取q0=500Nm2（十米高出基本風壓值） K1=0.7（體型系數(shù)）fi=1.005m、1.0010m、1.14（15m）K2i=1.7（塔高H20，K2i=1.7

37、）本塔采用籠式扶梯與塔頂管線成90°.Dei=Doi+2si+K4+d02ps（式4-13）d0=325mmDoi=4260mmsi=100mmps=50mmK4=1000mm表4-3其它計算結果塔段號12345長度/m01.51.5559.5599.55914.82514.82517.936q0/(Nm2)500fi(B類)1.001.001.001.001.10li/mm7253500455952663111Dei/mm57655765588558855885Pi/N248612005159631843910893因該塔HDi=4.37<15且H<30m，故不考慮橫風

38、向風振。（1）0-0截面風彎矩 Mw0-0=p1l12+p2l1+l22+p5l1+l2+l52 =5.14×108Nmm（式4-14） (2) 1-1截面風彎矩Mw1-1=p2l22+p3l2+l32+p5l2+l3+l52 =4.72×108Nmm（式4-15） (3)2-2截面風彎矩Mw2-2=p3l32+p4（l3+l4+l52）+p5l4+l52 =2.93×108Nmm（式4-16）4.1.5卡門渦街引起的彎矩計算計算雷諾數(shù)Re=D0g（式4-17）式中：D0-塔體外徑，D0=Di+2n=4100+2×82=4264mm-水平風速，=30.4

39、ms -空氣重度，15時，=12.02N/m3 -空氣粘度, 15時，=1.79×10-5Pa.s帶入上式得：Re= 4.264×30×12.021.79×10-5×9.8=8.87×106Re>3.5×106，固受到卡門渦街的影響升力的計算（1） 升力：由于渦旋交替產(chǎn)生及脫落而在沿風向的垂直方向產(chǎn)生的推力稱升力F1=CLv2A2式中：F1-升力，N - 空氣密度，kg/m3 v - 風速，m/s A - 沿風向的投影面積，等于塔徑乘以塔高，m2CL- 升力系數(shù)F1=CLv2A2=0.2×1.29×

40、30.42×4.1×133552=6528N（式4-18）（2）塔設備風誘導的激振頻率Fv=StvD=0.27×30.44.464=1.83Hz（式4-19）（3）臨界風速vcn=5fcnD=159.43m/s（式4-20）Cv1vcn，無法達到臨界風速，不會產(chǎn)生共振。4.1.6偏心彎矩的計算Me=megle式中：me-偏心質量，kg g -重力加速度，9.8m/s2 le-偏心質量到塔體中心線的距離，mmMe=megle=691×9.8×2400=1.62×107Nmm4.1.7各截面最大彎矩的計算（1）塔底截面：Mmax0-0=M

41、w0-0 ME0-0+0.25Mw0-0（式4-21）=5.14×108Nmm3.22×1010Nmm所以Mmax0-0=3.22×1010Nmm（2）1-1截面： Mmax1-1=Mw1-1 ME1-1+0.25Mw1-1（式4-22）=4.72×108Nmm2.83×1010Nmm所以Mmax1-1=2.83×1010Nmm（3）2-2截面：Mmax2-2=Mw2-2 ME2-2+0.25Mw2-2（式4-23）=2.93×108Nmm1.93×1010Nmm所以Mmax2-2=1.93×1010Nm

42、m4.2圓筒應力校核根據(jù)設計要求需要驗算塔殼2-2截面處操作時和壓力試驗時的強度和穩(wěn)定性計算結果如（表4-4）：表4-4計算截面截面2-2計算截面以上的操作質量m02-2/kg253374塔殼的有效厚度e/mm80計算截面的橫截面積A/mm2,A=Die1029920計算界面的斷面系數(shù)Z/mm3,Z=4Di2e1.05×109最大彎矩Mmax2-2(N.mm)1.93×1010 計算壓力引起的軸向應力1/MPa, 1=pcDi4e91重力引起的軸向應力2/ MPa2=m02-2+Fv2-2A0.55彎矩引起的軸向應力3/MPa3=Mmax2-2Z18.38最大組合壓應力2+

43、3cr18.93190(符合設計要求)最大組合拉應力1-2+3Kt 108.83228(符合設計要求)計算截面的風彎矩Mw2-2/MPa2.93×108N.mm液壓試驗時計算截面以上塔的質量mT2-2/kg283903壓應力引起的軸向應力1/MPa,1=ptDi4e 114重力引起的周向應力2/ MPa2=mT2-2gA 2.70彎矩引起的軸向應力3/MPa3=0.3Mw2-2Z8.37環(huán)向應力/ MPa=PT+液柱靜壓力（Di+ei）2ei0.9s0.2 233342（符合設計要求）液壓試驗時最大組合壓應力/ MPa, 2+3cr11.07190（符合設計要求）液壓試驗時最大組合拉

44、應力/MPa1-2+30.9s（0.2） 119.67342（符合設計要求）第五章裙座的強度設計及穩(wěn)定校核5.1主要構成圓筒形裙座由如下幾部分構成：（1） 座體它的上端與塔體封頭焊接在一起，下段焊在基礎環(huán)上 。座體承受塔體的全部載荷，并把載荷傳遞到基礎環(huán)上去。（2） 基礎環(huán)基礎環(huán)是塊環(huán)形墊板，它把由座體傳下來的載荷，再均勻的傳遞到基礎上去。（3） 螺栓座由蓋板和筋板組成，供安裝地腳螺栓用，以便地腳螺栓把塔設備固定在基礎上。（4） 管孔在裙座上有檢修用的檢查孔、引出孔、排氣孔等。5.2座體設計 驗算危險截面應力：（1）0-0截面：裙座為圓筒形，則A=1.1D0e2=0.0004（式5-1）查GB

45、150圖6-4得B=110MPa故KB=1.2×110=132MPaKst=1.2×134=160.8MPa（min）=132 MPaB=110MPa0.9s=0.9×275=247.5MPa（min）=110MPaZsb=4Dis2es=×41002×204=2.64×108mm3Asb=Dises=×4100×20=257480mm操作時：Mmax0-0Zsb+m0g+Fv0-0Asb=3.22×10102.64×108+294472×9.8+337641257480=133MPa

46、134MPa(符合設計要求)（式5-2）液壓試驗時：0.3Mw0-0Zsb+mmaxgAsb=0.3×5.14×1082.64×108+328529×9.8257480=13.08MPa134MPa(符合設計要求) (式5-3）（2）1-1截面：Asm=Dimes-bm+2mes-Am=3.14×4100×20-500+16×20-4000 =251160mm2（式5- 4）Am=2lmm=2×250×8=4000mm2（式5-5）Zm=2eslmDim22-bm22=2×20×250

47、×410022-50022=20346989mm（式5-6）Zsm=4Dim2es-bmDimes2-Zm =3.144×41002×20-500×4100×10-20346989 =263781989mm3（式5-7）操作時：=119MPa134MPa（符合設計要求）=13.02MPa110MPa（符合設計要求）5.3基礎環(huán)設計 (1)基礎環(huán)尺寸的確定：基礎環(huán)外徑：Dob=Dis+160400 =4100+400=4500mm（式5-8）基礎環(huán)內徑：Dib=Dis-160400 =4100-400=3700mm（式5-9）（2）基礎環(huán)厚度的計

48、算：基礎環(huán)截面系數(shù)Zb和截面積AbZb=Dob4-Dib32Dob=45004-3700432×4500=4.85×109mm3（式5-10）Ab=4Dob2-Dib2=3.144×45002-37002=5.15×106 mm2 混凝土基礎的最大壓應力（下式中取較大值）bmax= Mmax0-0Zb+ m0g+Fv0-0Ab=3.22×10104.85×109+294472×9.8+3376415.15×1060.3Mw0-0Zb+mmaxgAb=0.3×5.14×1084.85×1

49、09+328529×9.85.15×106 =9.59MPa0.65MPa（式5-11）所以bmax=9.59MPa<Ra=10.0MPa（取200號混凝土）基礎環(huán)上有筋板時，基礎環(huán)厚度:b=6Msb查GB150得b=135MPabl=0.5×（4500-3700）/176.65=2.26查JB4710-2005，圖6-7得Mx=-0.0236×4.71×752=-625.25N.mmMy=0.1320×4.71×176.65=19401N.mmMy>Mx，所以Mc=My=19401N.mmb=6Msb=6

50、15;19401135=32mm（式5-12）5.4螺栓座的設計螺栓座尺寸如（表5-1）螺栓d1d2aeshill1bM5662684622400200 l70Dob-Dc-2es/25.5地腳螺栓的計算 地腳螺栓承受的最大拉應力為：B=Mw0-0+MeZb-mminAb，ME0-0+0.25Mw0-0+MeZb-M0g-Fv0-0Ab（max），（MPa）=5.14×108+1.62×1074.85×109-1328645.15×106，3.21×1010+1.28×108+1.62×1074.85×109- 2

51、94472×9.8-3376415.15×106（式5-13） =0.08,3.73（max），（MPa）B=3.37MPa設地腳螺栓個數(shù)n=56，則地腳螺栓的螺紋小徑D1=4BAbnbt+c2=4×3.73×5.15×1063.14×56×147=52.5+356mm（式5-14）所以取螺栓M56,56個。5.6筋板設計筋板的壓應力為G=F1nGl2'n=56 ，G=38，l2'=160mm，lk=350mmF1=BAbn=3.73×5.15×10656=343026N G=F1nGl2'=3430262×38×160=28MPa（式5-15）筋板的臨界許用壓應力計算： =0.5lki=0.5×3500.289×28