钢制塔式容器

钢制塔式容器教材培训中心河南省压力容器设计审批员培训班塔式容器设计概论:塔式容器设计的基本要求:满足工艺要求：生产能力、生产效率和操作弹性;工作安全、稳定、可靠。河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005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: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/T4710-20051、适用范围设计压力p≯35MPa高度H＞10m、且H/D＞5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：D=D1HlDHl221……河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005对塔器总高H的一点说明：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。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地震载荷: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/T4710-20053.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）。河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-20054.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/T4710-20055.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。河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005B.裙座和地脚螺栓a)裙座腐蚀裕量取C2≮2mm；b)地脚螺栓的腐蚀裕量，取C2≮3mm。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/T4710-2005C.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/T4710-20057.许用应力A.塔式容器壳体（含裙座壳体）按GB150材料一章选取。B.非受压元件：基础环、盖板和筋板、地脚螺栓a)地脚螺栓：Q235—A[σ]bt=147MPaQ345[σ]bt=170MPa采用其他碳素钢ns≥1.6；其他低合金钢ns≥2.0。b)基础环、盖板和筋板：碳素钢[σ]b=147MPa低合金钢[σ]b=170MPa河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-20058.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/T4710-20059．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/T4710-200510、裙座：A、结构形式：圆筒形和圆锥形。优先选用圆筒形裙座；当DN＜1m且H/DN＞25，或DN＞1m且H/DN＞30时可选用圆锥形裙座。标准要求：圆锥形裙座的半锥顶角θ≤15°，无论圆筒形或圆锥形裙座壳其名义厚度不得小于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/T4710-2005C.当塔壳封头由多块板拼接制成时，拼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/T4710-2005D.当塔式容器下封头的设计温度大于或等于400℃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/T4710-2005E.塔式容器裙座上应设置排气孔；在裙座有保温或防火层时，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河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005F.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河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005下图为中央地脚螺栓座结构，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3-2）钢制塔式容器JB/T4710-2005河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005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河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005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：⑴按设计条件，初步确定塔的厚度和其他尺寸；⑵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；⑶危险截面的轴向强度和稳定性校核。⑷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、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河南省压力容器设计审批员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=0.25m0113.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ω1，称为“基本频率”，与基本频率相对的周期（T1=2π/ω1）就叫“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（ω1、ω2、ω3…）”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”。河南省压力容器设计审批员培训班钢制塔式容器JB/T4710-2005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。301390.3310teimHTHED钢制塔式容器JB/T4710-2005B．高振型计算当H/D＞15，且H＞20m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2131/6,/18TTTT钢制塔式容器JB/T4710-200533iet011033.90DEHmHT＝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δe的0.5次方成反比。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333112111114.8nnniiiittiiiiiiiHHhTmEIEIH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/T4710-20056eiii02i1i10DlfqKKP＝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ξ（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H≤20m时，K2i=1.7当H＞20m时，21iziiiKfgmFk1k11k＝gmFeqvmax0-0v＝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/T4710-200514、地震载荷（1）名词术语：震级：表示地震大小的尺度，用震源释放能量大小度量。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基本烈度：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