第六部分 塔内件机械强度设计及校核
6.1精馏塔筒体和裙座壁厚计算
t[?]?170MPa，选用16MnR钢板，查《化工设备机械基础》表9-4得：焊接采用双面焊
100%无损探伤检查，焊接接头系数??1.00，则由筒体的计算厚度为：
??pcDi 0.1118?2300??0.76(mm)
2???t??pc2?170?1?0.1118查《化工设备机械基础》表9-10得C1?0.8mm，加上壁厚附加量C=2mm，并圆整，还考虑刚度、稳定性及多种载荷等因素，取筒体、封头和裙座的名义厚度Sn为8mm，则
（mm）有效厚度 ?e??n?C?8?2?6
应力校核：
采用水压试验，试验压力为
pT?1.25p????1.25?0.1118?170?0.14（MPa） t170???压力试验时的薄膜应力
?T?pT?Di??e?
2?e0.14??2300?6??26.9(MPa)
2?6故?T?查表9-4，16MnR的
?s?345MPa
故0.9??s?0.9?1?345?310.5(MPa)＞26.9MPa??T 所以满足水压试验要求。 封头采用标准椭圆封头 6.2精馏塔塔的质量载荷计算 6.2.1塔壳和裙座的质量
圆筒质量
塔体圆筒总高度Z?8m
m1???D-D?Z??422i
??2.31642?2.3002??13?7.85?103?5916.55kg
6.2.2封头质量
查的DN2300，壁厚8mm的椭圆形封头的质量为251kg，则
m2?251?2?502kg
6.2.3 裙座质量 圆筒裙座尺寸：Dis?2300mm，Dos?2316mm。
m3?π22Dos-DisHs?钢 4???（2.3122?2.32）?2?7.85?103?682kg 4?m01?m1?m2?m3?3640.95?502?682?4825kg
6.2.4塔内构件质量
塔盘单位质量为175.59kg
m02?175.59?15?2633.9kg
6.2.5人孔、法兰、接管与附属物质量
ma?0.25m01?0.25?4825?1206.3kg
6.2.6保温材料质量
m?03为封头保温层质量，查《化工工艺设计手册》选用硅酸钙制品，厚度为150mm
m03??π??D0?2?s?2?D02?H0?2?2m?03 ??4???2??2.316?2?0.15??2.3162??13?300?2??0.587?0.398??300?4643.20kg
4?π?D0?2?s?2B?2-?D0?2?s?2?1nqP?qFHF 426.2.7平台、扶梯质量
m04????4??3376.1kg式中：
??122??2.316?2?0.1?2?0.9???2.316?2?0.1????2?2?150?40?12?2
qP------平台单位质量，为150kg/m2；HF-----扶梯高度，为12m；
qF------笼式扶梯的单位质量，为40kg/m；n------平台数量。
6.2.8操作时塔内物料质量
m05??4Di2hL?LNP??4Di2h0?L?Vf?L
??4?1826.6kg?2.32?0.06?8?855.865??4?2.32?0.0326?855.865?5.13?0.934
6.2.9充水质量
mW??4DiH0?W?2Vf?W
全塔操作质量
m0?m01?m02?m03?m04?m05?ma
?4825?2633.9?4643.2?3376.1?1826.1?1206.3
?18510.6kg塔设备最小质量mmin
mmin?m01?0.2m02?m03?m04?ma ?4825?0.2?2633.9?4643.1?3376.1?1206.3
?14577.28kg塔设备最小质量mmax
mmax?m01?m02?m03?m04?ma?mw ?4825?2633.9?4643.1?3376.1?1206.3?
?14577.28kg塔自振周期计算
T1?90.33Hm0H?10?3 3ESeDi18510.6?13000?0.1547s
1.9?105?6?23003?90.33?136.3地震载荷计算
由表查得：amax?0.45（设计地震烈度8级）。 由表查得：Tg?0.3（2类场地土，近震）。
0.9?Tg??0.3?地震影响系数?1????max????0.45?0.82
T0.1547???1?0.9结构综合影响系数 CZ?0.5。
H/Di?13000?5.65，确定危险界面，如附图。0-0截面为裙座基底截面，1-1截面为裙2300座人孔出截面，2-2截面为裙座与塔体焊缝处截面。 6.3.1计算危险截面的地震弯矩 0-0截面：
M?E0-0?16CZ?1m0gH 3516?0.5?0.82?18510.6?9.81?13000 35
?4.425?108N?mm?0-088?M0-0?1.25M?1.25?4.425?10?5.531?10N?mm EE1-1截面：
M?E1-1?8CZa1m0g3.52.53.5?? 10H-14Hh?4h2.5175H8?0.5?0.14?18510.6?9.813.52.5?10?13000?14?13000?1000?4?1000?2.5 175?13000?6.741?107N?mm?77?1-1M1-1E?1.25ME?1.25?6.741?10?8.426?10N?mm
?
3.52-2截面：
M?E2-2?8CZa1m0g3.52.53.5?? 10H-14Hh?4h2.5175H8?0.5?0.14?18510.6?9.81??10?130003.5?14?130002.5?2000?4?20003.5?2.5175?13000?5.931?107N?mm?2-277?M2-2?1.25M?1.25?5.931?10?7.414?10N?mm EE6.4风载荷计算 6.4.1风力计算 （1）风振系数
各计算塔段的风振系数由式K2i?1??Vi?Zifi计算。计算结果列于表1.1。
表1.1 各塔段的风振系数
塔段号
计算截面距地面高度hit1 1
2 4
3 7
4 10
5 13
/m
脉动增大系数?（B类） 脉动影响系数vi（B类） 振型系数?zi
风压高度变化系数fi（B类）
0.72 0.016 0.16
0.72 0.0375 0.64
1.47 0.72 0.402 0.88
0.72 0.753 1.00
0.72 1 1.08
K2i?1??Vi?Zifi 1.1058 1.062 1.4835 1.7970 1.9800
（2）有效直径Dei
设笼式扶梯与塔顶管线成90°角，取平台构建的投影面积列计算值中的较大者。
?A?0.5m2，则Dei取下
Dei?Doi?2?si?K3?K4
Dei?Doi?2?si?K4?d0?2?ps
式中，塔和管线的保温层厚度?si??ps?100mm，塔顶管线外径
d0?862mm，K3?400mm，K4?各塔段Dei计算结果列于表1.2。
2?Ali。
表1.2 各塔段有效直径Dei
塔段号 塔段长度li
1 1000
2 1000
3 2000
5 3000 400
0 4078
0 4078
500 4578
333 4411
333 4411
333 4411
6 3000
7 3000
K3
K4=2?Ali
Dei
（3）水平风力计算 由下使计算各塔段的水平风力 Pi?K1K2iq0filiDei?10（N） 各段有关参数及计算结果列于表1.3。
表1.3 各塔段水平风力计算结果
塔段号
1
2
3
4
5
6
?6