[2017年整理]水冷塔手动计算

一 容器质量1 空冷塔的操作质量 m0=m01+m02+m03+m04+m95+ma+me其中：m01:塔壳和裙座质量： 27000 kgm02: 内件质量： 10000 kgm03: 保温材料重量： 885 kgm04: 楼梯平台重量： 1209 kgm05: 操作重量： 20000 kgma: 附件重量： 4000 kgmw: 施压时盛水重量： 155000 kgme:偏心质量： 忽略m0= 63093.67174 kg 63093.671742 空冷塔的最大质量 mmax=m01+m02+m03+m04+m95+ma+mw+memmax= 198093.6717 kg3 空冷塔的最小质量：mmin=m01+0.2m02+m03+m04+m95+ma+memmin= 35093.67174 kg4 空冷塔的操作质量分段A AⅢⅡⅠm01 壳体m02 塔内件m0 保温层m0 楼梯平台m0 塔内物料mw 试压水ma 附件第Ⅰ段 10000 kg第Ⅱ段 25000 kg第Ⅲ段 40000 kg二 地震载荷计算1 自振周期：对于等直径等厚度圆筒：　T1=0.09033*H*√（m0*H/(E*δe*Di**3))其中：E材料的弹性模量 2.05E+05 MpaH: 高度 22000 mm 2200m0:容器操作质量： 63093.67174 kgDi：塔内径： 3200 mmδe:筒体有效厚度： 11.2 mmT1= 0.2699280542 地震 弯矩 Me11-1=8*Cz*α1*m0*g/(175*H**2.5)*(10*H**3.5+14*H**2.5*h+4*h**3.5)其中：Cz:综合影响系数： 0.5 0.5α1：对应于塔器基本自振周期的地震影响系数，α=（Tg/T)**0.9*αmax其中αmax为地震影响系数的最大值：7级设防，αmax= 0.23 0.23取α1： 0.23 0.23g: 9.81 9.81前部系数： 4.53261E-08 1.4611E-06对于1-1截面：H=22000，h=2000 2000后部= 1.37849E+16Me1-1= 6.25E+08 N.mm对于2-2截面：H=22000，h=8000 8000后部= 7.93637E+15Me2-2= 3.60E+08 N.mm底截面0-0：Me0-0=16/35*Cz*α1*m0*g*HMe0-0= 7.16E+08 N.mm由于高度大于20米，考虑高枕型影响，再乘1.25的系数Me1-1’= 7.81E+08 N.mmMe2-2’= 4.50E+08 N.mmMe0-0’= 8.95E+08 N.mm3 垂直地震力：Fv0-0=αvmax*meq*gαvmax:垂直地震影响系数最大值：取0.65αmaxαvmax:= 0.15meq:塔器的当量质量：=0.75m0meq= 47320.25 kgFv0-0=αvmax*meq*g 6.94E+04 N三 风载笼式直梯与塔顶管线布置成180度，1 风振系数：K2i=1+ξ*γi*φzi/fi其中：　Ｂ类地区，地面高度 2 8 22q0*ti**2 25.50140394ξ：脉动增大系数： 1.6 1.6 1.6γi：脉动影响系数： 0.664 0.706 0.796u:顶底有效直径之比：顶部有效直径：Dei=D0i+2δei+K3+K4+d0+2δsik3:笼式扶梯当量宽度，无确切数据时可取： 400 mm400 400 400K4：操作平台当量宽度：K4=2ΣA/L0lo：操作平台所在计算段的长度 6 140 0.16666667 0.071428571do:塔顶管线外径：　 700dsi: 保温层厚度 25 25 25dei顶 3672.56667 4372.471429dei低 3672.4u= 1.190630495相对高度比：hit/H: 0.1 0.364 1φzi：振型系数： 0.02 0.204 0.87fi：风压高度变化系数： 0.68 1.296 1.284K2i= 1.031247059 1.17780741 1.8629532712 风载　：pi=k1*k2i*q0*fi*li*Dei*10e-6Ⅰ Ⅱ Ⅲk1:体形系数　 0.7 0.7 0.7k2i: 1.031247059 1.17780741 1.862953271qo:基本风压　（南阳） 350 350 350fi:风压高度变化系数： 0.68 1.296 1.862953271li:第i段计算长度 2000 6000 14000Dei:计算段的有效直径： 3672.4 3672.56667 4372.471429水平风力：　Pi= 1261.878946 8240.74178 52050.5141 N3 风弯矩：Mw1-1=pi*li/2+pi+1*(li+li+1/2)+pi+2*(li+li+1+li+2/2)+……底部截面的风弯矩： 8.23E+08 N.mm中部截面的风弯矩： 7.01E+08 N.mm顶部截面的风弯矩： 3.64E+08 N.mm4 偏心弯矩 Me=Me*g*eme:偏心质量：楼梯平台 1209 kge:重心距空旷冷塔中心： 1914 mmg:重力加速度 9.81 m/s2Me= 2.27E+07 N.mm5 最大弯矩：Mmax0-0=Mw0-0+Me 8.46E+08 N.mmMmax0-0=Me0-0+0.25Mw0-0+Me1.12E+09 N.mm取较大值： 1.12E+09 N.mm四 圆筒轴向应力校核：1 圆筒轴向应力：内压引起的轴向应力:σ1=p*Di/(4*δei)σ1= 11.42857143 Mpa操作或非操作状态下，重力及垂直地震力引起的轴向应力：σ2=（m01-1*g+fv1-1)/(π*Di*δei)其中：Fv1-1垂直地震力= 6.94E+04 N.mmσ2= 6.113513929 Mpa弯矩引起的轴向应力：σ3=4Mmax1-1/(π*Di**2*δei)σ3= 12.47095619 Mpa圆筒的稳定性校核：[σ]cr=KB 63.6 Mpa[σ]cr=K[σ]t 204 MpaK:载荷组合系数 1.2[σ]t许用应力 170 MpaB：系数 6.42444E-05首先Ａ系数L/D0= 1.25D0/δe= 285.7142857查GB150P30图6-2,A= 0.0003按公式计算：　A=0.094*Δc*Di/2 MpaA= 6.42444E-05B= 53.00 Mpa取小值[σ]cr= 63.60 Mpaσ2+σ3≤[σ]cr 18.584470122 圆筒的拉应力校核：　σ1-σ2+σ3≤K*[σ]t*φσ1-σ2+σ3 17.78601369K*[σ]t*φ 115.26五　 裙座从底部截面以上600mm高度以上开裙座人孔DN500， Mmax0-0/Zsb+mmax*g≤KB 和 K[σ]st的较小值其中：Mmax0-0为最大弯矩 1.12E+09Zsb：裙座圆筒的底部截面系数：当裙座上开有检查孔时Zsm=π*Dim**2*δes-(bm*Dim*δes/2-Zm)其中：　Dim：开孔截面处裙座壳内直径： 3200 mmδes:裙座壳的有效厚度： 11.2 mmbm: 开孔最大宽度： 500 mmlm: 检查孔加强管长度： 120 mmZm:=2*δes*lm*√((Dim/2)**2+(bm/2)**2)Zm= 8.71E+06Zsm= 8.98E+07 mm3Asm:开孔截面处裙座壳的截面积：　＝π*Dim*δes-(bm+2δm)*δes-Am)δm:加强管厚度 12 mmAm:补强管有效截面积：＝2*lm*δm 2880 mm2Asm= 1.10E+05 mm2应力校核：Mmaxh-h/Zsm+mmaxh-h*g/Asm≤KB,K[σ]st较小值　Mmaxh-h:近似采用塔底部最大弯矩组合：　 1.14E+09 N.mmMmaxh-h:塔的操作质量：　 63093.6717 kg左式= 18.36 Mpa≤ 63.6 Mpa六 基础环板D0b:基础环外缘直径： 3396 mmDib：基础环内缘直径： 3034 mmDis:裙座内经： 3200 mmδs：裙座壁厚： 14 mmb:裙座宽 136 mmn：地脚螺栓数量 24L：两相邻筋板最大外侧距离：=π*D0b/n-l'-2s' 212.534985 mml':两筋板距离： 200 mms'：筋板厚度 16 mmb/L= 0.63989465Mx=-0.2408σbmax*b**2My=0.05158σbmax*l**2σbmax:混凝土基础上最大压应力：混凝土采用标准为:75-200号,最小的75号水泥的许用压应力为：3.5MPaZb:基础环的截面系数：=π*(D0b**4-Dib**4)/(32*D0b)Zb= 1.40E+09 mm3Ab:基础环面积：=π*(D0b**2-Dib**2)Ab= 1.83E+06 mm2σbmax:=Mmax0-0/Zb+m0*g/Ab 1.14E+00或=（0.3*Mw0-0+Me)/Zb+mmax*g/Ab 1.26E+00取大值： 1.26E+00 N.mmMx=-0.2408σbmax*b**2 5.60E+03 MpaMy=0.05158σbmax*l**2 2.93E+03 Mpa取大值： 5.60E+03 Mpa环板厚度：δb=√((6*Mx)/[σ]b)其中：[σ]b为环板材料Q235-B的许用应力， 113 MPaδb= 17.2361313 mm取环板厚度 20 mm七 地脚螺栓地脚螺栓承受的最大拉应力：σb=(Mw0-0+Me)/Zb-mmin*g/Ab 0.42 Mpa或等于：=（ME0-0+0.25*Mw0-0+Me）/Zb-(m0*g-Fv0-0)/Ab0.50 Mpa取大值： 0.50 Mpa地脚螺栓螺纹小径：=√((4*σB*Ab)/(π*n*[σ]bt))+C2其中：　[σ]bt：地脚螺栓的许用应力　按Q235-B考虑，78 MpaC2：腐蚀余量：　 2 mmd1= 25.0829248 mm实际取　：M30×100020000水冷塔设计计算书一 设计环境条件条件设计温度: 20 ℃最高温度 :最低温度: 设计压力: 0.06 Mpa大气压力: 1.013 Mpa最高工作压力: 0.02 Mpa安全阀起跳压力 : 无安全阀回座压力 : 无最大风速 :基本凤压： 350 N/m2最大雪载: 忽略地震设防: 7二 循环水条件循环上水 ≥0.3 MPa（G） 34 ℃循环回水 0.10 MPa（G） 40 ℃PH值 6.5～ 8污垢热阻 0.00026-0.0004 m2.k/w浊度 50 mg/l总硬度 17 德国度氯离子： 18 mg/l三 容器设计条件设计寿命: 20 年疲劳周期: 无四 工艺参数:工作介质：　 污氮气＼水加工空气量: 60000 Nm3/h进气压力: 0.012 Mpa进气温度： 20 ℃允许压力降： 8 KPa冷却水量： 70上水压力： 0.35 MPa上水温度　： 34 ℃污氮出口温度： 31 ℃冷却水出水温度： 热力学计算决定 ℃可供参考的设计 杭氧 川空污氮气量 20930压力 11 Kpa 11污氮进口温度 23 15.5冷冻水量 50 43冷却水进温度 32出水温度外径 2600 2620壁厚 14 10高度 23200 17600重量 22152 20429开空三安 开空鄂钢 黄河 林德 类比 APCI46000 8405511 0.0612 9.00 964 56 73.832 32 3515 83100 3200 3500 3000 350510 1214000 15780 15800 25000 1520020000 17928 19928 30