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1、过程强度设计计算书SW6-20111全 国 化 工设 计 技术 中 心 站塔校 核计算集团航空动力系统研究所计算条件塔型板式容器分段数（不裙座）1试验类型封头上封头下封头材料名称Q345RQ345R名义厚度(mm)1212腐蚀裕量(mm)33焊接接头系数11封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计(Mpa)设计温度()长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.282110Q345R2345678910圆筒腐蚀裕量(mm)纵向焊接接头系数环向焊接接头系数外压计算长度(mm)试验(立)(Mpa)试验(卧)(Mpa)131100.350.5316322345678910过程强度设计计

2、算书SW6-20112全 国 化 工设 计 技术 中 心 站内件及偏心载荷介质密度kg/m30塔釜液面离焊接接头的高度mm0塔板分段数12345塔板型式浮阀塔板层数19每层塔板上积液厚度mm0最高一层塔板高度mm15000最低一层塔板高度mm4000填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数12345集中载荷kg359集中载荷高度mm17500集中载荷中心至容器中心线距离mm6000塔器附件及基础塔器附件质量计算系数1.2基本风压N/m2350基础高度mm300塔器保温层厚度mm0保温层密度kg/m30裙座防火层厚度mm50防火层密度kg/m30管线保温层

3、厚度mm0最大管线外径mm0笼式扶梯与最大管线的相对位置90场地土类型I场地土粗糙度类别A设防烈度低于7度设计分组第一组影响系数最大值 amax3.28545e-66阻尼比0.01塔器上平台总个数0平台宽度mm0塔器上最高平台高度mm0塔器上最低平台高度mm0过程强度设计计算书SW6-20113全 国 化 工设 计 技术 中 心 站裙 座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm1800裙座与壳体连接形式对接裙座高度mm15000裙座材料名称Q235-B裙座设计温度110裙座腐蚀裕量mm3裙座名义厚度mm25裙座材料应力MPa106.8裙座与筒体连接段的材料Q235-B裙座与筒体连接段在设计温度下

4、应力MPa106.8裙座与筒体连接段长度mm50裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm900裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm450裙座上较大孔引出管厚度mm12裙座上较大孔引出管长度mm250地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称Q235地脚螺栓材料应力MPa147地脚螺栓个数44地脚螺栓公称直径mm30全部筋板块数54相邻筋板最大外侧间距mm142.488筋板内侧间距mm80筋板厚度mm14筋板宽度mm120盖板类型分块盖板上地脚螺栓孔直径mm45盖板厚度mm20盖板宽度mm150垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm33垫板厚度mm14垫板宽度mm70基础环板外径mm2005基础环板

5、内径mm1645基础环板名义厚度mm18过程强度设计计算书SW6-20114全 国 化 工设 计 技术 中 心 站计算结果容器壳体强度计算元件名称设计名义厚度(mm)直立容器：巳∮煤穸(mm)内压(MPa)外压(MPa)下封头12121.956第1 段 圆筒12121.818第1 段 变径段第2 段 圆筒第2 段 变径段第3 段 圆筒第3 段 变径段第4 段 圆筒第4 段 变径段第5 段圆筒第5 段变径段第6 段圆筒第6 段变径段第7 段圆筒第7 段变径段第8 段圆筒第8 段变径段第9 段圆筒第9 段变径段第10 段圆筒上封头12121.956裙 座名义厚度(mm)取用厚度(mm)2525过

6、程强度设计计算书SW6-20115全 国 化 工设 计 技术 中 心 站风 载 及载 荷00AA裙座与筒体连接段11(筒体)11(下封头)2233操作质量m0 = m01 + m02 + m03 + m04 + m05 + ma + me3818136929.81353913278.813278.8最小质量 m0 = m01 + 0.2m02 + m03 + m04 + ma + me35130.533879.31323413126.313126.3试验时质量85800.584549.361158.513278.813278.8风弯矩 M I -I = P l / 2 + P ( l + l/

7、 2 ) + P( l + l+ l/ 2 ) + .wiii+1ii+1i+2ii+1i+28.159e+087.762e+082.738e+082.724e+082.724e+08nMca (I) M I -I = ( 2p / T )2Y m ( h - h )f ( h )ca1T 1kkk1k =i1.505e+091.43e+095.094e+085.07e+085.07e+08nMca (II) M I -I = ( 2p / T )2 Y m ( h - h )f ( h )ca2T 2kkk 2k =i顺风向弯矩 M I -I (I)cw3.394e+083.228e+081

8、.134e+081.128e+081.128e+08顺风向弯矩 M I -I (II)cw00000组合风弯矩 M= max( M I -I , ( M I -I )2 + ( M I -I )2 )ewwcacw1.543e+091.466e+095.218e+085.194e+085.194e+08n弯矩 M I -I = F ( h - h ) 注:振型时,此项按B.24计算E1kkk =i00000偏心弯矩 Me = me gle2.113e+072.113e+072.113e+072.113e+072.113e+07最大弯矩 M= max( M I -I + M ,M I -I +

9、0.25M I -I + M )maxweEwe需横风向计算时 M= max( M I -I + M ,M I -I + 0.25M I -I + M )maxeweEwe1.564e+091.487e+095.43e+085.405e+085.405e+08过程强度设计计算书SW6-20116全 国 化 工设 计 技术 中 心 站n垂直力 F = m h F 0-0 / m h ( i = 1,2,.,n )vii i vk kk =100000应力计算s11 = Pc Di / 4dei14.5914.59s= ( mI -I g F I -I ) / pD d120vi ei3.053.

10、171.082.652.65s= 4M I -I / pD2d13maxi ei28.3326.309.8324.4224.42s= ( mI -I g F I -I ) / pD d220vi ei2.622.62s31 = PT Di / 4dei18.1018.10s= mI -I g / pD d32Ti ei6.867.274.892.652.65s= 4( 0.3M I -I + M ) / pD2d33wei ei4.824.491.874.654.65st106.80106.80106.80189.00189.00B140.19140.19140.19117.46117.46过

11、程强度设计计算书SW6-20117全 国 化 工设 计 技术 中 心 站组合应核s A1 = s1 - s2 + s3 (内压), - s2 + s3 (外压)36.3536.35值226.80226.80s A2 = s2 + s3 (内压), s1 + s2 + s3 (外压)31.3829.4710.9227.0327.03值168.23168.23168.23140.95140.95s A3 = s1 - s2 + s320.1020.10值310.50310.50s A4 = s2 + s311.6711.766.767.297.29值140.19140.19140.19121.16

12、145.39s = ( pT + 9.81rH w )( Di + dei ) / 2dei55.2655.26值310.50310.50：私峁细窈细窈细窈细窈细褡1: sij中i 和j 的意义如下i=1 操作工况j=1 设计或试验下引起的轴向应力（ 拉）i=2 检修工况j=2 重力及垂直力引起的轴向应力（ 压）i=3试验工况j=3 弯矩引起的轴向应力（ 拉或压）st 设计温度下材料应力 B 设计温度下轴向的应力值注2:sA1: 轴向最大组合拉应力sA2: 轴向最大组合压应力sA3:试验时轴向最大组合拉应力sA4:试验时轴向最大组合压应力s: 试验引起的周向应力注3:如下质量: kg力:N

13、弯矩: Nmm应力: MPa过程强度设计计算书SW6-20118全 国 化 工设 计 技术 中 心 站计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座基础环板抗弯断面模数p (D4 - D4 )Zb =obib 32Dobmm34.32754e+08p (D2 - D2 )基础环板面积 Ab =obib 4mm21.03201e+06基础环板计算力矩 max( M = C sb2 ,M = C sl 2 )xx bmaxyy bmaxNmm7001.93基础环板需要厚度mm15.72基础环板厚度厚度：私峁细窕炷恋鼗献畲笱褂α= M 0-0 / Z + (m g F 0-0) / A maxb0vb中大值

14、b max0.3M 0-0 + M ) / Z + mg / AwebmaxbMPa3.98地脚螺栓受风载时最大拉应力 s = M 0-0 + M - m g wemin BZAbbMPa1.60地脚 螺栓受载荷时最大拉应力0-00-00-0s = ME + 0.25M w + Me - m0 g - FvBZAbbMPa0.16地脚螺栓需要的螺纹小径 d = 4s B Ab + C1pns 2btmm21.0301地脚螺栓实际的螺纹小径mm26.211地脚螺栓 ：私峁细窠畎逖褂α s=FGn d l 1 G 2MPa28.19筋板应力MPa94.54筋板：私峁细3F l 盖板最大应力

15、 s =1 3z4(l - d )d 2 + (l - d )d 2 23c42zMPa80.60盖板应力MPa170盖板：私峁细袢棺肟翘宓暮附咏油沸：撕附咏油方孛嫔系乃器操作质量kg13278.8焊接接头截面上的最大弯矩Nmm5.4053e+08过程强度设计计算书SW6-20119全 国 化 工设 计 技术 中 心 站对接接头：硕越咏油泛峤孛 pDitdesmm2122711对接接头抗弯断面模数 pD2d / 4it esmm35.52197e+07对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4M J - Jm J - J g - F J - J max - 0vpD 2dpD dit esi

16、t esMPa8.71对接焊接接头拉应力值MPa76.896对接接头拉应核结果合格搭接接头：舜罱咏油泛峤孛 Aw = 0.7pDot desmm2搭接接头抗剪断面模数 Z = 0.55D2 dwot esmm3搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力M J - Jm J - J g + F J - J max + 0vZwAwMPa搭接焊接接头在操作工况下的剪应力值MPa搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3M J -J + Mm J -J g we + max ZwAwMPa搭接焊接接头在试验工况下的剪应力值MPa搭接接头拉应核结果主要设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度mm25容器总容积m

17、m34.76195e+10直立容器总高mm33527壳体和裙座质量kg27240.7附件质量kg5448.14内件质量kg3813.14保温层质量kg0平台及扶梯质量kg1320操作时物料质量kg0试验时液体质量kg47619.5吊装时空塔质量kg33451.5直立容器的操作质量m0 = m01 + m02 + m03 + m04 + m05 + ma + mekg38181直立容器的最小质量mmin = m01 + 0.2m02 + m03 + m04 + ma + mekg35130.5直立容器的最大质量mmax = m01 + m02 + m03 + m04 + ma +mw +mekg

18、85800.5过程强度设计计算书SW6-201110全 国 化 工设 计 技术 中 心 站空塔重心至基础 环板底截面距离mm13541.4直立容器自振周期s0.59第二振型自振周期s0.15第三振型自振周期s0.04临界风速(第一振型)15.53临界风速(第二振型)系数4046740.73设计风速32.15风载对直立容器总的横推力 PiN44412.7载荷对直立容器总的横推力 F1KN0操作工况下容器顶部最大挠度mm15.7103容器外压MPa注：内件质量指塔板质量； 填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。过程强度设计计算书SW6-201111全 国 化

19、工设 计 技术 中 心 站上封头：思扑慵扑慵藕娇斩ο低逞芯克扑闼谰莸谋曜糋B 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算Pc0.28MPa设计温度 t110.00 C内径 Di1800.00mm曲面深度 hi475.00mm材料Q345R(板材)设计温度应力 st189.00MPa试验温度应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f1.00试验时应核试验类型试验试验值PT = 1.25Pc s = 0.5316 (或由用户输入)s tMPa试验通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验下封头的应力sT = pT

20、 .(KDi + 0.5de ) = 51.372de.fMPa：颂跫T sT：私峁细窈穸燃爸亓考扑阈巫聪凳齂 = 1 D 2 = 0.93172 + i 6 2h i 计算厚度 KPc Didh = 2s t f -0.5 Pc= 1.25mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 8.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 12.00mm结论满足最小厚度要求重量355.34Kg压 力 计 算最大工作2s t fd ePw= KDi +0.5d e = 1.95592MPa结论合格过程强度设计计算书SW6-201112全 国 化 工设 计 技术 中 心 站

21、下封头：思扑慵扑慵藕娇斩ο低逞芯克扑闼谰莸谋曜糋B 150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算Pc0.28MPa设计温度 t110.00 C内径 Di1800.00mm曲面深度 hi475.00mm材料Q345R(板材)设计温度应力 st189.00MPa试验温度应力 s189.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f1.00试验时应核试验类型试验试验值PT = 1.25Pc s = 0.5316 (或由用户输入)s tMPa试验通过的应力stsT 0.90 ss = 310.50MPa试验下封头的应力sT = pT .(KDi + 0.5d

22、e ) = 51.372de.fMPa：颂跫T sT：私峁细窈穸燃爸亓考扑阈巫聪凳齂 = 1 D 2 = 0.93172 + i 6 2h i 计算厚度 KPc Didh = 2s t f -0.5 Pc= 1.25mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 8.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名义厚度dnh = 12.00mm结论满足最小厚度要求重量355.34Kg压 力 计 算最大工作2s t fd ePw= KDi +0.5d e = 1.95592MPa结论合格过程强度设计计算书SW6-201113全 国 化 工设 计 技术 中 心 站内压圆筒：思扑慵藕娇斩

23、力系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011计算条件筒体简图计算Pc0.28MPa设计温度 t110.00 C内径 Di1800.00mm材料Q345R( 板材 )试验温度应力 s189.00MPa设计温度应力 st189.00MPa试验温度下屈服点 ss345.00MPa钢板负偏差 C10.30mm腐蚀裕量 C23.00mm焊接接头系数 f1.00厚度及重量计算计算厚度 Pc Did = 2s t f - Pc = 1.34mm有效厚度de =dn - C1- C2= 8.70mm名义厚度dn = 12.00mm重量9652.02Kg试验时应核试验类型试验试验值PT = 1.25P

24、 s = 0.5316(或由用户输入)s tMPa试验通过的应力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa试验下圆筒的应力sT = pT .( Di + d e ) = 55.262d e .fMPa：颂跫T sT：私峁细窦坝α扑阕畲蠊ぷ2d e s t fPw= ( Di +d e ) = 1.81821MPa设计温度下计算应力 Pc ( Di +d e )st =2d= 29.31eMPastf189.00MPa：颂跫tf st结论合格过程强度设计计算书SW6-201114全 国 化 工设 计 技术 中 心 站开孔补强计算计算集团航空动力系统研究所接 管:2, 1

25、336计算: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算pc0.632MPa设计温度110壳体型式圆形筒体壳体材料 名称及类型Q345R板材壳体开焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料应力t189MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角()0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()接管实际外伸长度200mm接管连接型式式接管接管实际内伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度

26、负偏差 C1t0.6mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料应力t180.8MPa补强圈应力tMPa开孔补强计算非圆形开直径128.2mm开径与短径之比1壳体计算厚度3.0146mm接管计算厚度t0.2119mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.9566开孔补强计算直径 d128.2mm补强区有效宽度 B256.4mm接管有效外伸长度 h127.734mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A387mm2壳体多余金属面积 A1728mm2接管多余金属面积 A2116mm2补强区内的焊缝面积 A318mm22A1+A2+A3= 862mm ，大于A，不需另加

27、补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格过程强度设计计算书SW6-201115全 国 化 工设 计 技术 中 心 站开孔补强计算计算集团航空动力系统研究所接 管:2, 456计算: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算pc0.282MPa设计温度110壳体型式圆形筒体壳体材料 名称及类型Q345R板材壳体开焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料应力tMPa接管轴线与筒体表面法线的夹角()0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()接管实际外伸长度200mm接管连接

28、型式接管实际内伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1tmm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料应力tMPa补强圈应力tMPa开孔补强计算非圆形开直径40.2mm开径与短径之比1壳体计算厚度mm接管计算厚度tmm补强圈强度削弱系数 frr接管材料强度削弱系数 fr开孔补强计算直径 d40.2mm补强区有效宽度 Bmm接管有效外伸长度 h1mm接管有效内伸长度 h2mm开孔削弱所需的补强面积Amm2壳体多余金属面积 A1mm2接管多余金属面积 A2mm2补强区

29、内的焊缝面积 A3mm22A1+A2+A3=mm补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 根据GB150第6.1.3节的规定,本开孔可不另行补强。过程强度设计计算书SW6-201116全 国 化 工设 计 技术 中 心 站开孔补强计算计算集团航空动力系统研究所接 管:1, 1336计算: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算pc0.282MPa设计温度110壳体型式椭圆形封头壳体材料 名称及类型Q345R板材壳体开焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料应力t189M

30、Pa椭圆形封头长短轴之比1.8947凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()-0接管实际外伸长度250mm接管连接型式式接管接管实际内伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t0.6mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料应力t180.8MPa补强圈应力tMPa开孔补强计算非圆形开直径128.2mm开径与短径之比1壳体计算厚度1.1428mm接管计算厚度t0.0944mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.9566开孔补强计算直径 d12

31、8.2mm补强区有效宽度 B256.4mm接管有效外伸长度 h127.734mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A147mm2壳体多余金属面积 A1967mm2接管多余金属面积 A2122mm2补强区内的焊缝面积 A318mm22A1+A2+A3= 1108mm ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格过程强度设计计算书SW6-201117全 国 化 工设 计 技术 中 心 站开孔补强计算计算集团航空动力系统研究所接 管:2, 3258计算: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算pc0.282MPa设计温度

32、110壳体型式圆形筒体壳体材料 名称及类型Q345R板材壳体开焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料应力t189MPa接管轴线与筒体表面法线的夹角()0凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()接管实际外伸长度150mm接管连接型式式接管接管实际内伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn管材接管焊接接头系数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t0.8mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料应力t180.8MPa补强圈应力tMPa

33、开孔补强计算非圆形开直径316.6mm开径与短径之比1壳体计算厚度1.3439mm接管计算厚度t0.2412mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.9566开孔补强计算直径 d316.6mm补强区有效宽度 B633.2mm接管有效外伸长度 h150.327mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A426mm2壳体多余金属面积 A12326mm2接管多余金属面积 A2381mm2补强区内的焊缝面积 A324mm22A1+A2+A3= 2731mm ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格过程强度设计计算书SW6-

34、201118全 国 化 工设 计 技术 中 心 站开孔补强计算计算集团航空动力系统研究所接 管:2, 3258计算: GB150.3-2011等面积补强法，单孔设计条件简图计算pc0.282MPa设计温度110壳体型式椭圆形封头壳体材料 名称及类型Q345R板材壳体开焊接接头系数1壳体内直径 Di1800mm壳体开名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10.3mm壳体腐蚀裕量 C23mm壳体材料应力t189MPa椭圆形封头长短轴之比1.8947凸形封头上接管轴线与封头轴线的夹角()-0接管实际外伸长度200mm接管连接型式式接管接管实际内伸长度0mm接管材料 名称及类型16Mn管材接管焊接接头系

35、数1接管腐蚀裕量3mm补强圈材料名称凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm接管厚度负偏差 C1t0.8mm补强圈厚度负偏差 C1rmm接管材料应力t180.8MPa补强圈应力tMPa开孔补强计算非圆形开直径316.6mm开径与短径之比1壳体计算厚度1.1428mm接管计算厚度t0.2412mm补强圈强度削弱系数 frr0接管材料强度削弱系数 fr0.9566开孔补强计算直径 d316.6mm补强区有效宽度 B633.2mm接管有效外伸长度 h150.327mm接管有效内伸长度 h20mm开孔削弱所需的补强面积A362mm2壳体多余金属面积 A12390mm2接管多余金属面积 A2381mm2补强区内的焊缝面积 A324mm22A1+A2+A3= 2795mm ，大于A，不需另加补强。补强圈面积 A4mm2A-(A1+A2+A3)mm2结论: 合格