7.4塔设备的附件.ppt

1,7.4 塔设备的附件,一、除沫器,⒈现象: 气速大时，塔顶雾沫夹带，造成物料流失， 效率降低， 环境污染⒉作用: 减少雾沫夹带，确保气体纯度 丝网除沫器: 图7-64, 7-65⒊型式 折流板式除沫器: 图7-66 旋流板式除沫器: 图7-67,,2,,1—升气管2—挡板3—格栅4—丝网5—梁,图7-64 升气管型除沫器,3,图7-65 全径型丝网除沫器,,1—压条 2—格栅 3—丝网,4,图7-66 折流板除沫器,5,图7-67 旋流板除沫器,,气流方向,6,二、裙座,⒈型式⒉材料: ⑴裙座壳体: 虽然不承受塔内介质的压力, 是非受压元件, 但按 受压元件选材，同时考虑环境温度的影响 即使环境温度≥0℃，按 GB150-1998 第1号修改 单已取消Q235-A作为受压元件的条文, 也不能再 选用Q235-A作为裙座壳体, 可用Q235-B. 当裙座 t≤-20℃ 时→选16Mn,7,⑵其它: ①当塔下部封头材料为低合金钢或高合金钢时 →裙座顶部应增设与封头材料相同的短节, 短节长度按 温度影响的范围确定。

目的→ ②地脚螺栓: Q235-A, 20 当 t≤-20℃ 时→选16Mn,8,⒊结构: ⑴裙座的组成: 图7-68, 裙座筒体、基础环、地脚螺栓座、人孔、 排气孔、排液孔、引出管通道、保温支承圈等 ⑵裙座与塔体的焊接型式：,对接:图7-69(a), a.焊缝受压, 焊缝受力好 b.但焊缝位于端盖折边处, 对端盖受力不利 c.且不利于和塔体组对时的对中搭接:图7-69(b), (c) a.焊缝受剪, 焊缝受力不好 b.但焊缝位于端盖直边处, 改善了端盖受力情况 c.且安装较方便,,9,,1—塔体 2—保温支承圈 3—无保温时排气孔4—裙座筒体 5—人孔 6—螺栓座 7—基础环8—有保温时排气孔 9—引出管通道; 10—排液孔,图7-68 裙座的结构,10,对接,(a),图7-69 裙座与筒体焊缝,11,与下封头的环焊缝距离,搭接，位于下封头的直边段,图7-69 裙座与筒体焊缝,(b),12,搭接，位于筒体上,与下封头的环向连接焊缝距离,(c),图7-69 裙座与筒体焊缝,13,⑶裙座体与塔体的焊缝应和塔体本身的环焊缝保持一定距离 →防 如果端盖是拼焊而成, 则应在裙座上相应部位开缺口, →以免和端盖焊缝相互交叉重合,14,15,⑷人孔: 裙座体直径＞800mm时开人孔⑸排气孔: 防止腐蚀性气体长期积存在裙座内⑹排液孔: 排除裙座体底部积液, φ50孔⑺螺栓孔: 开成圆缺口→便于安装⑻出料管: 焊有三片扁钢支承在引出管通道上,16,17,三、吊柱,图7-70,目的—（室外无框架整体塔设备）为了安装、拆卸内件， 更换或补充填料。

位置— 塔顶吊柱中心线与人孔中心线间有合适夹角， 便于操作见图7-70材料—吊柱管用20无缝钢管，其它部件用Q235-A和 Q235-A·F吊柱与塔连接的衬板应与塔体材料相同尺寸—主要结构尺寸参数已制定系列标准,18,,1—支架 2—防雨罩3—固定销 4—导向板 5—手柄 6—吊柱管7—吊钩 8—挡板,图7-70 吊拄的结构及安装位置,19,7.5 塔设备的振动,在风力作用下→塔的振动形式: 载荷振动: 振动方向沿着风的方向—顺风向的振动 诱导振动: 振动方向沿着风的垂直方向—横向振动,它对塔设备的破坏性大，所以本章主要讨论风的诱导振动20,一、风的诱导振动,⒈ 机理： ⑴卡曼涡街:当风以一定速度绕流圆柱体时, 在圆柱体两侧的 背风面交替产生旋转方向相反的旋涡, 然后脱离 并形成一个旋涡尾流, 这种现象称为卡曼涡街, 如图7-84所示 ⑵产生原因: 图7-82, 7-83 依据流体力学原理→边界层堆积、分离,21,风以一定的速度绕流圆柱形塔设备，塔设备周围的风速是变化的,图7-82 塔周围的风速,22,图7-83 边界层的堆积及旋涡的形成,(a)边界层的堆积,(a)边界层的堆积,23,(b)旋涡的形成,图7-83 边界层的堆积及旋涡的形成,(b)旋涡的形成,24,图8-84 卡曼涡街,25,图7-84 卡曼涡街,26,⑶产生条件:,旋涡特性与雷诺数的关系,a.当Re＜5—不发生边界层分离现象→无旋涡产生b.当 5≤Re＜40—塔体背后出现一对稳定的旋涡c.当40≤Re＜150—出现卡曼涡街, 塔体背风面交替产 生旋转方向相反的旋涡, 图7-84d.当300≤Re＜3×105—亚临界区, 旋涡以一确定的 频率周期性地脱落e.当3×105≤Re＜3.5×106—过渡期, 无涡街出现, 尾流 变窄，无规律且都变成紊流f.当Re≥3.5×106—超临界区, 卡曼涡街又重新出现,27,⒉ 升力：,⑴塔两侧流体绕流情况: 旋涡刚刚脱落的一侧: 绕流改善, 流体阻力↓, 速度↑, 静压力↓ 旋涡正在产生的一侧: 绕流差, 流体阻力↑, 速度↓, 静压力↑ ∴塔表面压强分布不均, 周期性变化, 受到力的作用→使塔沿 风向的垂直方向产生振动—称之为横向振动 升力—沿风向的垂直方向的推力 ∵升力＞＞拽力 拽力—沿风向产生的风力 ∴计算时一般只考虑升力⑵升力计算： （7-47）,,,28,⒊ 风诱导振动的激振频率：,⑴塔体的激振频率=形成旋涡的频率=旋涡脱落的频率⑵旋涡脱落的频率的影响因素: 塔体的外径、风速⑶激振频率： （7-48）,─斯特劳哈尔准数，其值与雷诺数Re大小 有关，可由图7-85确定；,29,30,⒋ 临界风速,共振—当旋涡脱落的频率与塔的任一振型的固有频率一致时, 会引起塔的剧烈振动临界风速—塔共振时风速. 若取Sr =0.2，则由(7-49) 式可求得临界风速。

7-49),31,二、塔设备的自振周期(固有周期),固有周期计算方法,塔设备的力学模型: 简化成底端固定、顶端自由、质量沿高度 连续分布的悬臂梁，图7-71塔视为具有多个自由度体系，则它具有多个固有频率基本频率—固有频率中最低的频率振型—振动后的变形曲线，图7-72,32,固有周期的求解思路,振动微分方程,设通解,由边界条件,定通解,求得固有周期,,,,,,33,图7-71 计算模型,34,第一振型,第二振型,第三振型,图7-72 塔设备振型,35,⒈ 等截面塔: 直径、壁厚、材质相同, 质量沿高度均布 由振动方程： 求解得： 振型：图7-72,（7-3）,(7-5),,36,⒉ 变截面塔: 不等直径或不等壁厚, 质量沿高度不均布 方法: 质量折算法—将一个多自由度体系简化成一个 单自由度体系，如图7-73所示 假设: a.塔的质量全部集中于塔顶 b.振型曲线为 结论: 变截面塔的第一振型的固有周期为 公式缺点:只能计算第一振型的自振周期 ( 为什么? ) 一般塔的T1=1~10s 之间,(7-8),(7-12),37,图7-73 不等直径或不等壁厚塔的计算,多自由度体系,折算后的单自由度体系,38,三、塔设备的防振,⒈ 共振的危害:,轻者使塔产生严重弯曲、倾斜，塔板效率下降，影响塔设备的正常操作；重者使塔设备导致严重破坏，造成安全事故。

因此，在塔的设计阶段就应避免共振的发生⒉ 规定: 为了防止塔的共振, f v 不得在如下范围内,(7-50),39,⒊ 如果激振频率f v 在式(7-50)的范围内，则应采取相应的措施: ⑴增大塔的固有频率: ⑵增大塔的阻尼: a.塔盘上的液体或塔内的填料→使塔阻尼↑,Y↓ b.设置弹簧阻尼器; c.塔壁上悬挂外裹橡胶的铁链条. ⑶采用扰流装置:a.合理布置塔体上的管道、平台、扶梯和 其它的连接件→消除或破坏卡曼旋涡的形成; b.塔外装轴向薄翅片、挡板、螺旋板 →防止旋涡形成,40,,思考题,1. 塔设备由哪几部分组成？各部分的作用是什么？2. 填料塔中液体分布器的作用是什么？3. 试分析塔在正常操作、停工检修和压力试验等三种 工况下的载荷？4. 简述塔设备设计的基本步骤。

5. 简述塔设备振动的原因及预防措施6. 塔设备设计中，哪些危险截面需要校核轴向强度和 稳定性？,。