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天圆地方的烟囱计算  

2016-12-13 15:16:24|  分类: 分析设计 |  标签: |举报 |字号 订阅

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某改造项目中,需要对天圆地方的烟囱裙座作相应修改,直通的烟囱需要在烟囱的裙座部分开2个大型的矩形孔。由于矩形孔开的比较大,故担心其强度可能不足,想要对裙座部分进行校核。

天圆地方的烟囱计算 - vcad2013 - VCAD的博客
 烟囱不受内压,只承受风和地震载荷,本结构本质上是一个梁受弯矩的模型,得到风+地震总弯矩后,再核算截面的抗弯模量够不够。但是由于结构是一个天圆地方,矩形孔开孔较大,且开到了过渡区,对比塔器锥形开圆孔,其局部结构对于设备的安全影响不能忽略。

 首先烟囱按照塔器规范计算。天方地圆可以简化为锥体,方的部分保守采用采用内圆(内切圆惯性矩肯定小于外面的方圆)。将参数代入SW6并生成计算书,可看到开1500*2300的孔没有问题,且接管的厚度最小可以是20mm。SW6的计算书缺点是无法完全模拟烟囱,无衬里参数,无法考虑局部结构不连续。但是由于模拟了烟囱的外形,重量,并对天圆地方部分进行了保守计算,结果具有一定参考性。

再者,此模型可以参考塔器开长圆孔计算,塔截面上因开孔削弱的抗弯模量减去Zm(接管增加的抗弯模量)要符合要求。我们令削弱的=增加的,即bmDimδes/2=Zm,然后校核锥体各个截面上的抗弯模量,最大的削弱在最顶上的开槽削弱。缺点是:虽然塔器没有规定长圆孔的长度有衰减范围,但是实际上只有靠近塔器的部分才对裙座开孔起支撑作用。其余更长的部分不起作用。不过此结构是一个抗弯模量够不够的问题,如果抗弯模量够,那么结构整体来说是没有问题的,所以结果是有参考性的。

为了更精确的计算开孔造成的影响。我们建立有有限元模型,采用shell181单元。筒体裙座部分采用9mm(3mm腐蚀余量),接管采用24mm,下端外伸300mm。边界条件是裙座底面固定约束,塔器上表面施加风弯矩。为了得到可靠的风弯矩,采用SW6计算,以及手算。SW61.38e9Nmm,手算为1.15e9Nmm,所以取1.4e9Nmm。在塔器上截面还施加50吨的重力载荷。

      经计算,薄膜应力达到428MPa>1.5*114=171,膜加弯达到561MPa>3*114=342MPa。最大应力点在矩形上转角与裙座天圆地方过渡区,结构非常不连续,故未经加强容易造成局部破坏。

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 采用的加强措施是在上三面增加16mm厚,200mm宽的补强圈。

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 由于风弯矩方向影响,所以一次将弯矩施加垂直于开孔方向,一次施加平行于开孔方向。

经过比较,在加强后应力值大幅度降低。

 
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设备本身的抗弯模量已经足够了,经过加强,设备局部地区的应力保持在可控的范围。 

故推荐此结构的矩形管采用壁厚≥24mm,外伸长度≥450mm,补强圈为≥200*16mm,位置为上面和两侧面。接管与裙座需要采用全焊透结构。

另外可以做等间距的筋板若干,均布在管口和裙座之间。筋板焊接双面焊即可。

 

 

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