空气分离装置精馏塔冷箱动力特性与地震反应分析

摘要

空气分离装置是生产工业气体的必要装置，而精馏塔冷箱则是空气分离装置的核心部分，精馏塔冷箱设计的安全性至关重要。但是由于精馏塔冷箱内部结构的复杂性，目前对于精馏塔冷箱动力特性尚待详细研究。工程上主要采用估算周期和底部剪力法对精馏塔冷箱进行地震计算，但是对于自振周期近似公式估算是否准确、底部剪力法结果是否可靠、珠光砂对精馏塔冷箱动力特性影响是否可以忽略等都尚未进行深入研究。本文利用有限元软件和工程案例对典型精馏塔冷箱进行动力特性及地震分析，力求回答以上问题。主要内容包括以下几个方面:
　　(1)介绍作用于精馏塔冷箱的基本荷载，特别是珠光砂荷载对于精馏塔冷箱的侧压力。
　　(2)利用有限元软件ANSYS对精馏塔冷箱进行建模。建模过程中考虑珠光砂荷载与珠光砂刚度。由于精馏塔冷箱内部包括精馏塔，区别与一般筒仓，使用内切圆方法得到珠光砂对精馏塔冷箱作用。ANSYS模型中使用弹簧单元模拟珠光砂刚度，得到精馏塔冷箱有限元模型。
　　(3)对精馏塔冷箱框架、精馏塔、以及整体模型分别进行模态分析，求出振型参与系数达90％所需要的模态数量。并研究珠光砂刚度对精馏塔冷箱自振频率的影响。结果表明，近似公式计算精馏塔冷箱自振周期与有限元计算基本吻合，珠光砂对精馏塔冷箱动力特性影响不可忽略。
　　(4)选择抗震设防烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.2g、场地类别Ⅱ、设计地震分组为第二组的地区，分别使用底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法对精馏塔冷箱进行地震反应分析，得到精馏塔冷箱在地震作用时的结构位移以及底部剪力。结果表明精馏塔冷箱由于第一阶振型不是主控制振型，不符合底部剪力法要求，如果使用底部剪力法计算，需要乘以调整系数。
　　通过上述精馏塔冷箱有限元计算，对精馏塔冷箱动力特性及地震计算提出了意见和建议。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 冷箱的发展与用途

1．2 冷箱的特点与类型

1．3 冷箱结构抗震作用研究综述

1．4 冷箱地震反应计算方法

1．4．1 冷箱动力特性计算的理论方法

1．4．2 冷箱地震作用反应谱计算方法

1．4．3 冷箱地震作用时程分析方法

1．5 本文主要研究内容

1．6 本章小结

第二章 精馏塔冷箱主要荷载

2．1 引言

2．2 精馏塔冷箱框架结构自重

2．3 精馏塔冷箱精馏塔及管道自重

2．4 珠光砂荷载

2．5 其他荷载

2．6 本章小结

第三章 精馏塔冷箱动力特性分析

3．1 引言

3．2 精馏塔冷箱动力特性分析近似方法

3．3 精馏塔冷箱框架的动力特性分析

3．4 精馏塔冷箱内塔器的动力特性分析

3．5 精馏塔冷箱考虑珠光砂刚度的动力特性分析

3．6 珠光砂刚度对精馏塔冷箱动力特性影响

3．7 本章小结

第四章 精馏塔冷箱地震作用的反应谱与时程分析

4．1 引言

4．2 精馏塔冷箱的底部剪力法分析

4．3 精馏塔冷箱的振型分解反应谱分析

4．4 精馏塔冷箱的弹性时程分析

4．5 振型分解反应谱法与时程分析方法对比

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

教育经历

发表的学术论文

完成的工程计算项目