玻璃钢电解槽结构计算书
玻璃钢电解槽结构计算书
（4190×810×1500方形电解槽）
一、设计参数
电解槽的净长：a=4190mm
电解槽的净宽：b=810mm
电解槽的净高：h=1500mm
操作压力：p=0.005Mpa
操作负压：p0=0MPa
介质容重：ρ= 1.30g/cm^3
顶部翻边上锌片载荷：G0≈8000Kg
（阴、阳极电板）
二、材料性能及设计参数
电解槽的底面板总厚度：t t=16mm
电解槽的侧面板总厚度：t1=15mm
（由下到上变壁厚）t2=13mm
t3=11mm
所有拐角处加厚：t i=22mm
玻璃钢材料拉伸强度：σ0=150Mpa
玻璃钢材料剪切强度：τ0=45MPa
玻璃钢材料压缩强度σc=160Mpa
玻璃钢材料的弹性模量：E=8000Mpa
玻璃钢材料的泊松比：ν=0.3
设计安全系数：K=10
挠度变形系数：Ψ=0.10%
三、方形电解槽的结构计算与强度校核
1、方形电解槽的底面板壁厚校核（拟定装满电解液）
电解槽底面板长4190mm、宽810mm，当贮满液体时底面板在中间部位由于
受到液压产生的挠度变形将很大，如果在满足底面板挠度变形的0.1%范围内
时底面板的设计壁厚将很大，这样强度的富裕量很大。针对这种现象，我们
在底面板的底部设计成6道纵向加强筋和2道横向加强筋交叉连接，这样底面
板的刚性将大大加强，由此设计得出的壁厚能得到很好的优化降低，同时强
度和刚度也都能够很好的满足，并都没有过多的富裕量。加强筋的具体尺寸
位置见图纸。
底面板厚度应满足下式：
其中
式中：
α——底板挠度系数α=0.0013ρ——介质容重ρ= 1.3 g/cm^3Ｈ——贮液的液面高度Ｈ=150cm b——电解槽底面板的宽度b=81cm δ——挠度变形允许值δ=0.419cm E——玻璃钢弯曲弹性模量E=8000Mpa ν——
泊松比
ν=0.3
由上式计算可知： t=
15.26mm 则
t t =
16.0
mm
>
t=15.26mm
设计满足要求
2、方形电解槽的侧面板壁厚校核
侧面板承受的压力随深度的变化而改变，其最底部受到的液压与底面板相同，因此此处的壁厚与底面板相同；侧面板受到液压产生的弯矩随液面高度的上伸而逐步降低，因此适合采用变壁厚的设计方法，取每上伸1/3H段壁厚减少15%t，通过这样设计的侧面板的壁厚由下到上分别为：14mm,12mm ,10mm。实践表明这种设计方案完全可行。
另外在电解槽底部的四周拐角处由于应力集中将会产生很大的应变破坏，因此在其四周拐角的上方附近固定一道横向加强筋将能提高此处的刚度和抗变形破坏能力。同时底部拐角处要进行单独加厚。侧面板厚度由下式计算：
其中α值为：
h
q *=r
08
2382)()()1(10324.7)1(h
l E Z
**-**=+*-n a a
式中：
σ——应力值Z——所求点的Z向值Z=150cm
α——侧板挠度常数α=0.015989(由上计算）θ——最大弯矩常数θ=0.445ρ——贮液的容重ρ= 1.3 g/cm^3 a——侧板的长度 a=419cm h——侧板的高度h=150cm E——玻璃钢弯曲弹性模量E=8000Mpa ν——
泊松比
ν=0.3
由上式计算可知： σ=
14.85Mpa 而
σ
cr =
σ0/K =15Mpa
则
σ=
14.85
Mpa
<
σcr =15
Mpa
设计满足要求
3、方形电解槽顶部受锌板载荷的失稳校核
当电解槽上方放置电解极板时，方形电解槽的侧面长边将承受压应力而产生失稳破坏，为了保证侧面板的稳定性，采取在长的侧面板上设计6道纵向加强筋，并使之与底部的2道横向加强筋连接成一个整体钢结构框架。由下式设计纵向加强筋：
其中
式中：
l——纵向加强筋的高度l=150cm E j ——加强筋弯曲弹性模量E j=
18000
Mpa
I——加强筋的惯性矩(由上式计算）B——纵向加强筋的宽度
B=8
cm
A——纵向加强筋的厚度A=
6cm
k——安全系数
K=10
由上式计算可知： P CR =28424.46KgF 而实际每根加强筋承受力P为
P=
=13333KgF 则
P CR =28424.46KgF
>
P=13333KgF 设计满足要求
4、方形电解槽顶部受锌板载荷的弯曲校核
方形电解槽的顶部翻边（2长边）上将承受一定的均布横向载荷，因此对翻边进行弯曲强度校核非常重要，为了制作和设计上的优化，我们将翻边处采取加强筋代替，这时上面就简化成两端固支，受横向均布载荷的力学模型。由下式设计横向加强筋
其中
式中：
l——横向加强筋的跨间距l=65cm [σ]——
加强筋强度允许值[σ]=40Mpa I——加强筋的惯性矩(由上式计算）
B——横向加强筋的宽度B=8cm A——横向加强筋的厚度A=6cm k——安全系数
K=10
M——
弯曲最大值（跨中部）
M=327.7N*M
由上式计算可知：
σb = 6.8Mpa 则
σb =
6.8
Mpa
<
[σ]40Mpa
设计满足要求
G 0*
K/(6道)
5、 电解槽底部的支撑设计
整台电解槽放置在基础上，由于电解槽处于工作状态下（装满电解液和电极板），此时基础受到的载荷很大，为了保证电解槽的强度和刚度性能，需要对方形电解槽的底部的横向加强筋进行设计。由下式设计底部横向加强筋
其中
式中：
l——基础的跨间距l=320cm [σ]——
底部横梁强度允许值[σ]=50Mpa I——底部横梁的惯性矩(由上式计算）
B——底部横梁的宽度
A——底部横梁的厚度 k——安全系数
K=8
M——
弯曲最大值（跨中部）
M=
9.5E+03N*M
由上式计算可知：
σb =42.8Mpa 则
σb =
42.8
Mpa
<
[σ]
50
Mpa
设计满足要求
0.01598875