塔设备计算实例讲解
塔设备机械计算
塔设备机械计算第四章塔设备机械设计塔设备设计包括⼯艺设计和机械设计两⽅⾯。
机械设计是把⼯艺参数、尺⼨作为已知条件，在满⾜⼯艺条件的前提下，对塔设备进⾏强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使⽤等⽅⾯出发进⾏机构设计。
4.1设计条件由塔设备⼯艺设计设计结果，并查相关资料[1],[9]知设计条件如下表。
表4-1 设计条件表4.2.1全塔计算的分段图4-1 全塔分段⽰意图塔的计算截⾯应包括所有危险截⾯，将全塔分成5段，其计算截⾯分别为：0-0、1-1、2-2、3-3、4-4。
分段⽰意图如图4-1。
4.2.2 塔体和封头厚度塔内液柱⾼度：34.23.15.004.05.0=+++=h （m ）液柱静压⼒：018.034.281.992.783101066===--gh p H ρ（MPa ）计算压⼒：1=+=H c p p p MPa （液柱压⼒可忽略）圆筒计算厚度：[]94.60.185.0170220000.12=-=-=c i c p D p φσδ（mm ）圆筒设计厚度：94.8294.6=+=+=C c δδ（mm ）圆筒名义厚度：108.094.81=?++=?++=C c n δδ（mm ）圆筒有效厚度：8210=-==-=C n e δδ（mm ）封头计算厚度：[]93.60.15.085.0170220000.15.02=?-=-=c i c h p D p φσδ（mm ）封头设计厚度：93.8293.6=+=+=C h hc δδ（mm ）封头名义厚度：108.093.81=?++=?++=C hc hn δδ（mm ）封头有效厚度：8210=-==-=C hn he δδ（mm ） 4.2.3 塔设备质量载荷1. 塔体质量查资料[1],[8]得内径为2000mm ，厚度为10mm 时，单位筒体质量为495kg/m ，单个封头质量为364kg 。
通体质量：5.121275.244951=?=m （kg ）封头质量：72823642=?=m （kg ）裙座质量：14850.34953=?=m （kg ）塔体质量：5.1434014857285.1212732101=++=++=m m m m （kg ） 0-1段：49514951-0,01=?=m （kg ）1-2段：135436424952-1,01=+?=m （kg ） 2-3段：135436424952-1,01=+?=m （kg ） 3-4段：4950104954-3,01=?=m （kg ）4-顶段：.55066364.59495-4,01=+?=顶m （kg ）2. 塔段内件质量查表5-4得[8],筛板塔塔盘质量2/65m kg q N =，则塔体内件质量：81646540444202===ππN i q N D m （kg ）2-3段：5.10206554432,02==-πm （kg ） 3-4段：9.387765194443,02==-πm （kg ） 4-顶段：6.32656516444,02==-π顶m （kg ）3. 保温层质量()()[]()()()()kg V V H D D m f f n i s ni 5.51163001729.15459.123005.2402.222.242222422212202203=?-?+??-=-++-++=πρρδδδπ1-2段：()9.1113001729.15459.121,03=?-=-m （kg ） 2-3段：()5.9983005202.222.242232,03=??-?=-πm （kg ） 3-4段：()199********.222.242243,03=??-?=-πm （kg ）4-顶段：1.200919975.9989.1115.51164,03=---=-顶m （kg ）4. 平台和扶梯质量查表5-4得[8],平台质量2/150m kg q P = 笼式扶梯质量2/40m kg q F = 平台数6=n 笼式扶梯总⾼度m H F 65.26= ()()[]()()kg H q nq D B D m F F P ni n i 7.503365.264015062122.202.4421222224222204=?+-=?+?++-+++=πδδδδπ0-1段：4014010,04=?=-m （kg ） 1-2段：8024021,04=?=-m （kg ）2-3段：()3.86154015012122.202.442232,04=?+-?=-πm （kg ） 3-4段：()6.172210401502222.202.442243,04=?+??-?=-πm （kg ）4-顶段：()8.232965.8401502322.202.44224,04=?+??-?=-π顶m （kg ）5. 操作时塔内物料质量()()()kg V h N h Di m f L 1322792.7831729.18.1408.092.783444110205=?++=++=πρρπ1-2段：5.91992.7831729.121,05=?=-m （kg ） 2-3段：()3.54158.1508.092.7834432,05=+=-πm （kg ） 3-4段：5.37411908.092.7834443,05==-πm （kg ） 4-顶段：7.31501608.092.783444,05==-π顶m （kg ）6. ⼈孔等附件的质量1.35855.1434025.025.001=?==m m a （kg ） 0-1段：8.12349525.025.010,0110,=?==--m m a （kg ） 1-2段：5.338135425.025.021,0121,=?==--m m a （kg ）2-3段：8.618247525.025.032,0132,=?==--m m a （kg ） 3-4段：5.1237495025.025.043,0143,=?==--m m a （kg ）4-顶段：.61266.5506625.025.0-4,01-4,=?==顶顶m m a （kg ）7. 充液质量()kg V H Di m Wf W W 8.7927510001729.110005.2444402=?+=+=πρρπ1-2段：9.117210001729.121,=?=-W m （kg ） 2-3段：157001000514.332,=??=-W m （kg ） 3-4段：3140010001014.343,=??=-W m （kg ）4-顶段：.9310021000729.111000.5914.34,=?+??=-顶W m （kg ）8. 偏⼼质量已知再沸器：kg m e 4000=1-2段：140021,=-e m （kg ） 2-3段：260032,=-e m （kg ）9. 操作质量()kg m m m m m m m m ea 8.5346640001.3585132277.50335.511681645.1434005040302010=++++++=++++++=同理可得各段的操作质量如下：8.65810,0=-m （kg ），9.420321,0=-m （kg ），4.1398932,0=-m （kg ） 5.1752643,0=-m （kg ），.3170884,0=-顶m （kg ）10. 最⼩质量()kg m m m m m m m ea 6.3370840001.35857.50335.511681642.05.143402.004030201min =++++?+=+++++=同理可得各段的最⼩质量如下：8.65810min,=-m （kg ），4.328421min,=-m （kg ），7.775732min,=-m （kg ）68.1068243min,=-m （kg ），12.113254min,=-顶m （kg ）11. 最⼤质量()kg m m m m m m m m ea W 6.11951540001.35858.792757.50335.511681645.1434004030201max =+++++?+=++++++=同理可得各段的最⼩质量如下：8.65810max,=-m （kg ），3.445721max,=-m （kg ），1.2427432max,=-m （kg ） 4518543m ax,=-m （kg），5.449404max,=-顶m （kg ）综上可知塔的各种质量载荷计算结果如表4-2所⽰。
塔器吊装计算书
塔器吊装计算书-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1附录5计算说明书一、受力分析及绳扣选择设备主吊简图如下：图1 图2图1是塔器下端各分段主吊简图，图2是塔器上段主吊简图。
件1为管式吊耳，件2和件4为吊装绳扣，件3为平衡梁，件5为板式吊耳，件6为吊装绳扣。
图1所示模型以苯塔Ⅰ段为例进行校核，图2所示模型以白土塔为例进行校核，件3平衡梁单独进行校核，其它各段不逐一校核。
1．苯塔Ⅰ段校核（直立状态受力最大）设备重量G=吨，件1选用φ273×10无缝钢管（20#），长度为L=200mm=20cm（见下图），件2选用φ39mm×18m钢丝绳扣，件4选用φ39mm×20m钢丝绳扣，α为吊装绳扣与水平方向夹角。
1）主吊耳强度校核Gj=K*G=×56=，K=为动载系数；Q=1/2 Gj=1/2×==31700Kg；弯矩为M=Q*L/2=31700*20/2=×105kg.cmφ273×10无缝钢管的抗弯模量为：W=πD3［1-（d/D）4］/32=×［1-（）4］/32=523.84cm3弯曲应力σ=M/W=×105/= kg/ cm2＜[σ]=1700 Kg/cm2；其中，[σ]=1700 Kg/cm2为20#无缝钢管许用弯曲应力。
剪应力τ＝Pcosα/A（此处α＝0）＝31700/=384 Kg/cm2＜[τ]=1000 Kg/cm2组合应力[τ2＋(σM2+σN2)]1/2＝[3842＋]1/2＝716Kg/cm2＜[σ]=1000 Kg/cm2；故件1强度满足要求。
2）吊装绳扣强度校核件2选用钢丝绳扣φ39mm×18m一对，每根四股使用（每根工作绳数按3根绳计算）。
每根绳扣受力为：P1=Q=1/2Gj=1/2×==31700Kg；单根φ39mm钢丝绳破断拉力为S=52d2=52×392=79092 Kg钢丝绳扣使用安全系数为：n=3S/P=3×79092/31700=≥[n]=6[n]=6为吊装钢丝绳扣许用安全系数。
塔器吊装计算书
附录5计算说明书一、受力分析及绳扣选择设备主吊简图如下：图1 图2图1是塔器下端各分段主吊简图，图2是塔器上段主吊简图。
件1为管式吊耳，件2和件4为吊装绳扣，件3为平衡梁，件5为板式吊耳，件6为吊装绳扣。
图1所示模型以苯塔Ⅰ段为例进行校核，图2所示模型以白土塔为例进行校核，件3平衡梁单独进行校核，其它各段不逐一校核。
1．苯塔Ⅰ段校核（直立状态受力最大）设备重量G=57.5吨，件1选用φ273×10无缝钢管（20#），长度为L=200mm=20cm（见下图），件2选用φ39mm×18m钢丝绳扣，件4选用φ39mm×20m钢丝绳扣，α为吊装绳扣与水平方向夹角。
1）主吊耳强度校核Gj=K*G=1.1×56=63.3t，K=1.1为动载系数；Q=1/2 Gj=1/2×63.3=31.7t=31700Kg；弯矩为M=Q*L/2=31700*20/2=3.17×105kg.cmφ273×10无缝钢管的抗弯模量为：W=πD3［1-（d/D）4］/32=3.14×27.33［1-（25.3/27.3）4］/32=523.84cm3 弯曲应力σ=M/W=3.17×105/523.84=605.2 kg/ cm2＜[σ]=1700 Kg/cm2；其中，[σ]=1700 Kg/cm2为20#无缝钢管许用弯曲应力。
剪应力τ＝Pcosα/A（此处α＝0）＝31700/82.6=384 Kg/cm2＜[τ]=1000 Kg/cm2组合应力[τ2＋(σM 2+σN2)]1/2＝[3842＋605.22)]1/2＝716Kg/cm2＜[σ]=1000 Kg/cm2；故件1强度满足要求。
2）吊装绳扣强度校核2.1件2选用钢丝绳扣φ39mm×18m一对，每根四股使用（每根工作绳数按3根绳计算）。
每根绳扣受力为：P1=Q=1/2Gj=1/2×63.3=31.7t=31700Kg；单根φ39mm钢丝绳破断拉力为S=52d2=52×392=79092 Kg钢丝绳扣使用安全系数为：n=3S/P=3×79092/31700=7.48≥[n]=6[n]=6为吊装钢丝绳扣许用安全系数。
塔设备计算实例讲解
《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：学号：所在学院：专业：设计题目：指导教师：2006 年月日目录一.设计任务书 (2)二.设计参数与结构简图 (4)三.设备的总体设计及结构设计 (5)四.强度计算 (7)五.设计小结 (13)六.参考文献 (14)一、设计任务书1、设计题目根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（板式塔）设计。
各个同学按照自己的工艺参数确定设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。
设计题目：例：精馏塔（DN1800）设计2、设计任务书2.1设备的总体设计与结构设计（1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。
2.2设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。
（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。
（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。
（4）裙式支座的设计验算。
（5）水压试验应力校核。
2.3完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、原始资料3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。
3.2参考资料：[1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003.[2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]．[3] GB150-1998.钢制压力容器[S]．[4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002.[5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]．4、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份。
2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。
二. 设计参数与结构简图1、设计参数本课程设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得。
塔设备强度计算 裙座基础环和螺栓计算
㈡基础环板设计1. 基础环板内、外径的确定裙座通过基础环将塔体承受的外力传递到混凝土基础上，基础环的主要尺寸为内、外直径（见下图），其大小一般可参考下式选用（4-68）式中：D ob-基础环的外径，mm；D ib-基础环的内径，mm；D is-裙座底截面的外径，mm。
2. 基础环板厚度计算在操作或试压时，基础环板由于设备自重及各种弯矩的作用，在背风侧外缘的压应力最大，其组合轴向压应力为：（4-69）式中：A b-基础环面积，mm2；W b-基础环的截面系数，mm3；（1）基础环板上无筋板基础环板上无筋板时，可将基础环板简化为一悬臂梁，在均布载荷σbmax的作用下，基础环厚度：（4-70）式中：δb-基础环厚度，mm；[σ]b-基础环材料的许用应力，MPa。
对低碳钢取[σ]b=140MPa。
（2）基础环板上有筋板基础环板上有筋板时，筋板可增加裙座底部刚性，从而减薄基础环厚度。
此时，可将基础环板简化为一受均布载荷σbmax作用的矩形板（b×l）。
基础环厚度：（4-71）式中：δb-基础环厚度，mm；M s-计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩M x、M y中绝对值较大者，M x、M y按计算，N·mm/mm。
无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于16mm。
㈢地脚螺栓地脚螺栓的作用是使设备能够牢固地固定在基础底座上，以免其受外力作用时发生倾倒。
在风载荷、自重、地震载荷等作用下，塔设备的迎风侧可能出现零值甚至拉力作用，因而必须安装足够数量和一定直径的地脚螺栓。
塔设备在基础面上由螺栓承受的最大拉应力为：（4-72）式中：σB-地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa。
当σB≤0时，塔设备可自身稳定，但为固定塔设备位置，应设置一定数量的地脚螺栓。
当σB>0时，塔设备必须设置地脚螺栓。
地脚螺栓的螺纹小径可按式（4-73）计算：（4-73）式中：d1-地脚螺栓螺纹小径，mm；C2-地脚螺栓腐蚀裕量，取3mm；n-地脚螺栓个数，一般取4的倍数；对小直径塔设备可取n=6；[σ]bt-地脚螺栓材料的许用应力，选取Q-235-A时，取[σ]bt=147MPa；选取16Mn时，取[σ]bt=170MPa。
塔基础计算(圆柱式)
按构筑物抗震设计规范（ＧＢ－５０１９１－９３）的经验
公式 当Ｈ２／Ｄ０＜７００时
Ｔ１＝０.４０＋０.９８Ｘ１０－３Ｈ２／Ｄ０
0.4784当Ｈຫໍສະໝຸດ ／Ｄ０＞７００时Ｈ２／Ｄ０
80
Ｔ１＝０.２９＋１.１４Ｘ１０－３Ｈ２／Ｄ０
0
四．风荷载计算
Ｗ=DbzmsmzW0(kN/m)
bz=1+zufz/mz
ms
mz
4.48
一．设计资料
塔设备直径D（米） 3.2
塔设备高度H
（米） 16
基本风压W0(kN/m2) 0.4
地基承载力特征值fak(kPa) 400
抗震设防烈度 6
场地类别 2
设计地震分组 2
a1 0.12
二．荷载
塔设备自重(kN)
385
操作时塔总重(kN) 1350
塔试验重(kN)
1350
三．塔型设备自振周期
2.24
1.10 1.42
( 14.2.6 - 1 ) ( 14.2.6 - 2 )
mzW0D2
H/D
z
5.81632
5
2.1
塔基础顶面剪力（Ｑ）
塔基础顶面弯矩(kN-m)
Q=W*H(kN)
M=W*H2/2(kN-m)
71.729152
573.833216
地基承载力特征值fa(kPa) 400
u 0.84
-0.73
0.53
14.4
2
rl
Pjmax
R
1.8
107.4
2
R 1.6
r1/R 0.90
底板厚度h0取 0.5 米
-209.12
-0.5944 -0.5944
化工原理下册 第三章塔设备-2
xn1 yn (利用操作线方程)
（2）塔顶冷凝器的类型 (i)当塔顶为全凝器时,
y1 xd
则自第一块塔板下降的液相组成 x1 与 y1 成相平衡， 故可应用相平衡 方程由 y1 计算出 x1，自第二块塔板上升蒸汽组成 y2 与 x1 满足操作线方 程，由操作线方程以小 x1 计算得出 y2.
停留时间，即
A H
f T
LS
—液体在降液管中的停留时间，s
Af
（2）.降液管底隙高度 为保证良好的液封，又不致使液流阻力太大，一般取为
hO
m3 —降液管截面积，
hO hW 0.006 ~ 0.012 , hO
m
也不易小于 0.02～0.025m，以免引起堵塞，产生液泛。
孔，以供停工时排液。
18
19
3．溢流堰
根据溢流堰在塔盘上的位置
可分为进口堰和出口堰。
当塔盘采用平形受液盘时， 为保证降液管的液封，使液体 均匀流入下层塔盘，并减少液 流沿水平方向的冲击，应在液
体进口处设置进口堰。
20
21
4、溢流堰（出口堰）的设计
(1).堰长 lW : 依据溢流型式及液体负荷决定堰长,单溢流型塔板堰 长 lW 一般取 为 (0.6 ～ 0.8)D ；双溢 流型塔 板，两 侧堰长 取为 (0.5 ～ 0.7)D，其中 D 为塔径 (2).堰上液层高度 OW ： 堰上液层高度应适宜，太小则堰上的液体均布差，太大则塔板压 强增大，物沫夹带增加。对平直堰，设计时 hOW 一般应大于 0.006m， 若低于此值应改用齿形堰。 hOW 也不宜超过 0.06 ～ 0.07m ，否则可改 用双溢流型塔板。 平直堰的 hOW 按下式计算 式中
设备力矩与重心计算实例
设备力矩与重心计算设备吊装前，应对设备力矩与重心计算，找出吊点位置催化分馏塔吊装分析（稳定性校核计算）催化分馏塔由于现场吊装场地的限制，所以需采用整体吊装的方法进行，因为催化分馏塔设备体积较大的圆筒形设备，尤其是设备壁厚较薄，高度达到了56米，所以在吊装过程中保证设备自身的稳定性是整个吊装施工的重点。
1、催化分馏塔主要参数：材质：16MnR序号名称外形尺寸（直径*高*厚）单位重量（Kg）1 上封头4600×1205×12+3 Kg 26982 筒体1 4600×23450×12+3 Kg 400343 筒体2 4600×10000×16+3 Kg 216434 筒体3 4600×10000×20+3 Kg 262225 裙座4600×1000×20+3 Kg 244806 下封头4600×1205×20+3 Kg 41507 附件Kg 约14000催化分馏塔φ4600/55000Kg 132800催化分馏塔外形尺寸：2、催化分馏塔稳定计算主导思路根据催化分馏塔主要技术参数，拟定该塔的稳定性（刚性）计算应按以下步骤进行：1）静载荷时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与钢材可塑性极限值做对比，根据校核结果考虑加固措施；2）整个设备（承受最大弯矩）重心位置的稳定性（刚性）计算，与钢材屈服强度、做对比，根据校核结果考虑加固措施；3）吊装过程中（动载荷）时吊点处设备截面的受外力稳定性（刚性）计算，与钢材可塑性极限值做对比，考虑是否需要加强该处加固措施。
3、计算前主要数据准备1）设备中心位置的确定（进行近似计算）首先计算设备下段的重心点位置：由于设备为圆筒形设备，重心点处于圆筒的轴心线上，假定设备下段的中心点为G1处，下段设备两段重心点距离的1/2为L，并设L距离重心点的距离为a，下段设备1/2的重量为Ga和Gb，（忽略下封头和底座环位置重量的突变）。
塔式起重机地基基础的设计计算和十字型基础设计实例概要.
塔式起重机地基基础的设计计算1、前言塔式起重机（以下简称塔机）地基基础的设计应根据工程地质勘察资料，综合考虑工程结构类型及布置、施工条件、环境影响、使用条件和工程造价等因素，做到因地制宜且安全经济地设计计算。
塔机基础的设计应按独立状态下的工作状态和非工作状态的荷载分别计算。
塔机基础工作状态的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、起重荷载、风荷载，并应计入可变荷载的组合系数，其中起重荷载不应计入动力系数；非工作状态下的荷载应包括塔机和基础的自重荷载、风荷载。
塔机在独立状态时，所承受的风荷载等水平荷载及倾覆力矩、扭矩对基础的作用效应最大；附着状态（安装附墙装置后）时，塔机虽然增加了标准节自重，但对基础设计起控制作用的各种水平荷载及倾覆力矩、扭矩等主要由附墙装置承担，故附着状态可不计算。
目前各工程项目塔机的地基基础均按塔机制造商提供的基础图施工，由于这些塔机基础图在全国各地使用中所处的风荷载、工程地质差异很大，当使用地的风荷载很大时就会不安全，而在风荷载较小地区就会导致浪费保守，例如利用天然地基承载的塔机基础图常注明地基承载力特征值不得小于200KN/m2，实际上不符合因地制宜的设计原则。
下面根据国家行业标准《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》JGJ/T187-2009，通过实例说明塔机独立状态下地基基础科学合理的设计计算。
2、塔机竖向荷载分析塔机的竖向荷载F K包括：塔身自重G0、起重臂自重G1、小车和吊钩自重G2、平衡臂自重G3、平衡块自重G4、最大起重荷载Q max、最小起重荷载Q min、塔机各分部重心至塔身中心的距离R Gi、最大或最小起重荷载至塔身中心相应的最大距离R Qi。
将塔机各构件自重及起重荷载分别计算的目的在于分析计算竖向荷载作用下的倾覆力矩，常用的QTZ60塔机竖向荷载如图1所示。
=10kN 4图1 QTZ60塔机竖向荷载简图3、塔机风荷载分析3.1 塔机风荷载取值的基本规定塔机工作状态的基本风压应按0.20 kN/m2取用，风荷载作用方向应按起重力矩同向计算；非工作状态的基本风压应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中给出的50年一遇的风压取用，且不小于0.35kN/m2，风荷载作用方向应从平衡臂吹向起重臂。
塔设备机械计算
第四章塔设备机械设计塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。
机械设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行机构设计。
4.1设计条件由塔设备工艺设计设计结果，并查相关资料[1],[9]知设计条件如下表。
表4-1 设计条件表4.2设计计算4.2.1全塔计算的分段图4-1 全塔分段示意图塔的计算截面应包括所有危险截面，将全塔分成5段，其计算截面分别为：0-0、1-1、2-2、3-3、4-4。
分段示意图如图4-1。
4.2.2塔体和封头厚度塔内液柱高度：34.23.15.004.05.0=+++=h （m ）液柱静压力：018.034.281.992.783101066=⨯⨯⨯==--gh p H ρ（MPa ） 计算压力：1=+=H c p p p MPa （液柱压力可忽略） 圆筒计算厚度：[]94.60.185.0170220000.12=-⨯⨯⨯=-=c i c p D p φσδ（mm ）圆筒设计厚度：94.8294.6=+=+=C c δδ（mm ） 圆筒名义厚度：108.094.81=∆++=∆++=C c n δδ（mm ） 圆筒有效厚度：8210=-==-=C n e δδ（mm ） 封头计算厚度：[]93.60.15.085.0170220000.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=c i c h p D p φσδ（mm ）封头设计厚度：93.8293.6=+=+=C h hc δδ（mm ） 封头名义厚度：108.093.81=∆++=∆++=C hc hn δδ（mm ） 封头有效厚度：8210=-==-=C hn he δδ（mm ） 4.2.3塔设备质量载荷1. 塔体质量查资料[1],[8]得内径为2000mm ，厚度为10mm 时，单位筒体质量为495kg/m ，单个封头质量为364kg 。
塔设备强度设计计算
m4:平台、扶梯质量；
m5:操作时塔内物料质量；
ma:人孔、接管、法兰等附件质量；
me:偏心；mw:液压试验时，塔内充液质量；
操作停修或水压试验等不同工况物料或充
水质量。
7
m1:塔体和裙座质量； 设备操作时质量：
m2:内件质量； m3:保温材料质量； m4:平台、扶梯质量； m5:操作时塔内物料； ma:人孔、接管等附件； me:偏心质量； mw:液压试验塔内充液
mK-距离地面hK处的集中质量；
n
h1.5 K
mi
h1.5 i
hK1-基本振型参与系数， hK1
i 1
n
mi hi3
i 1
a1-对应与塔基本自振周期T1的地震影响系数a值。
（2）垂直地震力
防烈度8度或9度的塔应考虑垂直地震力
塔底截面处垂直地震力：F00 a m max eqg
得到该地区的基本风压q0，见表4-26。
风速随地面高度而变化。塔高于10m，应 分段计算风载荷，视离地面高度的不同乘
以高度变化系数fi，见表4-27。 10
风压还与塔高度、直径、形状以及自振周 期有关。两相邻计算截面间的水平风力为：
Pi K1K 2i q0 f i Li Dei 10 6
Pi-水平风力； q0-基本风压值，见表4-26，但 均不应小于250N/ｍ2； fi-风压高度变化系数，表4-27 Li-第计算段长度； Dei-塔各计算段有效直径； K1-体型系数，圆柱直立设备0.7 K2i-各计算段风振系数，
M0=m1+m2+m3 +m4+m5+ma+me
设备最大质量 （水压试验时）：
Mmax=m1+m2+m3 +m4+mw+ma+me
塔吊基础计算实例
群塔施工方案群塔施工方案1.编制依据1.1 慧谷阳光住宅小区一期工程施工组织总设计。
1.2 慧谷阳光住宅小区B、C、D、E座施工图纸。
1.3《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ33—2001 J119—2001）1.4《高处作业分级》（GB3608-83）1.5《起重吊车指挥信号》（GB5082-85）1.6《起重机司机安全技术考核标准》（GB6702-86）1.7《建筑塔式起重机安全规程》（GB5144-85）1.8 《北京慧谷阳光住宅小区岩土勘察详勘报告》2.工程概况慧谷阳光住宅小区位于北京市朝阳区来广营乡侯家庄东，望京北路以东，北侧为北小河南滨河路，南侧为望京中环路。
施工现场南北长260m，东西宽240m，规划用地总面积6.23万平方米。
施工现场为杂土回填，地基承载力在100KPa左右。
本工程一期由4栋全现浇剪力墙板式高层及2座地下车库组成，其中B座住宅楼和1#车库建筑面积18130.67m2，B座主楼东西长89.87m，南北宽11.88m，建筑最大高度34.70m；C座住宅楼和2#车库建筑面积15550.97 m2，C座主楼东西长75.46m，南北宽11.88m，建筑最大高度35.0m；D座住宅楼建筑面积11435.72m2，东西长67.36m，南北宽11.88m，建筑最大高度37.50m；E座住宅楼建筑面积9960.99m2，东西长75.46m，南北宽11.88 m，建筑最大高度30.05m。
3. 塔吊设计方案3.1 塔吊平面布置3.1.1 平面布置原则3.1.1.1 塔吊施工消灭死角。
3.1.1.2 塔吊相互之间不干涉（不碰臂）。
3.1.1.3 便于安装和拆卸。
3.1.2 塔吊平面布置图3.1.2.1 B座住宅楼塔吊布置于B座楼15～16轴南侧，塔吊中心距南墙7.6m，塔基上皮标高为-3.75m。
3.1.2.2 C座住宅楼塔吊布置于C座楼13～14轴南侧，塔吊中心距南墙7.6m，塔基上皮标高为-7.35m。
浅谈塔类设备双机滑移法的吊装计算
浅谈塔类设备双机滑移法的吊装计算前言双机滑移法广泛应用于油气田塔类设备的吊装，即主吊车吊住塔重心以上的主吊耳，吊点起升时，塔尾部随着向吊点方向移动（用辅助吊车将尾部抬离地面，向吊点方向抬送），当吊点起升至一定高度时，塔由卧态转变为立态。
经过我们对塔器吊装的准确计算，可以合理的选择吊车、吊具。
通过软件对吊装过程中的危险姿态进行有限元计算分析，可验证塔体、吊装工具在各个姿态下的应力是否满足材料的强度要求，以及有针对性的对局部危险部位提出改进措施。
1.被吊装设备概述CO2吸收塔的外壁材质为Q345R，壁厚60毫米，外径2.926米，内径2.806米，高度35.5米，重量223吨（含填料43吨）。
裙座高度2.7米，重6吨。
预制梯子平台重6.75吨，预制工艺管线重5吨。
2.吊装计算2.1确定塔的重心塔体受力情况如图1所示。
由对重心G点力矩平衡公式G1·L1=G2·L得L=0.55m。
即塔体的重心位置在距离裙座底板18.55米处。
2.2确定主吊点、辅助吊点初步设置主吊点在距离塔顶封头顶部1.5m的位置上，辅助吊点设置在距离底座4.5m位置上。
塔体受力简图如图2所示，支点即为吊点。
（1）知q1=6÷2.7=22222N/m，q2=185.75÷32.8=56631.1N/m，根据主吊点R2力距平衡公式0.5×1.52×q2+R1×29.5=2.7×q1×32.65+0.5×31.32×q2及R1+R2=191.75t得R1=100.46t；R2=91.29t。
（2）均布载荷q=1917500kN÷35.5=54014.1N/m。
（3）塔体重心截面上最大弯矩Mmax=R1×14.05-0.5×q×18.552=4821436.6N·m。
（4）筒体截面抵抗矩W=3.14÷32×（29264-28064）÷2926=379013589.1mm3。
塔设备计算参考
0.4538×m1=0.4526×m2
①
4.307×105+1.161×10-4×m1=213.622+1.075×10-3×m2
②
由①，②得：
VI
m1=4.4767×108g，m2=4.488×108g 转化成摩尔流量得： F1=15293.1kmol/h，F2=15321.7kmol/h
贫液
贫液
富液
富液
图 2-3 换热器内物料框架图
换热器内贫富液两流体通过如图 2-3 中的走向进行热量交换，从而达到换热的目的。 恒压比热容 Cp=a+bT+cT2+dT3[12]其中相关数据见表 2-5。
表 2-5 各主要气体组分的 Cp 相关数据
a
b×10-3
c×10-6
CH4 C2H6
H2 H2S
Q=mCp△T=15283.1×103×10-4×385.43×27.622=1.627×104kJ 贫液出口 H2S Cp=（6.385+1.029×10-3×355.4-1.21×10-6×355.42）×4.184=27.605 J/mol·k
Q= mCp△T=15283.1×10-4×355.4×27.605×103=1.499×104kJ △Q=Q 进-Q 出=1.627×104-1.499×104=0.128×104kJ 贫液进口 CO2 Cp=（6.393+10.1×10-3×385.43-3.405×10-6×385.432）×4.184=40.92 J/mol·k
3.381 2.247 6.424 6.385
18.044 38.201 1.029 5.704
-4.300 -11.049 -0.07804 -1.210
塔设备计算实例讲解
《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：学号：所在学院：专业：设计题目：指导教师：2006 年月日目录一.设计任务书 (2)二.设计参数与结构简图 (4)三.设备的总体设计及结构设计 (5)四.强度计算 (7)五.设计小结 (13)六.参考文献 (14)一、设计任务书1、设计题目根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（板式塔）设计。
各个同学按照自己的工艺参数确定设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。
设计题目：例：精馏塔（DN1800）设计2、设计任务书2.1设备的总体设计与结构设计（1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目(或填料高度)；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。
2.2设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。
（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。
（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。
（4）裙式支座的设计验算。
（5）水压试验应力校核。
2.3完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、原始资料3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。
3.2参考资料：[1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003.[2] 全国化工设备技术中心站.《化工设备图样技术要求》2000版[S]．[3] GB150-1998.钢制压力容器[S]．[4] 郑晓梅.化工工程制图化工制图[M]．北京：化学工业出版社，2002.[5] JB/T4710-2005.钢制塔式容器[S]．4、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份。
2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。
二. 设计参数与结构简图1、设计参数本课程设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得。
施工临时用电计算实例
施工临时用电计算实例
在施工现场，临时用电是必不可少的。
为了保证安全和经济性，需要进行合理的用电计算。
下面以某建筑工地为例，介绍施工临时用电的计算方法。
1. 工地情况
建筑工地总面积为5000平方米，建筑高度为5层，每层建筑面积为1000平方米。
工期为6个月。
2. 用电设备列表
（1）塔吊：1台，额定功率50千瓦；
（2）施工电梯：2台，额定功率各为30千瓦；
（3）各种工具、设备等：需要220伏特电源。
3. 用电计算
（1）塔吊的用电量
塔吊每日工作8小时，每小时耗电50千瓦，因此每日耗电量为50×8=400千瓦时。
工期为6个月，共计180天，因此塔吊的总用电量为400×180=72000千瓦时。
（2）施工电梯的用电量
施工电梯每日工作8小时，每小时耗电30千瓦，因此每日耗电量为30×8×2=480千瓦时。
工期为6个月，共计180天，因此施工电梯的总用电量为480×180=86400千瓦时。
（3）各种工具、设备等的用电量
各种工具、设备等需要220伏特电源，用电量较小，可以简单估
算。
假设每天使用5个小时，总功率为10千瓦，每天用电量为10×5=50千瓦时。
工期为6个月，共计180天，因此各种工具、设备等的总用电量为50×180=9000千瓦时。
综上所述，该建筑工地6个月的临时用电量为
72000+86400+9000=167400千瓦时。
根据用电设备的数量和功率，可以选择合适的电缆、电箱等设备，以保证施工临时用电的安全和经济性。
第8章 塔设备设备的机械设计
（1）水平风力的计算
风吹在塔上，在迎风面产生风压。 风压的大小与风速、空气密度、所在的地区和季节有 关。 根据各地区离地面高度为10m处30年一遇10分钟内 的平均风速最大值作为计算风压，得到该地区的基 本风压q0，见表4-26。 风的粘滞作用使风速随地面高度而变化。如果塔设备 高于10m，则应分段计算各段的风载荷，视离地面 高度的不同乘以高度变化系数fi，见表4-27。
２． 质量载荷
塔设备的质量包括： m1:塔体和裙座质量，Kg； m2:内件质量，Kg； m3:保温材料质量，Kg； m4:平台、扶梯质量，Kg； m5:操作时塔内物料质量，Kg； ma:人孔、接管、法兰等附件质量，Kg； me:偏心质量，Kg； mw:液压试验时，塔内充液质量，Kg； 还包括在操作、停修或水压试验等不同工况 时的物料或充水质量。
4. 地震载荷
如果塔设备安装在地震烈度为七度及以上地 区 设计时必须考虑地震载荷对塔设备的影响。 塔设备在地震波的作用下有三个方向的运动： 水平方向振动 垂直方向振动 扭转 其中以水平方向振动危害较大。 为此，计算地震力时，仅考虑水平地震力对塔设备的影 响，并把塔设备看成是固定在基础底面上的悬臂梁。
设备的最大质量（水压 试验时）：
设备最小质量：
0.2m2:考虑内件焊在塔体上的部分质量，如塔盘支承圈、 降液管等。 当空塔吊装时，如未装保温层、平台、扶梯等，则mmin 应扣除m3和m4。
3. 风载荷
安装在室外的自支承式塔设备， 可视为支承在地基上的悬臂梁。 塔设备在风力作用下， 一方面产生顺风向的弯矩，即风弯矩， 它在迎风面塔壁和裙座体壁上产生拉应力， 背风面一侧产生压应力。 另一方面是气流在塔的背后引起周期性旋涡，产生垂直于风 向的诱发振动弯矩。 诱发振动弯矩只在塔的H/D较大、风速较大时比较明显，一 般可忽略不计。 需要考虑时，可将诱发共振弯矩与风弯矩按矢量叠加。
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《化工设备设计基础》课程设计计算说明书学生姓名：________________ 学号： __________________ 所在学院：_________________________________________ 专业：____________________________________________ 设计题目：_________________________________________ 指导教师： ________________________________________2006 年月目录一. 设计任务书 (2)二. 设计参数与结构简图 (4)三. 设备的总体设计及结构设计 (5)四. 强度计算 (7)五. 设计小结............................................ ..13六. 参考文献............................................ ..14、设计任务书1、设计题目根据《化工原理》课程设计工艺计算内容进行填料塔（板式塔）设计。
各个同学按照自己的工艺参数确定设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX设计。
设计题目：—例：精馏塔（DN1800）设计2、设计任务书2.1设备的总体设计与结构设计（1）根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式（填料塔、板式塔）；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目（或填料高度）；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。
2.2设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。
（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。
（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。
（4）裙式支座的设计验算。
（5）水压试验应力校核。
2.3完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。
（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。
3、原始资料3.1《化工原理》课程设计塔工艺计算数据。
3.2参考资料：[1] 董大勤.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2003.[2]全国化工设备技术中心站•《化工设备图样技术要求》2000版[S].[3]GB150-1998. 钢制压力容器[S]．[4]郑晓梅. 化工工程制图化工制图[M] ．北京：化学工业出版社，2002.[5]JB/T4710-2005. 钢制塔式容器[S] ．4、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。
5、设计成果1、提交设计说明书一份。
2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。
二.设计参数与结构简图1、设计参数本课程设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得工作温度° C：120 设计温度° C：150 工作压力MPa：0.1 设计压力MPa：0.11塔体内径mm：1800 塔板数块：63 介质：醋酸-丙酸混合物2、结构简图（手画）图1塔结构简图三.设备的总体设计及结构设计1、根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式（填料塔、板式塔）。
2、根据化工工艺计算，确定塔板数目（或填料高度）。
3、根据介质条件的不同，拟定管口方位。
（画出俯视管口方位）4、结构设计，设备法兰的型式及尺寸选用，管法兰等零部件选型。
1）零部件材料的选取根据塔器使用条件（介质的腐蚀性、设计压力、设计温度）、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材：塔体：16MnR 封头：16MnR接管：20 底座：Q235-B塔盘：16MnR 法兰：16M nil（材料的许用应力按照《化工设备机械基础》表8-7查并列表）2）塔盘结构根据工艺条件、塔体直径，塔盘结构选为单液流分块式塔盘，具体塔盘结构及尺寸的选取见第十七章第三节（p430-438）。
（自选）3）工艺接管接管的选取根据介质流量，参照GB12771-91，接管的选取如下表：4 ）压力容器法兰和接管法兰压力容器法兰的选取按照《化工设备机械基础》选JB/T4700〜4707-2000标准。
（按照《化工设备机械基础》（p263）写出选取过程）容器法兰选取结果如下表：5）法兰密圭寸垫片的选取法兰密封垫片的选取参照《化工设备机械基础》表10-306）裙座选取裙座的选取根据参照《化工设备机械基础》图17-21确定裙座各尺寸。
7）人孔设置人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照《化工设备机械基础》表11-1和表11-6,例：本设计中选用带颈平焊法兰人孔，公称压力1.0MPa,公称直径500 mm,标准号为HG20594-95。
8）手孔设置手孔选取同上，例：本设计中选用不锈钢板式平焊人孔（仅限凸面），公称压力0.6MPa,公称直径150mm,标准号为HG20597-95。
9）视镜和液位计的选取视镜和液位计的选取根据《化工设备机械基础》表11-9、表11-11选取10）焊接接头形式和和焊接材料的选取焊接接头形式的选取参照《化工设备机械基础》第十四章第二节（p367-377）, 标准为HG20583-1998, A、B类焊接接头按照HG20583-1998中DU4 , D类焊接接头按照HG20583-1998中G2,带补强圈D类焊接接头按照JB/T4736-2002 中C, 焊接材料的选取参照第十四章《化工设备机械基础》第四节（P379-382）, 标准GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接头的检验《化工设备机械基础》第十四章第三节（p378）11）压力容器类别的划分压力容器类别的划分按《压力容器安全技术监察规程》，本设计塔器为低压分离设备，介质为易燃、中毒危害介质，故划分为一类压力容器。
1、塔体壁厚计算塔体圆筒体壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式5-1 计算壁厚：PcD—（ 4-1）2Q ］P-P c式中 、；：塔体的理论计算壁厚，mmp c ：塔体的计算压力，MPa D i :塔体内径，mm［二「：钢板在设计温度下的许用应力， MPa 「：焊接接头系数；名义厚度：、：n = • C * ；（ 4-2）CC 2 ；；e ^'"n -C ；、；n :名义厚度；C 1：腐蚀裕量； C 2：钢板负偏差；■■::圆整量；-e :有效厚度； 查表《化工设备机械基础》表 8-7［二］t=170 MPap c ：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，局部射线检测，=0.85C 1 =1 mm C 2 =0 mm四、强度计算式中代入数据到式（4-1 ）得:P c D j 2［打：-P c0.11 1800 2 170 0.85 —=0.69 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度：、：n 八・C r = 2 mm 按最小厚度：min 要求取：.n = 6 mm2）封头的强度计算（封头的设计参照第八章第二节 P175-185）。
塔体封头壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式7-1式中 、；：塔体圭寸头的理论计算壁厚，mmp c ：塔体的计算压力，MPa D i :塔体内径，mm［；汀：钢板在设计温度下的许用应力， MPa 「：焊接接头系数；名义厚度：■ C ■ ■ ■■；C C 2 ； 。
八 n 「C ；式中“：名义厚度；C 1 :腐蚀裕量； C 2：钢板负偏差；匚：圆整量；；e :有效厚度；查表《化工设备机械基础》表 8-7［；汀=170 MPap c ：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，100%射线检测，取 =1计算壁厚:P c D i2［打'-0.5p c(4-3)代入数据到式（4-3）得：严2巴］Cp-0.5p c0.11 1800mm2 170 1 -0.5 0.11C i =1 mmC2 =0 mm代入数据到式(4-2 )得：名义厚度：、：n me r = 2 mm按标准椭圆圭寸头最小厚度；min〉0.15%D i要求取:.n = 6 mm查《化工设备机械基础》(p196)选标准椭圆形封头JB/T4746-2002封头直边高度h°取25mm圭寸头高度h取450mm3)开孔补强计算开孔补强结构选用JB/T4736-2002补强圈结构，补强圈尺寸按照《化工设备机械基础》p327 (列出所选尺寸)，焊接坡口尺寸选《化工设备机械基础》第十四章第二节p375 C型。
开孔补强计算采用等面积补强法，其公式参照第十二章第一节(p326-p335)例：人孔开孔补强计算：人孔选公称压力1.0MPa，公称直径500 mm,标准号为HG20594-95 接管 C 530 8(p302) 材料：20a.开孔所需补强面积；A=d、+2「、et(1-f r) (4-4 )式中f r ：强度削弱系数d :开孔直径mm-:塔体的计算壁厚mm-et：接管的有效厚度mmd=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518 mmet=、nt- Ct=8-1=7 mm塔体材料：16MnR ［汀=170 MPa接管材料：20 ［汀t=130 MPa式中 di :接管内直径 mm di=530-16=514 mm代入式（4-6）A2=2h 1（、et-、t ） f r +2h ?（、et-C2） f r2=2 64.4（7-0.22）0.78=681 mm④ 焊缝金属截面积2A3=6 6=36 mmA1+A2+A3>A 满足不另行补强条件，所以不需补强。
其它开孔直径比人孔直径要小，故不需再进行开孔计算（如计算结果需要补强，还需对其他接管进行补强计算） =0.78代入式（4-4） A= d - +2- :. et （1- f r ）=518 0.69+2 0.69 7（1-0.78） 2=359.5 mm b.有效补强范围内的补强面积：①有效补强范围有效宽度：B=2d=2 518=1036 mm外伸高度：h 1= . d nt = 518 8 =64.4 mm内伸高度：h 2= 0 mm② 壳体多余截面积A1=（B-d ）（ 、e - ）-2 et （、e -、）（1-代入式（4-5）A1= （1036-518）（7-0.69）-2 7（7-0.69）（1-0.78）2=1211.2 mmA2=2h 1（、• et-、t ） f r +2h 2（、et-C2） f r （4-6）接管计算厚度t=、 P c d i 2匸广-P c 0.11 5142 130 1-0.11=0.22 mm1301704）筒体的稳定性校核因圆筒不受外压，所以此处不必对圆筒的周向稳定进行校核。
如筒体工作压力为真空，筒体的轴向稳定性校核参照第九章第六节( P242-244)。