塔设备强度设计计算课件
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塔设备的强度计算
Dei== D0+2δsi+K3+K4+d0+2δps 当笼式扶梯与进、出口管线成90º时：取两者中 较大的
Dei== D0+2δsi+K3+K4 Dei== D0+2δsi+K3+K4+d0+2δps
式中：
D0—i —第i段塔式设备外直径 ， mm；
—si —圆筒或圆锥保温层或防火层厚度， mm；
max 1 2 3 K t
MPa
最大组合轴向压应力是在非操作时容器的背风侧，即：
max 2 3 cr
cr
KB
K
t
取其中的较小值
Ｂ按外压容器设计方法求取，可取
计算系数A：A 0.094e
Ri
根据材料按外压容器计算步骤查表取B值，或B= 2 AEt 3
K——载荷组合系数，取K = 1.2 φ——焊接接头系数
高阶振型阻尼比可参照第一节振型选取。
表7—10 对应于设防烈度max 值
设防烈度 设计基本地震加速度 地震综合影响系数最大值 max
7
8
9
0.1g 0.15g 0.2g 0.3g 0.4g
0.08 0.12 0.16 0.24 0.32
表7—9 各类场地土的特征周期 Tg 值
设计地震分组
第一组 第二组 第三组
0.9 0.05 i 0.5 5 i
1 ——直线下降段下降斜率的调整系数，按下式计算
1 0.02 (0.05 i ) / 8 2 ——阻尼调整系数，按下式计算
i ——第i2阶振1型0阻.00.尼605比1，.7i通i 常应根据实测值确定。无实测值时，
一阶振型阻尼比可取 1 0.01 ~ 0.03
Dei== D0+2δsi+K3+K4 Dei== D0+2δsi+K3+K4+d0+2δps
式中：
D0—i —第i段塔式设备外直径 ， mm；
—si —圆筒或圆锥保温层或防火层厚度， mm；
max 1 2 3 K t
MPa
最大组合轴向压应力是在非操作时容器的背风侧，即：
max 2 3 cr
cr
KB
K
t
取其中的较小值
Ｂ按外压容器设计方法求取，可取
计算系数A：A 0.094e
Ri
根据材料按外压容器计算步骤查表取B值，或B= 2 AEt 3
K——载荷组合系数，取K = 1.2 φ——焊接接头系数
高阶振型阻尼比可参照第一节振型选取。
表7—10 对应于设防烈度max 值
设防烈度 设计基本地震加速度 地震综合影响系数最大值 max
7
8
9
0.1g 0.15g 0.2g 0.3g 0.4g
0.08 0.12 0.16 0.24 0.32
表7—9 各类场地土的特征周期 Tg 值
设计地震分组
第一组 第二组 第三组
0.9 0.05 i 0.5 5 i
1 ——直线下降段下降斜率的调整系数，按下式计算
1 0.02 (0.05 i ) / 8 2 ——阻尼调整系数，按下式计算
i ——第i2阶振1型0阻.00.尼605比1，.7i通i 常应根据实测值确定。无实测值时，
一阶振型阻尼比可取 1 0.01 ~ 0.03
塔设备强度设计计算23页PPT
谢谢！
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塔设备强度设计计算
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
塔设备设计与强度校核 PPT
在塔板设计页面，新建一个并进行相关数据输入，其中塔板开始层数为1（有冷 凝器则为2），结束塔板数为10（有再沸器则为9），塔板类型根据经验（见下页） 选取，我们此次设计选择浮阀型，溢流数也是根据经验选择（见下页），板间距
同理！其他的数据采用aspen默认。（注意塔板数的具体数据来源于block）
• 塔板类型经验见浙江大学初步设计说明书P244 表9-20以及化工原理下册
• 溢流数，板间距经验参见化工原理下册塔设备 设计一章（图为block显示的精馏塔数据）
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
在Design页面可以进一步对流体的性质设置，如物系的发泡因子，系统 的过载量（其中发泡因子经验来自孙兰义的化工流程模拟实训P110 表7）
数据输入完毕后，点击run就可以得到结果，结果如下
结果可以看出我们的流量比较均匀，实际设计的时候我们将我们 的塔径设为1.8米，应该能够符合要求（注意设计定型设备的时候 塔径和塔板间距是有标准的，具体标准请参见化工工艺设计手册， 非定型设备价格较高需要订做，慎重考虑，实在设计不能完成时
可以考虑！）
设计温度和设计压力都应该取工作温度与压力的1.15-1.5倍，而筒体的 内径则是来自aspen，筒体长度来自于自己的计算（具体看下一页），腐 蚀余量一般取1-2 mm，焊缝系数按照双面焊或单面焊分别取1,0.85，材 料可以按照需求选取（总之具体的设计细则可以参照化工工艺设计手册， 化工设备机械基础，以及重庆大学的初步设计说明书的塔这一章节，都
塔设备设计与强度校核
浙江大学的设计结果如下！
可以看出浙江大学对板间距和塔径经过调整后是能够满足上 面提出的三点的！
• 至此，塔的工艺设计部分就算完成了！我 们可以得到的数据输入到sw6中进行强度校 核！
塔设备图结构设计与强度计算
●双流塔板组件结构
D、分块塔板结构与尺寸
分块塔板结构——有自身梁式a和槽式b，增强抗弯变形能力。
大多采用自身梁结构； 碳钢塔板厚度一般3-4mm，不锈钢为2-3mm（根据液位及 载荷可计算出)
E、塔板间连接固定结构
●通道板与塔板及塔板间的固定连接 上、下均可拆结构
自身梁松开结构与拧紧固定结构
●塔板与支撑圈间连接
塔板分为——整块塔板和分块塔板
A、整块塔板结构
B、分块塔板
分为单流与双流塔盘，塔径800mm以上人可进入塔内，采用 分块塔板
C、分块塔ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ结构与连接 ●单流塔板组件结构
1-通道板，2-矩形板，3-弓形板 4-支撑圈，5-筋板，6-受液盘 7-支撑板，8-固定降液板 9-可调堰板，10-可拆降液板 11-连接板
正压塔校核条件
不同工况下各种应力组合——式中的弯矩Mmax为裙座与筒体焊 接处的弯矩（2-2截面）
●裙座各截面强度校核公式
裙座人孔中心线处（1-1截面）
裙座人孔中心线处截面抗弯模量
裙座与塔体的焊缝强度校核（2-2截面）
基础环板弯曲强度和混凝土压缩强度
基础螺栓设计
螺栓埋入深度
7-蒸汽入口，8-塔盘，9-回流口，10-吊柱， 11-塔顶气体出口
2、裙座结构 裙座：有圆筒形和圆锥形 圆筒形——广泛使用，方 便制造 圆锥形——适用H/D特别大 的塔，为了多布置基础螺 栓提高抗风与地震载荷。 当筒体采用低合金钢， 如Q345R，裙座采用低碳钢时，裙座与塔体之间设置一个250350mm短节，避免异种材料焊接。 1-塔体，2,3-无保温层和有保温层时的排气孔，4-裙座，5-引出 管通道，7-排液孔，8-螺栓座 裙座总高——一般确定为5m，裙座人孔中心线距地面一般为1m
华东理工大学《化工设备设计》塔设备课件
9
1.2 塔设备的分类与总体构成
塔顶气相出口
液体闪蒸进料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
回流 液进 口
液体进料
再沸器返回
液体闪蒸进料
上半部结构 填料塔的总体结构 下半部结构 10
11
12
1.2 塔设备的分类与总体构成
13
1.2 塔设备的分类与总体构成
1 2
3
4
5 6 7 8 9
10 11
12
板式塔的总体结构
14
15
1.2 塔设备的分类与总体构成
化工设备设计
塔设备 （6学时）
换热设备（6学时） 反应设备（4学时）
第一节 第二节
第三节 第四节
第五节
概述 板式塔
填料塔 塔设备的振动
塔设备的强度计算
主要参考资料：
1、化工设备设计全书，《塔设备》、《换热器》、《搅拌设备》 2004
2、郑津洋等，过程设备设计，2001
3、聂清德，化工设备设计，1990
1
化工设备设计
塔设备
2
某炼油厂常减压装置
3
上海高桥炼油厂几台塔设备
4
第一节 概述
1.1 塔设备的应用 塔设备在石化工业中的地位
5
1.1 塔设备的应用
化工原理的知识
6
1.1 塔设备的应用
化工原理的知识
7
1.2 塔设备的分类与总体构成 化工原理的知识
8
1.2 塔设备的分类与总体构成
化工原理的知识
16
1.2 塔设备的分类与总体构成
17
1.2 塔设备的分类与总体构成
18
1.2 塔设备的分类与总体构成
19
化工机械基础 塔设备强度设计计算课件
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4. 地震载荷 地震烈度七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷。 地震波作用下：
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。 计算地震力时，仅考虑水平地震力，并把塔设备看成是悬
臂梁。
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（1）水平地震力 实际全塔质量按全塔或分段均 布。 计算地震载荷与计算风载荷一 样，将全塔沿高度分成若干段， 每一段质量视为集中于该段1/2 处。
操作压力、质量载荷、 风载荷、地震载荷、 偏心载荷等。
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㈠ 按设计压力计算筒体及封头壁厚
按第十章"容器设计基础"中内压、外压容器的设计方法， 计算塔体和封头的有效厚度。
㈡ 塔设备所承受的各种载荷计算
以下要讨论的载荷主要有： 操作压力； 质量载荷； 风载荷； 地震载荷； 偏心载荷。
meq-塔设备的当量质量， meq=0.75m0
任意质量i处垂直地震力：
Fii nmihi F00 i1,2,,n
mkhk
k1
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（3）地震弯矩
任意截面i-i基本振型地震弯矩：
n
Mii Ei
FK1 hKh
i1
任意截面的风弯矩：
M ii w
Pi
Li 2
Pi1 Li
Li1 2
Pi2 Leabharlann LiLi1
Li2 2
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等直径、等壁厚塔体和裙座， 风弯矩最大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人孔的裙 座体，各个可疑的截面各自 进行应力校核。 图中0-0、1-1、2-2各截面都 是薄弱部位，可选为计算截 面。
4. 地震载荷 地震烈度七度及以上地区，设计时必须考虑地震载荷。 地震波作用下：
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。 计算地震力时，仅考虑水平地震力，并把塔设备看成是悬
臂梁。
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（1）水平地震力 实际全塔质量按全塔或分段均 布。 计算地震载荷与计算风载荷一 样，将全塔沿高度分成若干段， 每一段质量视为集中于该段1/2 处。
操作压力、质量载荷、 风载荷、地震载荷、 偏心载荷等。
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㈠ 按设计压力计算筒体及封头壁厚
按第十章"容器设计基础"中内压、外压容器的设计方法， 计算塔体和封头的有效厚度。
㈡ 塔设备所承受的各种载荷计算
以下要讨论的载荷主要有： 操作压力； 质量载荷； 风载荷； 地震载荷； 偏心载荷。
meq-塔设备的当量质量， meq=0.75m0
任意质量i处垂直地震力：
Fii nmihi F00 i1,2,,n
mkhk
k1
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（3）地震弯矩
任意截面i-i基本振型地震弯矩：
n
Mii Ei
FK1 hKh
i1
任意截面的风弯矩：
M ii w
Pi
Li 2
Pi1 Li
Li1 2
Pi2 Leabharlann LiLi1
Li2 2
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等直径、等壁厚塔体和裙座， 风弯矩最大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人孔的裙 座体，各个可疑的截面各自 进行应力校核。 图中0-0、1-1、2-2各截面都 是薄弱部位，可选为计算截 面。
塔设备强度设计计算模板共49页
Байду номын сангаас
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
塔设备强度设计计算模板
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
塔设备强度设计计算模板
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
塔强度设计讲课文档
偏心弯矩
Me=mege
式中：g、e ——依次为重力加速度和偏心距（偏心构件的重心
至塔中心线的距离。
7
现在七页，总共七十三页。
1 塔的固有周期 在不考虑操作平台及外部管线的限制作用时，若将塔
设备视为具有多个自由度的体系，则它就有多个固有频率 ，最低的称为基本固有频率或基本频率。各质点振动后的 变形曲线称为振型。与基本固有频率对应的周期称为基本 固有周期或基本周期。
现在十三页，总共七十三页。
1、地震载荷（参见JB4710）
地震起源于地壳深处，地震波传到地面时，会使塔设备 发生振动。
地震载荷可以分解为三个平动分量和三个转动分量。 转动分量实测数据很少，一般不予考虑。地面水平方向（ 横向）的运动会使设备产生水平方向的振动，危害较大。 垂直方向较小，一般只有在地震烈度为8度或9度地区的塔 设备才考虑纵向振动的影响。
当笼式扶梯与塔顶管道布置成90°时，Dei取以下两式中的较大值： Dei = Doi +2δsi +k3 +k4 Dei = Doi +2δsi +k4 +d0+2δps
式中： Doi —— 塔设备中第i计算段的外径，m; δsi ——塔设备中第i计算段的保温层厚度，m d0—— 塔顶管线的外径，m; δps——塔顶管线的保温层厚度，m; k3 ——笼式扶梯的当量宽度，无确定数据时，取k3=0.403m8 ;
现在八页，总共七十三页。
等直径、等厚度塔的固有周期
9
现在九页，总共七十三页。
T1的求法：
等直径、等壁厚塔器的基本自震周期：
T1 90.33H
m0H 103 ESeDi3
现在十页，总共七十三页。
不等直径、不等厚度塔的固有周期
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按表4-35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。
塔设备强度设计计算PPT49页
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
15、机会是不守纪律的。——雨果
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
塔设备强度设计计算.
M
i i w
一般习惯自地面起每 隔10m一段，风压定 值。求出风载荷Pi
6
任意截面的风弯矩：
Li Li 1 Pi Pi 1 Li 2 2
Li 2 Pi 2 Li Li 1 2
等直径、等壁厚塔体 和裙座，风弯矩最 大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人 孔的裙座体，各个 可疑的截面各自进 行应力校核。 图中0-0、1-1、2-2各 截面都是薄弱部位， 可选为计算截面。
4. 地震载荷
地震烈度七度及以上地区，设计 时必须考虑地震载荷。 地震波作用下： 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。 计算地震力时，仅考 虑水平地震力，并把 塔设备看成是悬臂梁。
（1）水平地震力
实际全塔质量按全 塔或分段均布。 计算地震载荷与计 算风载荷一样， 将全塔沿高度分 成若干段，每一 段质量视为集中 于该段1/2处
有多种振型，任意高度hK处集 中质量mK引起基本振型的水平 地震力 F C a h m g
K1 z 1 K1 K
FK1-mK引起的基本振型水平地震力 Cz-综合影响系数，直立圆筒Cz=0.5； mK-距离地面hK处的集中质量；
n
hK1-基本振型参与系数，
hK1
1.5 1.5 hK m h ii 3 m h ii i 1 i 1 n
பைடு நூலகம்1）水平风力的计算
迎风面产生风压。与风速、 空气密度、地区和季节有关。 各地离地面10m处30年一遇 10分钟内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。
i i w
一般习惯自地面起每 隔10m一段，风压定 值。求出风载荷Pi
6
任意截面的风弯矩：
Li Li 1 Pi Pi 1 Li 2 2
Li 2 Pi 2 Li Li 1 2
等直径、等壁厚塔体 和裙座，风弯矩最 大值为最危险截面。 变截面塔体及开有人 孔的裙座体，各个 可疑的截面各自进 行应力校核。 图中0-0、1-1、2-2各 截面都是薄弱部位， 可选为计算截面。
4. 地震载荷
地震烈度七度及以上地区，设计 时必须考虑地震载荷。 地震波作用下： 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。 计算地震力时，仅考 虑水平地震力，并把 塔设备看成是悬臂梁。
（1）水平地震力
实际全塔质量按全 塔或分段均布。 计算地震载荷与计 算风载荷一样， 将全塔沿高度分 成若干段，每一 段质量视为集中 于该段1/2处
有多种振型，任意高度hK处集 中质量mK引起基本振型的水平 地震力 F C a h m g
K1 z 1 K1 K
FK1-mK引起的基本振型水平地震力 Cz-综合影响系数，直立圆筒Cz=0.5； mK-距离地面hK处的集中质量；
n
hK1-基本振型参与系数，
hK1
1.5 1.5 hK m h ii 3 m h ii i 1 i 1 n
பைடு நூலகம்1）水平风力的计算
迎风面产生风压。与风速、 空气密度、地区和季节有关。 各地离地面10m处30年一遇 10分钟内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。
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PPT学习交流
15
㈣ 筒体壁厚效核
１．最大轴向组合应力的计算
内压塔设备
外压塔设备
正常操作 停修
正常操作
迎风 背风 迎风 背风 迎风 背风
1
+
0
-
停修
迎风
背 风
0
应力 2
-
状态
3 +
-
+-
-
+
-
-
+
-
ma 1-2+3 -（2+3） -（1+2+3） -2+3
x
PPT学习交流
16
（1） 内压操作的塔设备
㈢ 圆筒的应力
1．塔设备由内压或外压引起的轴向
应力
1
pc Di
4 ei
2．操作或非操作时，重量及垂直地
震力引起的轴向应力（压应力）
2
mii 0
g
Fii v
Diei
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3．最大弯矩在筒体内引起的轴向 应力
风弯矩MW、地震弯矩ME、偏心弯矩 Me。
最大平均风速和可能出现的最大地震 烈度，同时达到最大值的几率极小。
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表12-10 轴向最大应力的校核条件
名称
轴向最大拉应 力max
强度校 核
稳定性校核
≤K[]tf
轴向最大压应 力max
≤K[]t ≤K0.06Etei/Ri
K为载荷组合系数，取K=1.2。
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思考题：
1.自支撑式塔设备设计时需要 考虑哪些载荷？
2.简述内压塔操作时的危险工 况及强度校合条件。
设备操作时质量：
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
0.2m2:部分内件焊在塔体 设备最小质量：
空塔吊装，如未装保温层、 mmin =m1+0.2m2
平除台m3和、m扶4。梯等，则mmin应PPT学扣习交流
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3
㈠ 按设计压力计算筒体及封 头壁厚
按第七章"容器设计基础"中 内压、外压容器的设计方法， 计算塔体和封头的有效厚度。
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㈡ 塔设备所承受的各种载荷 计算
以下要讨论的载荷主要有： 操作压力； 质量载荷； 风载荷； 地震载荷； 偏心载荷。
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１． 操作压力
➢内压塔，周向及轴向拉应力； ➢外压塔，周向及轴向压应力。 ➢操作压力对裙座不起作用。
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２． 质量载荷
塔设备质量包括：
m1:塔体和裙座质量；
m2:内件；m3:保温材料；
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。
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m1:塔体和裙座质量； 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
① 最大组合轴向拉应力，出现在 正常操作时的迎风侧，即：
ii ii
max 1 2
3
② 最大组合轴向压应力，出现在
停修时的背风侧，即：
max(
) ii ii
2
3
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（2） 外压操作的塔设备
① 最大组合轴向压应力，出现 在正常操作时的背风侧，即：
m a x(12 i i3 i i)
通常操作下最大弯矩按下式取值：
Mm iia x M M W E ii ii 0 M .2e M 5W ii Me
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(取大 ) 值
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水压试验时间人为选定且时间较 短，在实验情况下最大弯矩取值
M m ii ax0.3M W iiM e
最大弯矩在筒体中引起轴向应力
3
4
M
ii max
Di2 ei
② 最大组合轴向拉应力，出现在
停修时的迎风侧，即：
max2 ii
ii 3
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2. 强度与稳定性校核
根据正常操作或停车检修时的各种危 险情况，求出最大组合轴向应力， 必须满足强度条件与稳定性条件， 表12-10。
轴向拉应力只进行强度校核，因为不 存在稳定性问题。
轴向压应力既要满足强度要求，又必 须满足稳定性要求，进行双重校核。
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第九章 塔设备强度设 计计算
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1
主要内容：
➢了解塔所承受载荷的特点。 ➢熟悉塔体和裙座承受的各项 载荷计算及强度校核步骤。 ➢能够确定塔体和裙座体危险 截面，并掌握塔体壁厚的校核 方法。
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一、塔体 强度计算
室外H/D较
大的塔，
操作压力、
质量载荷、பைடு நூலகம்
风载荷、
地震载荷
偏心载荷等
水平方向振动、 垂直方向振动、 扭转
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其中以水平方向振动 危害较大。
计算地震力时，仅考 虑水平地震力，并把 塔设备看成是悬臂梁。
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5. 偏心载荷
塔外附属设 塔顶冷凝器偏心安装 塔底外侧悬挂再沸器 偏心载荷引起轴向压
应力和轴向弯矩Me，
Me mege
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+m3+m4 +ma+me
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3. 风载荷
室外自支承塔为悬臂梁。 产生风弯矩， 迎风面拉应力， 背风面压应力。
塔背后气流引起周期性旋涡，垂直于
风向的诱发振动弯矩。只在塔H/D较
大、风速较大时较明显，一般可忽略。
考虑两弯矩矢量叠PPT学加习交流。
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4. 地震载荷
地震烈度七度及以上地区，设计 时必须考虑地震载荷。 地震波作用下：