塔设备设计与强度校核26页PPT
塔 设 备 校 核R201
塔釜液面离焊接接头的高度
mm
1500
塔板分段数
1
2
3
4
5
塔板型式
塔板层数
每层塔板上积液厚度
mm
最高一层塔板高度
mm
最低一层塔板高度
mm
填料分段数
1
2
3
4
5
填料顶部高度
mm
4500
填料底部高度
mm
3300
填料密度
kg/m3
150
集中载荷数
1
2
3
4
5
集中载荷
kg
集中载荷高度
mm
集中载荷中心至容器中心线距离
[Pw]= =1.63822
MPa
结论
合格
下封头校核计算
计算单位
计算所依据的标准
GB 150.3-2011
计算条件
椭圆封头简图
计算压力Pc
0.23
MPa
设计温度t
60.00
C
内径Di
3000.00
mm
曲面深度hi
1000.00
mm
材料
S30408 (板材)
设计温度许用应力t
137.00
MPa
试验温度许用应力
注2:
A1:轴向最大组合拉应力A2:轴向最大组合压应力
A3:液压试验时轴向最大组合拉应力A4:液压试验时轴向最大组合压应力
:试验压力引起的周向应力
注3:单位如下
质量: kg力:N弯矩: Nmm应力: MPa
计算结果
地脚螺栓及地脚螺栓座
基础环板抗弯断面模数
mm3
2.16079e+09
塔设备设计与强度校核共28页
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
塔设备设计与强度校核
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
END
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
第三节 塔体强度校核
（1）风压的计算 ） 计算风压时，对于高度在10m以下的塔，按一段计算，以塔顶部 以下的塔， 计算风压时，对于高度在 以下的塔 按一段计算， 的风压值作为塔设备的均布风压，对于高度超过10m的塔体，应以 的塔体， 的风压值作为塔设备的均布风压，对于高度超过 的塔体 10m为一段分段计算，且将风力简化为作用于整段上的均布载荷。其 为一段分段计算， 为一段分段计算 且将风力简化为作用于整段上的均布载荷。 中任意计算段的风压为： 中任意计算段的风压为：
Doi------塔体各计算段处的外径，m； 塔体各计算段处的外径， ； 塔体各计算段处的外径 Do------塔顶管线外径，m； 塔顶管线外径， δsi ------ 塔设备第i段保温层厚度，m； 段保温层厚度， δps -------塔顶管线保温层厚度，m； 塔顶管线保温层厚度， K3------笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时，可 取K3=0.400m 笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时， K4------操作平台当量宽度，m； 操作平台当量宽度， ∑A------第i段内平台构件的投影面积，m2； 段内平台构件的投影面积， L0------操作平台所在计算段的长度，m； 操作平台所在计算段的长度，
1．正确选材 ． 金属材料的耐腐性能，与所接触的介质有关，因此，应根据介质的特性 合理选择。 2．采用覆盖层 ． 覆盖层的作用是将主体与介质隔绝开来。常用的有金属覆盖层与非金属 覆盖层。金属覆盖层是用对某种介质耐蚀性能好的金属材料覆盖在耐蚀性 能较差的金属材料上。常用的方法如电镀、喷镀、不锈钢衬里等。非金属 保护层常用的方法是在设备内部衬以非金属材料或涂防腐涂料。 3．采用电化学保护 ． 电化学保护是通过改变金属材料与介质电极电位来达到保护金属免受电 化学腐蚀的办法。电化学保护分阴极保护和阳极保护两种。其中阴极保护 法应用较多。 4．设计合理的结构 ． 塔设备的腐蚀在很多场合下与它们的结构有关，不合理的结构往往 引起 机械应力、热应力、应力集中和液体的滞留。这些都会加剧或产生腐蚀。 5．添加缓蚀剂 ． 在介质中加入一定量的缓蚀剂，可使设备腐蚀速度降低或停止。
塔器设备设计教学课件PPT
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
–⑶ 风载荷计算
–两相邻计算截面间的风载荷为：
▪ p0=K1K20q0f0l0De0×10-6 N ▪ p1=K1K21q0f1l1De1×10-6 N
li 1 2
pi2
li
li 1
li 2 2
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
– ⑷ 偏心载荷计算 – 塔设备在顶部悬挂的分离器、热交换器、冷凝器等附属设
备对塔体产生偏心载荷。偏心载荷所引起的弯矩为：
Me meg e
–式中：e－偏心重物的重心至塔设备中心线的距离，mm。
一、塔体壁厚的计算
n
M I - I E
Fk hk - h
h－计算截面距地面高度
i 1
等直径、等壁厚的设备任意截面I－I的地震弯矩
MI-I E
8Cz1m0g
175H 2.5
10H 3.5
- 14H 2.5 h
4h 3.5
底部截面的地震弯矩
M0E-0
16 35
Cz1m0gH
【注】当H/Di>5时，设备为柔性结构，须考虑高振型影响，在进 行稳定或其他验算时，取地震弯矩值应为上列计算值的1.25倍。
1.按设计压力计算塔体及封头壁厚
– 按内（外）压容器及封头的有关规定，计算塔体及封头的 有效厚度δe和δeH。
一、塔体壁厚的计算
2.塔体承受的各种载荷的计算
① 工作介质 压力
② 重量载荷
③ 风载荷
④ 地震载荷
⑤ 偏心载荷 力学模型：底 部固定支撑的 悬臂梁。
化工机械基础 塔设备强度设计计算课件
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。
塔设备机械强度校核
塔设备机械强度校核（一）已知条件：（1）塔体直径i D =800mm ，塔高H=29.475m 。
（2）设计压力p=2.3Mpa 。
（3）设计温度t=19.25O C ,（4）介质为有机烃类。
（5）腐蚀裕量2C =4mm 。
（6）安装在济南地区（为简化计算，不考虑地震影响）。
（二）设计要求（1）确定塔体和封头的厚度。
（2）确定裙座以及地脚螺栓尺寸。
（三）设计方法步骤A 材料选择设计压力p=2.3Mpa,属于中压分离设备，三类容器，介质腐蚀性不提特殊要求，设计温度19.25O C ，考虑选取Q235-C 作为塔体材料。
B 筒体、封头壁厚确定先按内压容器设计厚度，然后按自重、液重等引起的正应力及风载荷引起的弯曲应力进行强度和稳定性验算。
a 筒体厚度计算按强度条件，筒体所需厚度d δ=[]22it pD C pσ+Φ-= 2.3800420.85125 2.3?+??-=12.75 mm 式中[]t t σ——Q235-C 在19.25O C 时的许用应力。
查《化工设备机械基础》为125MpaΦ——塔体焊缝为双面对接焊，局部无损检测，Φ=0.85。
2C ——腐蚀裕量，取值4mm 。
按刚度要求，筒体所需最小厚度min δ=22800 1.610001000i D mm ?==。
且min δ不小于3mm 。
故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm 。
考虑到此塔较高，风载荷较大，而塔的内径不太大，故应适当增加厚度，现假设塔体厚度n δ=20mm ，则假设的塔体有效厚度e δ=12n C C δ--=20-4.8=15.2mm式中1C ——钢板厚度负偏差，估计筒体厚度在8～25mm 范围内，查《化工设备机械基础》的1C =0.8mm 。
b 封头壁厚计算采用标准椭圆形封头，则[]2 2.3800421250.850.5 2.320.5id t pD C p δσ?=+=+??-?Φ- =12.71mm 。
为便于焊接，取封头与筒体等厚，即n δ=20mm 。
塔设备图结构设计与强度计算37页PPT
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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塔设备设计与强度校核
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 可以计数据输
入到校核中，并对初步设计过程中没有的数据进行进一步设计！其中塔径按照上 一步圆整到1.8米，板间距按照上步0.6米，溢流数为1，堰高0.05米（堰高的经验 也在化工原理下册第三章）输入完毕后，若design有调整过则调整，没有则采用 默认设置（主要就是发泡因子有无调整），layout这一项选择塔板具体类型（我
最后形成计算说明书，并转化为pdf格式，基本上一个塔的工艺设计和强 度校核就算完毕了！
谢谢
于0.2-0.5 3.停留时间应该大于4秒）
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！
• 下面以我们自己的数据，模仿浙江大学的 设计过程，完成我们自己的塔设备设计与 校核！并对之前的设计过程进行详细的讲 解！
塔设备设计与强度校核
（此次说明以水洗塔为例）
2016年5月13日
王程
浙江大学的设计结果如下！
得到的塔的具体工艺结果如下，其中比较重要和余下部分部分相 关的就是直径，需要注意的是若直径相差太大就需要进行分段设
塔设备机械强度校核
（一） 已知条件：（1） 塔体直径i D =800mm ，塔高H=29.475m 。
（2） 设计压力p=2.3Mpa 。
（3） 设计温度t=19.25O C ,（4） 介质为有机烃类。
（5） 腐蚀裕量2C =4mm 。
（6） 安装在济南地区（为简化计算，不考虑地震影响）。
（二） 设计要求（1） 确定塔体和封头的厚度。
（2） 确定裙座以及地脚螺栓尺寸。
（三） 设计方法步骤A 材料选择设计压力p=2.3Mpa,属于中压分离设备，三类容器，介质腐蚀性不提特殊要求，设计温度19.25O C ，考虑选取Q235-C 作为塔体材料。
B 筒体、封头壁厚确定先按内压容器设计厚度，然后按自重、液重等引起的正应力及风载荷引起的弯曲应力进行强度和稳定性验算。
a 筒体厚度计算按强度条件，筒体所需厚度d δ=[]22it pD C pσ+Φ-= 2.3800420.85125 2.3⨯+⨯⨯-=12.75 mm 式中[]t t σ——Q235-C 在19.25O C 时的许用应力。
查《化工设备机械基础》为125MpaΦ——塔体焊缝为双面对接焊，局部无损检测，Φ=0.85。
2C ——腐蚀裕量，取值4mm 。
按刚度要求，筒体所需最小厚度min δ=22800 1.610001000i D mm ⨯==。
且min δ不小于3mm 。
故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm 。
考虑到此塔较高，风载荷较大，而塔的内径不太大，故应适当增加厚度，现假设塔体厚度 n δ=20mm ，则假设的塔体有效厚度e δ=12n C C δ--=20-4.8=15.2mm式中1C ——钢板厚度负偏差，估计筒体厚度在8～25mm 范围内，查《化工设备机械基础》的1C =0.8mm 。
b 封头壁厚计算采用标准椭圆形封头，则[]2 2.3800421250.850.5 2.320.5id t pD C p δσ⨯=+=+⨯⨯-⨯Φ- =12.71mm 。
为便于焊接，取封头与筒体等厚，即n δ=20mm 。
塔设备强度设计计算PPT49页
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)