塔器设计计算要点
塔器设计与计算中几个常见问题的浅谈
塔器设计与计算中几个常见问题的浅谈摘要：本文阐述了塔器设计中几个常见问题，通过对比SW6与标准算例的计算结果，分析了SW6塔器检修工况下塔顶振幅结果的来源；阐述了塔器计算中阻尼比的取值方法；讨论了裙座、地脚螺栓的选材，如何考虑环境温度，并对比了不同标准对环境温度的定义；最后通过某项目复合板技术规格书的技术要求，讨论了不锈钢复合板塔器基层名义厚度在强度计算时需要注意的问题。
关键词：裙座和地脚螺栓环境温度自振周期塔器塔顶振幅阻尼比复合板基层 SW6一、SW6计算书中的塔器“检修工况下塔顶振幅”是怎么来的？我们知道，在SW6塔器计算书中给出了两个振幅——操作工况下塔顶振幅、检修工况下塔顶振幅，乍看可能有会点困惑，“操作工况下塔顶振幅”对应的是哪个自振周期？“检修工况下塔顶振幅”又是如何计算出来的？我们以《NB/T47041-2014〈塔式容器〉释义及算例》中的“例题3”为例，用SW6软件对“例题3”进行校核，所得自振周期计算结果与算例对比见表（一）。
表（一）单位SW6算例立式容器自振周期s 3.88 3.8289（第一振型）第二振型自振周期s0.620.6109第三振型自振周期s0.220.2202临界风速（第一振m/s 3.41 3.453型）m/s21.2421.64临界风速（第二振型）设计风速m/s30.1530.12由表（一）可见两者自振周期结果十分接近，误差在可接受范围。
（因有些参数《释义及算例》未说明具体取多少，所以用SW6算的时候会存在误差）。
由于“设计风速”均大于一、二阶自振周期对应的临界风速，通过共振判别，可知应同时考虑第一振型和第二振型的振动要考虑共振。
塔顶振幅计算结果与算例对比见表（二）。
表（二）单位SW6算例操作工况下塔顶振幅mm31.3475检修工况下塔顶振幅mm53.6067检修工况下自振周期s 2.92863第一振型的横向风塔顶振幅（第一振型时取阻尼比0.01）m0.03178通过比较表（二）两者数据可以看出，SW6计算书中“操作工况下塔顶振幅”就是“第一振型振幅”，对应的是第一振型自振周期。
塔器现代工程设计的流体力学计算方案
•
WPTR：国产简体中文软件：可以迅速、准确计算填料塔流体力学，有比较完整的实验数据。
二、散堆填料塔 –扩散系数（WPTR）
二、散堆填料塔 –扩散系数
N2,O2的本征传质能力 14
传质能力 D,cm2/s
气相传质×100 液相传质×100000
12 10 8 6 4 2 0
•`
-200 -150 -100 -50
0.5
ΔP = k2 f ΔPf 其中：kf=泛点率
二、规整填料塔–填料参数(WPTR)
基本算法
• 泛点算法：
• • • 最大负荷因子关联式 压降计算 传质计算 • • • • 关系式有10几个，计算比较繁琐，略去。 规整填料的研究集中在250X和250Y上，其他尺寸型号的研究较少。 核心仍然是扩散系数。所有没有“扩散系数”的软件计算传质，都是不负责任的。
致谢
•天津大学几十年来的理论研究和试验数据 •中石化部分专家整理的算法 •上海化工研究院的专家的相关译著 •陕西部分大学的软件实现 •谢谢各位的光临！
lg(φ F ) = E + F .L
lg(φF ) = E + F . lg(L)
二、散堆填料塔 –基本算法
基本算法
• 泛点算法：散对填料的传统算法。 • Bain-Hougen关联式 • • Eckert 通用关联图 中国学者的贡献 • 湿填料压降因子的关联 lg(φ F ) = E + F .L lg(φF ) = E + F . lg(L) 填料压降因子的关联
第二课塔器设计基础及案例
Ring
Intalox Saddle
螺旋环，Spiral Ring
改 进 矩 鞍 (Glitsch) ，
Ballast Saddle
鲍尔(开孔)环，
改 进 矩 鞍 (Koch) ， Flexi
Pall (Slotted)Ring
Saddle
哈埃派克(Norton)Hy-Pak 改
进
矩
鞍
(Hydronyl)Hydronyl
体在管内停留时间短,不容易结垢,且容易清洗;但壳程不能清洗,因此用 于较脏的加热介质;其本身造价较低,但要求较高的塔体裙座.
• 卧式热虹吸再沸器的主要特点:可用低裙座,但占地面积大,出塔
产品缓冲容积较大,故流动稳定,在加热段停留时间短,不容易结垢,可以 使用较脏的加热介质.
• 立式和卧式强制循环再沸器的共同特点:适应于高粘度液体和
热敏性物料,因为强制循环流速高,停留时间短,有利于工艺流体循环流 量的控制和调节.
精馏方案的选定
• 5.冷却方式
– 1)冷却剂----通常是水,水温随气候而定.入口一般为15℃--20℃,出
口<50℃，目的防止溶解于水中的无机盐析出.
• 冷却剂 还可以是冷冻盐水.液氨等，一般用于较低温度。
– 2)冷凝设备的结构形式
2024/6/8
4
天津创举科技有限公司
➢ 六七十年代，出现塔径十米以上的板式塔，塔板 数多达上百块、塔高度达80米；填料塔的最大直 径有15米，高八十年代以后，填料塔开始大量应用。板式塔与
填料塔的应用并驾驱，竞争日趋激烈。 ➢ 近年来，大量新型塔板研究成功。例如：
• 小塔---蛇管换热器 • 大塔---列管式换热器
工艺流程设计的要求
塔器设计计算要点
塔器设计计算要点塔器设计要点1.筒体分段原则:1.1.计算⾃振周期和地震载荷时的计算分段1.1.1.对于不等截⾯的塔(包括等直径不等厚或不等直径塔),在计算基本振型⾃振周期和地震载荷时,将其视为多⾃由度体系(多质点),因此将塔沿⾼度分解为若⼲计算段,各段的质量可处理为作⽤在该段⾼度中以处的集中质量.考虑到⾜够⾼的计算精确度,宜将塔分为10个等⾼段.1.1.2.对于等直径等厚度的塔,计算⾃振周期⽆需分段,但在计算地震载荷时仍需将塔分为若⼲等⾼段(10段为宜).1.2.计算风载荷时塔的计算分段1.2.1.对于等截⾯塔(等直径,等厚度),⼀般将距地⾯⾼度10m以下作第⼀计算段,其它的计算段⼀般取每段⼩于或等于10m;1.2.2. .对于不等截⾯的塔(不等直径,不等厚),宜按截⾯变化情况分段(即相同直径,相同厚度为⼀段),当然也可取与⾃振同期地震载荷计算时相同段数.1.3.壁厚分段1.3.1对于塔壁厚取决于压⼒载荷(内压或外压),且为同⼀材料时,塔体(裙座除外)可取同⼀厚度。
但对满液操作的塔，需考虑液柱静压⼒。
因此应根据不同⾼度处的计算压⼒决定是否采⽤同⼀厚度段。
1.3.2.当塔壁厚是由风载荷或地震载荷控制时，由于风或地震载荷引起的弯矩随塔⾼⾃上⽽下递增，因此从等强度及结构设计的合理性考虑，应将塔体分为⾃上⽽下逐段递增的厚度段。
其不同厚度段的划分原则如下：（1）从制造、经济合理等因素考虑，不同壁厚段数不宜太多，以最多不超过5个壁厚段（不包括裙座）（2）相邻段的壁厚不宜过⼤，碳钢和低碳钢塔体厚度差⼀般为2~4mm；不锈钢为1~2mm（3）在保证强度和结构设计的前提下，同⼀壁厚段的长度宜控制在5~10m范围内，同时应尽量考虑钢板宽度规格，且是钢板宽度的整数倍。
（4）有变径段（锥体）时，变径过渡段的锥壳厚度不得⼩于与其连接的上下圆筒的厚者。
2.裙座2.1.当符合以下条件之⼀时，裙座应设与塔底封头（或筒体）材料相同的过渡短节。
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
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=吨，件1选用© 273X 10无缝钢管（20#），长度为L=200mm=20cm （见下图），件2选用© 39mM 18m钢丝绳扣，件4选用© 39mm< 20m钢丝绳扣，a为吊装绳扣与水平方向夹角。
90701)主吊耳强度校核Gj=K*G=X 56=, K= 为动载系数； Q=1/2 Gj=1/2 X ==31700Kg弯矩为 M=Q*L/2=31700*20/2=X 105kg.cm © 273X 10无缝钢管的抗弯模量为：3 4 4 3W n D [ 1- (d/D ) ] /32= X[ 1- () : /32=523.84cm弯曲应力(T =M/W X 105/= kg/ cm 2v [ c ]=1700 Kg/cm 2;其中，[c ]=1700 Kg/cm 2为20#无缝钢管许用弯曲应力。
剪应力T = Pcos a /A (此处 a= 0) =31700/=384 Kg/cm 2v [ T ]=1000 Kg/cm 2组合应力2 2 2 1/2[ t ＋( c M +c N )]2 1/2=[384 + ]=716Kg/c 卅v [ c ]=1000 Kg/cm 2;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© 39mn X 18m —对，每根四股使用（每根工作绳数按 算）。
每根绳扣受力为： P1=Q=1/2Gj=1/2X ==31700Kg ； 单根© 39m*冈丝绳破断拉力为 S=52d=52X 392=79092 Kg 钢丝绳扣使用安全系数为：n=3S/P=3X 79092/31700= > [n]=6说明1、 件1与筒体焊接按筒体弧度预制开 55 °外坡口，件2按筒体弧度预制，对 —称开4个？ 50塞焊孔，件3中心开透气孔。
sw6计算塔器时应注意的几个问题
工程技术・189・SW6计算塔器时应注意的几个问题李燕平中国石油天然气第一建设有限公司河南洛阳471023摘要本文就应用SW6软件进行塔器计算时应注意的一些问题进行了探讨,尤其对设计时易忽略的内容包括液注静压力的影响、开孔补强计算、管道外载的计算等提供了设计思路并给出了合理化建议。
关键词塔器液注静压力开孔补强管道外载中图分类号:TP205文献标识码:B文章编号：1672-9323(2019)02-0189-02塔设备是石油化工等生产装置中最重要的设备之一，其性能对整个装置的产品质量、生产能力以及能耗等都有重大的影响。
因此,塔器的合理设计就显得尤为重要。
另外，塔器的操作条件较为苛刻，计算比较复杂,在使用SW6软件时,应全面考虑计算的正确性和完整性，才能确保塔器设计的安全性。
1下封头的液注静压力使用SW6计算塔器时，下封头数据输入对话框中并没有液注静压力的输入项,也就是说程序会按照NB/T47041的规定，把小于设计压力5%的液注静压力忽略不计。
通常情况下，忽略小于设计压力5%的液注静压力对壁厚计算影响不大，但当塔壳直径较大且液注静压力接近5%的设计压力时,对下封头的厚度计算就会产生较大的影响。
某项目一台直径5500的粗脩塔，设计压力l.OMPa,腐蚀裕量2mm,手算得出下封头的液注静压力为0.047MPa,小于设计压力的5%。
因此，软件自动忽略液注静压力的影响，只考虑内压，下封头计算厚度为15.2mm,设计选用的名义厚度为18mm(不考虑成型减薄)，组合应力校核结果为合格。
如果考虑0.047MPa的液注静压力，用1.047MPa的计算压力进行计算,下封头的计算厚度为16.07mm,手算得出的设计厚度为16.07+2+0.3=18.37nnn,计算厚度增加了0.87mm,名义厚度需圆整到20mm。
液注静压力是塔器在操作过程中实际存在的载荷,当塔器直径较大时，忽略液注静压力是不可取的,设计者应通过计算后确定,对壁厚取值没有影响的自然可忽略，影响壁厚跳档的还是考虑为宜。
塔器机械设计
F
i i
mi hi
m
k 1
n
n
k
hk
F
00
i 1,2,, n
任意计算截面I-I处的垂直地震力为：
FVI I FVk
k i
(i 1, 2,
n)
强度设计
地震弯矩
底截面0-0的基本振型地震弯矩
M
00 Ei
16 1m0 gH 35
任意截面I-I的基本振型地震弯矩
底面截面0-0处的风弯矩计算：
M
00 W
强度设计
最大弯矩
最大弯矩
确定最大弯矩时，偏保守地假设 MW 、 ME 和Me同时出现，且出现在塔设备的同一方向。 塔器任意计算截面I-I处的最大弯矩为：
I I M max I I M w Me max I I I I M 0.25 M Me w E
强度设计
地脚螺栓设计
基本假设：将地脚螺栓化作 同面积的当量圆筒，并假定 基础平面变形按线性分布。 只考虑最大拉应力σB
Q引起的应力 M引起的应力 Q、M共同引起的应力
σB
强度设计
地脚螺栓设计
迎风侧可能出现零值甚至是拉应力 基础面上由螺栓承受的最大拉应力为
强度设计
地脚螺栓设计
σB≤0塔自身稳定，固定位置加螺栓 σB>0，必须设地脚螺栓，螺纹小径
地脚螺栓个数取4的倍数，小直径塔取 6个，圆整后地脚螺栓的公称直径不得 小于M24
强度设计
对焊焊缝验算
J J J J 4M max m0 g FVJ J t 0.6K W 2 Dit es Dit es
强度设计
自振周期 的计算
塔器大型化设计学习要点与笔记
《在塔设备设计中如何判断是否加框架支撑》➢高径比(H/ D)较大的塔在风载荷的作用下, 在塔顶处会引起一定的静挠度。
因此在完成初步的塔设计后, 还要验算塔设备的挠度值是否在允许的范围内, 进而决定塔是否需要加框架支撑。
本文通过实例中对塔的强度及挠度的计算, 来判断是否加框架支撑。
➢按GB150 -98《钢制压力容器》[ 1] 和全国压力容器标准化技术委员会的SW6《压力容器设计计算程序软件包》进行计算。
➢是否要加框架,和塔顶挠度有关：要降低塔顶的挠度, 可以采用增大塔径或壁厚得到。
一般来说塔径由工艺计算而得,改变它较难, 而壁厚与塔顶挠度成反比关系, 因此对高径比(H/D)较小的塔, 以塔壁厚的大小来调整塔顶挠度的大小比较有效果和合理, 对高径比(H/D)较大的细高型塔, 加框架支撑对减少塔顶挠度会有明显的效果。
塔式容器整体应力分析及评定➢塔器的现行设计方法均基于常规设计方法进行[ 2]（JB4710-1992 ,钢制塔式容器）,常规设计通过解析法计算出在考虑不同载荷组合情况下的初设计结构各危险截面的应力, 进而对计算出的应力进行评定,实现对塔器的有效设计。
由于解析法的力学构建基础模型不可能对实际结构的复杂性进行详尽的考虑, 因此实际上计算结果和具体的结构存在或大或小的差异, 加之对各种应力采用统一的弹性实效准则进行控制,也给实际工程中材料的有效利用造成了一定的影响。
➢完整的塔器分析应考虑以下载荷:①压力作用, 液柱静压力作用超过设计压力的5 %时尚应计及液柱静压的作用。
②塔器的自重作用。
③风载的面力作用。
④地震的体力作用, 包括水平地震力和垂直地震力, 一般情况下只考虑水平地震的作用。
⑤偏心载荷。
➢在塔器分析中应分别计算自重载荷、内压载荷、风载荷、地震载荷、偏心载荷和压力试验载荷引起的应力。
于工程分析中采用弹性分析来处理具体问题, 因此, 在塔器应力分析中各种载荷引起的应力就可以分别计算, 进而采用线性叠加的方法来计算各种载荷组合工况下的应力。
塔设备强度设计计算概述
塔设备强度设计计算概述首先，塔设备强度设计计算需要对材料的强度特性进行分析和评估。
这包括了材料的抗拉强度、屈服强度、弹性模量等参数的确定，以及对材料的疲劳和断裂性能进行评估。
通过对材料性能的分析，可以确定塔设备所需的材料强度指标，并为后续的结构设计提供基础。
其次，塔设备强度设计计算还需要根据结构的特点和使用环境对其结构强度进行分析和计算。
这包括了对结构的受力情况、应力分布以及可能存在的疲劳破坏和变形情况进行评估。
通过对结构强度的计算，可以确定塔设备的结构形式和尺寸，以满足其强度要求。
另外，塔设备强度设计计算还需要进行荷载计算。
这包括了对塔设备受力情况的分析，根据其所承受的外部荷载和内部荷载进行计算，以确保其在使用过程中能够稳定和安全地工作。
总的来说，塔设备强度设计计算是一项复杂的工程计算工作，需要对材料强度、结构强度和荷载等多个方面进行综合分析和计算。
通过科学合理的设计计算，可以保证塔设备在使用过程中具有足够的强度和稳定性，为生产运行提供可靠的保障。
塔设备强度设计计算在工程领域中的重要性不言而喻。
塔设备通常用于支撑和承载各种重要设备和结构，如通讯设备、风力发电机、天线、烟囱等。
塔设备的稳定性和强度显然是至关重要的，因为如果塔设备结构设计不当或计算不准确，可能会导致结构破坏甚至倒塌，造成严重的人员伤亡和财产损失。
一般而言，塔设备的强度设计计算需要从结构设计、材料选取、受力分析、以及荷载计算等多个方面进行综合考虑。
首先，对于塔设备的结构设计，需要确保塔身、角钢、连接部位等都能够承受预期的荷载。
这需要对实际使用环境、风荷载、地震荷载等进行全面的分析和评估。
因此，在强度设计计算过程中，需要考虑各种极端和临界情况下的力学响应。
其次，材料的选取也是很重要的。
在塔设备强度设计计算中，需要选择合适的结构材料，例如碳钢、合金钢、铝合金等，以保证塔设备在受力状态下有足够的强度和刚度。
材料的强度参数、蠕变性能、疲劳性能等都必须得到足够的评估和证明。
SW6计算塔器时应注意的几个问题
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网络安全
在使用网络进行数据传输时，应确保网络的安全性和稳定性。应使用安全的网络协议对数据进行传输，并确保数据不会被 窃取或篡改。
计算结果的可信度评估
结果复核
在得到计算结果后，应对结果进行复核，确保结果的正 确性和可信度。如果结果存在疑问或异常，应重新进行 计算或采用其他方法进行验证。
数据源可靠性
在计算前，应对数据源的可靠性进行检查和评估。如果 数据源不可靠或存在疑问，应重新采集或采用其他可靠 的数据源。
多样化的塔器类型
SW6计算塔器支持多种类型的塔器设计，包括填料塔、板式塔等 ，适应不同的工艺流程和需求。
SW6计算塔器的局限性
1 2
技术要求高
使用SW6计算塔器需要一定的技术水平和专业 知识，如果使用不当，可能会导致计算结果不 准确或出现其他问题。
受限于软件功能
SW6计算塔器的功能和性能受限于软件的开发 和更新，可能无法满足所有用户的需求。
建立计算模型
选择合适的模型
根据计算任务和收集的资料，选择合适的计算模型，包括塔器结构模型、流体动力学模型、热力学模型等。
建立数学方程
根据所选模型，建立相应的数学方程，包括结构力学方程、流体动力学方程、热力学方程等，以描述塔器的性 能和行为。
02
塔器计算的参数设定
压力参数设定
压力参数是塔器计算中的重要因素，必须准确设定。要了解进出口压力、温度和流量的关系，以及设备材质、 压力等级等因素，合理选择压力参数。
02
选择符合计算条件的塔器计算软件，并进行软件校验，以确保
计算结果的可靠性。
输入数据准确
03
确保输入到计算软件中的数据准确无误，如塔器尺寸、物料性
塔器设计时应具备那些知识点
一、塔器的分类及用途1.塔设备的作用：2.塔器的分类:①按操作压力分②按单元操作分③按内件结构分：填料塔和板式塔3.填料塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台⑥填料⑦除沫器，等等4.板式塔的结构：①塔体②支座③人孔或手孔④吊柱及扶梯⑤操作平台⑥塔盘等。
5.填料塔使用场合：①分离程度要求高的情况②具有腐蚀性的物料的情况③容易发泡的物料的情况6.板式塔使用场合：①液相负荷较小时②含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料等。
二、填料塔1.填料塔的特点：2.填料分类：散装填料和规整填料散装填料的分类：（1）环形填料（2）开孔环形填料（3）鞍形填料（4）金属环矩鞍填料规整填料分类：（1）丝网波纹填料（2）板波纹填料填料的选用：3.液体的分布器分类：（1）管式液体分布器：重力型和压力型（2）槽式液体分布器（3）喷洒式液体分布器（4）盘式液体分布器4. 液体的分布器作用：5. 了解填料支撑的种类，结构三、板式塔的种类1、泡罩塔的结构优点：缺点：2、浮阀塔的结构优点：缺点：3、筛板塔的结构优点：缺点：4、无降液管塔5、导向筛板塔6、斜喷型塔四、板式塔的塔盘1、板式塔的塔盘分类：溢流型和穿流型2、板式塔的塔盘结构分类：①整块式塔盘：定距管式塔盘和重叠式塔盘②分块式塔盘3、塔盘支撑结构种类，结构五、塔设备的附件1、除沫器的作用：2、常用的除沫装置：丝网除沫器、折流板式除沫器、旋流板除沫器3、吊柱的结构: 六、塔设备的计算塔设备的各种载荷，计算中需要知道设计哪些载荷塔设备标准的适用范围，什么样的设备，才算是塔设备设计压力，设计温度如何考虑材料的选择，负偏差，腐蚀裕量，最小厚度1.了解塔设备的受力模型，塔设备受力模型的理论基础地震受力模型地震水平力如何计算，地震垂直力如何计算；什么情况下考虑地震垂直作用力地震弯矩如何计算多质点的地震弯矩是如何叠加的风载受力模型风作用力的计算风弯矩的计算地震作用和风载作用是如何叠加的2.塔设备强度计算包括哪些步骤3.塔的固有周期，振型的概念是什么，又是如何参与到塔设备计算中的七、塔设备零部件1.裙座1.1裙座材料的选择，地脚螺栓的选择，许用应力的确定1.2裙座的类型，每种类型适用场合，每种结构有何要求1.3裙座与塔壳的连接形式，焊缝有和要求1.4排气孔，排气管和隔火圈的规格数量的确定1.5裙座上面引出管的结构如何设计1.6检查孔规格，数量的确定1.7地脚螺栓座的结构有哪些，每种结构尺寸如何确定的2.塔壳通常包括的元件有哪些，塔壳结构有哪些3.静电接地板如何设置4.地脚螺栓模板的用途，结构如何考虑5.设置吊柱的目的（分段塔可不设置吊柱），结构尺寸的确定6.塔设备吊耳如何选择，如何计算八、设备法兰（专题讨论）1）设备法兰的类型，以及各种类型的优缺点，各适用什么场合2）设备法兰的标准号，在选用标准设备法兰需要注意什么3）非标设备法兰如何计算，结构尺寸如何确定，怎样才算是最优设计4）设备法兰材料有哪些，如何选择5）设备法兰的制造，法兰的制造技术要求有哪些九、螺栓和螺母，1）螺栓材料选择，标准的选择，载荷计算2）螺栓长度计算十、垫片1）常用法兰垫片种类及其适用范围2）垫片的特征参数“m”，"y”表达什么意义，与法兰计算有何关系十一、管法兰（专题讨论）1）管法兰有哪些标准，标准之间有哪些差异，如何选用适合的标准，选标准法兰需要注意哪些事项2）非标管法兰如何设计3）法兰盖上面如何考虑开孔削弱4）管法兰的螺栓螺母如何选材料，如何确定长度十二、开孔和开孔补强1）补强结构（补强圈补强、厚壁接管补强和整体锻件补强）2）分别介绍每种补强结构的优点、缺点和适用场合等3）开孔补强的计算方法有哪些4）凸形封头上面的开孔补强需要注意哪些5）开孔与焊接缝距离有哪些要求，如果不满足需要如何处理6）开孔补强计算时，计算壳体有效厚度时，为何焊缝系数取1塔设备人孔和手孔的分布：十三、材料方面1）是否需要按照容规进行复检2）材料是否需要进行UT%, II级合格3）是否需要冲击试验4）什么晶间腐蚀，如何防止5）什么是间隙腐蚀，如何防止6）什么是应力腐蚀，如何防止7）什么是点腐蚀，如何防止十四、制造方面1）是否需要制备焊接试板2）是否需要热处理3）角焊缝是否需要打磨光滑4）是否需要冲击试验十五、检验方面要求1）A/B类焊缝如何检查2）C/D类焊缝如何检查3）水压试验如何进行，怎样才算合格4）气压试验如何进行，怎样才算合格5）什么情况下需要做气密试验美文欣赏1、走过春的田野，趟过夏的激流，来到秋天就是安静祥和的世界。
塔设备的强计算
上述载荷都合在塔壁产生轴向压应力：
2
Qii
Diei
为任意计算截面Ⅰ-Ⅰ 上所受到的重量载荷
在计算压应力时，常根据不同情况下的组合重量载荷计算
a、设备操作时的重量载荷： QⅠ—Ⅰ=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Qa)Ⅰ—Ⅰ
b、设备水压试验时的最大重量：
Qmax= Q1+Q2+Q3+Q4+Qa+QW c、设备吊装完毕但尚未运行时的最小重量：
1.38
1.00
0.74
0.62
15
1.52
1.14
0.74
0.62
20
1.63
1.25
0.84
0.62
30
1.80
1.42
1.00
0.62
40
1.92
1.56
1.13
0.73
50
2.03
1.67
1.25
0.84
60
2.12
1.77
1.35
0.93
70
2.20
1.86
1.45
1.02
80
2.27
1.95
重量：Q4（N） ⑸ 操作时设备内物料重量：Q5（N） ⑹ 设备上人孔、接管、法兰等附件重量：Qa（N） ⑺ 水压试验时，塔内充水重量：QW（N） (8) 偏心质量： Qe （N）
计算Q2 、Q4、Q5时，可根据如下推荐值估算：
（1）笼式扶梯：392N/m （2）开式扶梯：147～235 N/m （3）钢制平台：1470 N/m （4）浮阀塔盘：735 N/m2
H——塔总高 m
mi——塔设备的第i段的质量
塔式起重机设计计算
塔式起重机设计计算塔式起重机是用来进行重物吊装和搬运的一种起重设备。
它由塔身、塔头、吊臂、起重机构、电气系统等主要部件组成。
塔身是起重机的主体结构，用于提供起重机的整体稳定性和承载能力。
塔头用于支撑起重机构和吊臂，旋转起重机构可以将吊臂围绕塔身进行水平旋转。
吊臂用于提供起重高度和起重范围。
起重机构用于进行重物的吊装和搬运操作。
电气系统用于提供起重机的电力供应和控制操作。
在设计塔式起重机时，需要考虑以下几个关键参数：1.起重量和作业半径这是决定起重机工作能力的主要参数。
起重机的起重量应该满足实际工地的需求，同时也需要考虑起重半径。
起重半径越大，起重机的起重能力越小，因此需要根据实际工地情况进行合理的选择。
2.塔身高度和塔台结构塔身的高度应根据工地情况和使用要求进行确定。
高度过高会导致塔身的稳定性下降，同时也容易对周围的建筑物造成压力。
同时，塔式起重机的塔台结构也需要进行合理设计，以确保起重机的稳定性和安全性。
3.吊臂长度和结构设计吊臂的长度应根据实际工地需求进行选择。
吊臂越长，起重机的起重范围越大，但会增加起重机的重量和杆件的受力情况。
吊臂的结构设计需要兼顾起重机的稳定性和提供足够的起重高度。
4.起重机构的选择和设计起重机构是塔式起重机的核心部件，需要选择合适的起重机构来实现起重要求。
起重机构的设计需要考虑起重机的起重速度、载荷能力、安全性等因素。
5.塔式起重机的电气系统在进行塔式起重机设计计算时，需要进行力学和结构力学分析，包括塔身的稳定性分析、杆件的受力分析、吊臂的抗弯强度计算等。
同时还需要进行吊装设计，包括起重量和作业半径的计算、起重机构的选型等。
总之，塔式起重机设计计算是一个复杂的过程，需要充分考虑起重机的工作能力、结构稳定性、安全性等因素。
通过合理的设计，可以提高起重机的工作效率和安全性，满足实际工地的需求。
工艺专业塔器水力学计算设计导则
工艺专业塔器水力学计算设计导则在工艺专业中，塔器是常见的设备之一，其用于气体和液体的传质和传热操作。
水力学计算是塔器设计中重要的一环，它涉及流体在塔器内的流动及其性能参数的计算。
本文将介绍工艺专业塔器水力学计算的设计导则。
首先，在塔器水力学计算中，需要确定流体在塔器内的流动方式。
常见的塔器流动方式包括乘法和分流两种情况。
在乘法流动中，流体从上至下依次通过各层填料或板片区域；在分流流动中，流体从上至下分流通过不同的路径。
根据不同的情况选择适当的流动方式，对塔器的设计和性能有着重要的影响。
其次，水力学计算中的重要参数包括液体和气体的流量、压力损失、液体分布以及气液接触面积等。
流量是指单位时间内流过给定截面的液体或气体的体积，可以通过实验测定或计算方法进行估算。
压力损失是指流体在通过塔器时由于阻力而损失的压力，可以利用经验公式或数值模拟方法进行计算。
液体分布是指流体在塔器内各个截面上的分布情况，其均匀性对传质和传热效果有着重要的影响。
气液接触面积是指气体与液体接触的表面积，其越大，传质和传热效果越好。
另外，在水力学计算中，填料或板片的选择和设计也是关键的一步。
填料或板片的选择应考虑到其对流体流动的影响以及材料的耐腐蚀性能。
常见的填料形式有环形填料、层状填料和网状填料等，其选择应根据具体的工艺要求和设计参数进行。
填料或板片的设计应考虑到填料高度、表面积和孔隙度等因素，以达到较好的传质和传热效果。
最后，在水力学计算中，还需要考虑流动的稳定性和流体在塔器内的过流速度等因素。
流动的稳定性是指流体在塔器内是否容易产生不稳定现象，如波动、涡旋等。
通过减小压力损失、优化流道结构和控制流体流动参数，可以提高流动的稳定性。
过流速度是指流体在塔器内的流动速度，过大的过流速度可能导致阻力增大、压力损失加大以及流动的不稳定。
综上所述，工艺专业塔器水力学计算设计导则包括确定流动方式、计算重要参数、选择和设计填料或板片以及考虑流动的稳定性和过流速度等因素。
塔设备强度设计计算概述
塔设备强度设计计算概述1. 引言塔设备强度设计计算是在塔式结构工程中十分重要的环节。
塔式结构广泛应用于电力、通信、航空等领域，在保障设备可靠性和安全性方面起着至关重要的作用。
本文将概述塔设备强度设计计算的基本原理和方法。
2. 设计目标塔设备的强度设计主要目标是确保设备在外部负荷作用下不发生破坏或失效。
一般而言，塔设备的设计目标包括以下几个方面：•承受外部荷载的能力：塔设备需要能够承受各种外部荷载，如风荷载、重力荷载、地震荷载等。
设计中需要考虑这些荷载的大小和方向，以确定设备的主要强度参数。
•抗震能力：特别是在地震频发地区，塔设备需要具备足够的抗震能力，以保护设备的安全运行。
•稳定性：塔设备需要保持稳定，不发生失稳现象。
在设计中需要考虑设备的结构刚度和形状参数。
3. 强度计算方法塔设备的强度计算通常基于力学原理和结构力学方法，常用的计算方法包括以下几种：•静力计算方法：根据外部荷载的大小和方向，通过应力分析和形变计算，确定设备的强度参数。
这种方法一般适用于静态荷载情况下的强度计算。
•动力计算方法：根据外部荷载的动态特性，通过振动分析和响应计算，确定设备的强度参数。
这种方法适用于考虑塔设备在地震或风荷载下的强度计算。
•有限元方法：利用有限元分析软件，在计算机上建立塔设备的有限元模型，通过数值求解得到设备的应力分布和形变情况。
这种方法适用于复杂的塔式结构和荷载情况。
4. 设计要点在塔设备强度设计计算中，需要注意以下几个要点：•荷载分析：对于各种可能的外部荷载，需要进行详细的分析和计算，确定荷载的大小和方向。
•强度参数选取：根据实际情况和设计要求，选取适当的强度参数，并结合设计规范进行计算。
•材料选择：塔设备所使用的材料需要具备足够的强度和韧性，能够满足设计要求。
•施工质量控制：在塔设备的施工过程中，需要严格控制质量，确保各个构件和连接部位的强度和稳定性。
5. 设计规范塔设备的强度计算需要遵循相应的设计规范，以确保设计的合理性和安全性。
工艺专业塔器水力学计算设计导则
1 塔器设计概述1.1 石油化工装置中塔器占有很大的比重。
几乎每种工艺流程都存在蒸馏或吸收等分离单元过程，因此塔器设计至关重要。
往往塔器设计的优劣，决定着装置的先进性和经济性，必须给予重视。
1.2 塔器设计与工艺流程设计有着非常密切的关系，亦即塔器的选型和水力学计算与工艺流程的设计计算是结合在一起的。
有时塔器设计影响着分离流程和操作条件的选择。
例如减小蒸馏塔的回流比，能降低能耗，但塔板数增加，对塔器讲就是减小塔径和增加塔高，其中必有一个最经济条件的选择。
又如真空塔或对釜温有要求的蒸馏塔均对压降要求较严，需要选择压降低的板式塔或填料塔，在塔器水力学计算后，压降数据要返回工艺作釜温核算。
1.3 一般工艺流程基本确定后，进行塔器的选型、设计等工作。
塔器设计涉及到工艺、化学工程、设备、仪表、配管等专业。
化学工程专业的任务及与各专业间关系另有说明。
见化学工程专业工作手册H-P0101-96、H-P0301-96。
1.4 随着石油化工和科技的迅猛发展，蒸馏塔从一般的一股进料、二股产品的常规塔发展为多股进料、多侧线，有中间换热的复杂塔。
要求塔的生产能力大、效率高、塔板数多，即大塔径、多程数、高效、低压降等，对塔器设计提出了更高的要求，并推动了塔器设计工作的发展。
1.5 近年来电子计算机的普及和发展，为工艺与塔器设计提供了有力的工具。
我们可应用PROCESS或PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件进行计算，得到塔的最大和最小汽液负荷、密度等数据，以便进行分段的塔的水力学计算，使工艺和塔的水力学计算能同步进行，并作多方案比较，求得最佳设计。
1.6 设计中主要考虑的问题1.6.1 确定工艺流程（尤其是分离流程）通过工艺流程模拟电算，选定最佳切割方案，其中包括多股进料、侧线采出、进料状态和位置等方面的选择。
1.6.2 塔压的设定考虑到物料能自流输送，釜温的限制要求，冷凝器和再沸器采用冷热介质的条件，以及对塔径或塔板数的影响等方面。
塔设备强度设计计算
第九章 塔设备强度设计计算
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了解塔所承受载荷的特点。
01
02
熟悉塔体和裙座承受的各项载荷计算及强度校核步骤。
03
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。
主要内容：
一、塔体强度计算
01
02
03
04
05
06
室外H/D较大的塔，
操作压力、
质量载荷、
风载荷、
4.地震载荷
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。
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，
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）
02
塔设备由内压或外压引起的轴向应力
01
内压塔设备
外压塔设备
正常操作
停修
正常操作
停修
迎风
背风
迎风
背风
迎风
背风
迎风
背风
应力状态
s1
+
0
-
0
s2
-
-
-
-
s3
+
-
+
-
+
-
+
-
smax
s1-s2+s3
-（s2+s3）
-（s1+s2+s3）
-s2+s3
最大组合轴向拉应力，出现在正常操作时的迎风侧，即：
01
最大组合轴向压应力，出现在停修时的背风侧，即：
稳定性校核
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塔器设计要点
1.筒体分段原则:
1.1.计算自振周期和地震载荷时的计算分段
1.1.1.对于不等截面的塔(包括等直径不等厚或不等直径塔),在计算基本振型自振周期
和地震载荷时,将其视为多自由度体系(多质点),因此将塔沿高度分解为若干计算段,各段的质量可处理为作用在该段高度中以处的集中质量.考虑到足够高的计算精确度,宜将塔分为10个等高段.
1.1.
2.对于等直径等厚度的塔,计算自振周期无需分段,但在计算地震载荷时仍需将塔分
为若干等高段(10段为宜).
1.2.计算风载荷时塔的计算分段
1.2.1.对于等截面塔(等直径,等厚度),一般将距地面高度10m以下作第一计算段,其它
的计算段一般取每段小于或等于10m;
1.2.2. .对于不等截面的塔(不等直径,不等厚),宜按截面变化情况分段(即相同直径,相同
厚度为一段),当然也可取与自振同期地震载荷计算时相同段数.
1.3.壁厚分段
1.3.1对于塔壁厚取决于压力载荷(内压或外压),且为同一材料时,塔体(裙座除外)可取
同一厚度。
但对满液操作的塔，需考虑液柱静压力。
因此应根据不同高度处的计算压力决定是否采用同一厚度段。
1.3.
2.当塔壁厚是由风载荷或地震载荷控制时，由于风或地震载荷引起的弯矩随塔高
自上而下递增，因此从等强度及结构设计的合理性考虑，应将塔体分为自上而下逐段递增的厚度段。
其不同厚度段的划分原则如下：
（1） 从制造、经济合理等因素考虑，不同壁厚段数不宜太多，以最多不超过5个壁厚段（不包括裙座）
（2） 相邻段的壁厚不宜过大，碳钢和低碳钢塔体厚度差一般为2~4mm；不锈钢为1~2mm
（3） 在保证强度和结构设计的前提下，同一壁厚段的长度宜控制在5~10m范围内，同时应尽量考虑钢板宽度规格，且是钢板宽度的整数倍。
（4） 有变径段（锥体）时，变径过渡段的锥壳厚度不得小于与其连接的上下圆筒的厚者。
2.裙座
2.1.当符合以下条件之一时，裙座应设与塔底封头（或筒体）材料相同的过渡短节。
（1）塔釜设计温度大于250℃或低于-20℃
（2）裙座筒体与塔釜封头相焊后，将影响塔釜材料性能（如不锈钢、铬钼钢、低温钢等）
（3）过渡段的长度规定：当塔釜设计温度大于350℃或低于-20℃，过渡段长度是保温厚的4~6倍，且不小于500mm；当塔釜设计温度在-20℃~350℃之间时，
过渡段长度不小于300mm。
2.2.裙座与塔壳的连接型式：请参见JB/T 4710-2005第7.3条
当在下列场合时，建议按下图结构：
（1） 当塔高与塔径之比大于20；
（2） 塔釜为低温操作；
（3） 裙座与封头连接焊缝可能产生热疲劳；
（4） 裙座筒体厚度超过16mm。
2.3.裙座上的排气孔、引出管和通道孔等请参见JB/T 4710-2005第7.5~7.7条。
特别注意
当塔釜封头的设计温度大于等于400℃时，请按7.5.3条要求设置隔气圈。
2.4.裙座基础环及地脚螺栓座可参见JB/T 4710-2005释义图3-1和表3-2
3.风载、地震载荷和偏心载荷
3.1.风载主要参数：
(1) 场地土类型划分：
(2)地面粗糙度
(3)基本风压q0=v2/1.6 ---pa 风速:v---m/s
(4)当H/D>15且H>30m时，还应计算横风向风振，可参见附录A
3.2. 地震载荷主要参数：
(1)地震设防烈度 7,8,9级, 当烈度为8和9度时，应考虑垂直地震力
(2)地震分组:第一组，第二组（可查GB50011《建筑地震设计规范》附录A）
(3) 当H/D>15且H>20m时，还应考虑高阶振型的影响，可参见附录B
3.3. 一些附属设备如侧挂再塔器，塔顶冷凝器除沫器等等均可当做偏心载荷来考虑
4.附件：保温、平台梯子，介质，内件的一些常用参数
(1).热保温密度：300kg/m3,冷保温密度：120kg/m3,防火层密度：2250kg/m3
(2).平台梯子重量和板式塔盘重量
(3).填料重量：
4.塔顶扰度的控制
扰度的控制一般按5mm/1000mm,具体按客户要求，计算可参见JB/T 4710-2005附录C 5.水压（卧式）校核，和吊装时时的应力校核
5.1 卧式水压=立式水压值加液柱静压头
5.2 吊装时轴向压应力校核,许用压应力σcr=min{[σ],B}
B按A=0.094δe/Ro查相应外压曲线获得
校核截面至少应包括直径（或厚度）变化处，中心处，弯矩最大处和吊耳处
另外吊耳、尾耳的吊孔大小及厚度要和标准吊扣相匹配
6.模板设计
模板的内、外径和螺孔中心圆按基础环尺寸，高度等于螺栓座加垫板的总高度，当外径超过2500时，模板应分块设计
7.再沸器支架得设计计算，这个另作培训
设计科：高永平。