第5章-塔设备设计(共42页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第5章 塔设备设计5.1 塔设备的分类和总体结构5.1.1 塔设备的分类塔设备的分类方法很多。按单元操作可分为精料塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；最常用的是按塔的内件结构分为板式塔(图5-1)和填料塔(图5-2)两大类。板式塔和填料塔的特点见表5-l。表5-1 塔的主要类型及特点类 型板 式 塔填 料 塔结构特点塔内设置有多层塔板每层板上装配有不同型式的气液接触元件，如泡罩、浮阀等塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高效率稳

2、定压力降大液气比的适应范围大持液量大空塔速度（亦即生产能力）低小塔径、小填料的塔效率高。直径大效率低压力降小要求液相喷淋量较大持液量小制造与维修直径在600mm以下的塔安装困难检修清理容易金属材料耗量大造价比板式塔便宜检修清理困难可采用非金属材料制造适用场合处理量大操作弹性大带有污垢的物料处理强腐蚀性物料液气比大真空操作要求压力降小5.1.2 塔设备的总体结构塔设备的总体结构均包括：塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm时，各塔节焊接成一个整体；直径小的塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件

3、组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。专心-专注-专业图5-1 板式塔1吊柱；2排气口；3回流液入口；4精馏段塔盘；5壳体；6进料口；7人孔； 8提馏段塔盘；9进气口；10裙座； 11排液口；12裙座人孔图5-2 填料塔1吊柱；2排气口；3喷淋装置；4壳体； 5液体再分配器；6填料；7卸填料人孔； 8支撑装置；9进气口；10排液口； 11裙座； 12裙座人孔5.2 塔设备设计的内容和步骤5.2.1 塔设备设计的内容塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。本课程设计是把工艺参数、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

4、造、安装、检修、使用等方面出发进行结构设计。塔设备设计任务书内容和格式常按表5-2。表5-2 塔设备设计任务书简图与说明比例设计参数及要求工作压力，MPa1.0设计寿命设计压力，MPa1.1填料形式、规格、容积工作温度，170填料的密度，kg/m3 设计温度，200填料的堆积方式介质名称浮阀（泡罩）规格/个数介质密度，kg/m3800浮阀（泡罩）间距，mm传热面积， m2保温材料厚度，100基本风压，N/m2400保温材料密度，kg/m3300地震基本烈度8塔盘上存留介质层高度100场地类别壳体材料16MnR塔形内件材料塔板数目70裙座材料Q235-A塔板间距偏心质量4000腐蚀速率偏心距20

5、00接管表符号公称尺寸DN连接面形 式用 途符 号公称尺寸DN连接面形 式用途a1.2人 孔g100突面回流口b1.232突面温度计h1425突面取样口c450突面进气口i1，215突面液面计d1.2100突面加料口j125突面出料口e1.225突面压力计k18450突面人孔f450突面排气口条 件 内 容 修 改修改标记修改内容签字日期修改标记修改内容签字日期备注单位名称工程名称设计项目条件编号设备图号位号/台数提 出 人日 期5.2.2塔设备设计的步骤在阅读了设计任务书后，按以下步骤进行塔设备的机械设计。5. 2. 2. 1 进行强度、刚度和稳定性计算包括如下内容： 了解设计条件； 选材；

6、 按设计压力计算塔体和封头壁厚； 塔设备质量载荷计算； 风载荷与风弯矩计算； 地震载荷与地震弯矩计算； 偏心载荷与偏心弯矩计算； 各种载荷引起的抽向应力； 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； 塔体水压试验和吊装时的应力校核； 基础环设计； 地脚螺栓计算。5.2.2.2 进行结构设计 (1) 板式塔结构设计内容如下： 塔体与裙座结构； 塔盘结构是板式塔的主要结构部分，包括塔盘板，降液管，溢流堰，紧固件和支承件等； 除沫装置，用于分离气体中夹带的液滴，多位于塔顶出口处； 设备接管，包括用于安装、检修塔盘的人(手)孔，气体和物料进出口的接管，以及安装化工仪表的接管等； 塔附件，包括支承保温材料的保

7、温圈，吊装塔盘用的吊柱以及扶梯、平台等。(2) 填料塔结构设计内容如下： 塔体与裙座结构； 喷淋装置； 液体再分布器； 填料支承结构； 塔附件。5.3塔设备的强度和稳定性计算根据课程设计的特点，着重介绍等截面、等壁厚塔设备的设计计算。5.3.1塔设备的载荷分析和设计准则塔设备在操作时主要承受的以下几种载荷作用：操作压力、质量载荷、地震载荷、风载荷、偏心载荷。各种载荷示意图及符号见图5-3。图 5-3 塔设备各种载荷示意图及符号(a)质量载荷；(b)地震载荷；(c)风载荷；(d)偏心载荷塔设备的强度和稳定性计算通常按下列步骤计算。 根据GBl50-1998相应章节或参考文献1第十一章，按压力确定

8、圆筒有效厚度及封头的有效厚度； 根据地震和风载的需要，选取若干计算截面(包括所有危险截面)，并考虑制造、安装、运输的要求，设定各截面处圆筒有效厚度与裙座有效厚度。应满足，； 根据自支承式塔设备承受的质量载荷、风载荷、地震载荷及偏心载荷的作用，依次进行校核和计算，并应满足各相应要求，否则需重新设定圆筒的有效厚度，直至满足全部校核条件为止。塔设备设计计算常用符号及说明见表5-3。5.3.2 质量载荷塔设备的操作质量（5-1）塔设备的最大质量（5-2）塔设备的最小质量（5-3）式5-3中的0.2m02系考虑焊在壳体上部分内构件的质量，如塔盘支持圈、降液管等。当空塔起吊时，如未装保温层、平台、扶梯，则

9、mmin应扣除m03和m04。式中的壳体和裙座质量m01按求出的壳体名义厚度、封头名义厚度及裙座名义厚度计算，也可分段计算。部分塔设备零部件，若无实际资料，可参考表5-4，计算中注意单位统一。表5-3 塔设备设计计算常用符号及说明符号符号说明符号符号说明B系数，按GB150相关章节，MPa壳体和裙座质量，kgDi塔设备壳体内直径，mm内件质量，kgDib基础环内直径，mm保温材料质量，kgDO塔设备壳体外直径，mm平台、扶梯质量，kgDOb基础环外直径，mm操作时塔内物料质量，kgDOS裙座壳体外直径，mm塔设备第i段的操作质量，kgdO塔顶管线外径，mm距地面hk处的集中质量（见图5-4），

10、kge偏心质量重心至塔设备中心线的距离，mm塔设备的当量质量，取meq=0.75mo，kgE设计温度下材料的弹性模量，MPa任意计算截面I-I处的基本振型地震弯矩，N.mm fi风压高度变化系数，按表5-7选取底截面0-0处的地震弯矩，N.mm塔设备底截面处的垂直地震力，N任意计算截面II处的风弯矩，N.mm塔设备任意计算截面II处垂直地震力，N底截面0-0处的风弯矩，N.mm集中质量引起的基本振型水平地震力，N任意计算截面II处的最大弯矩，N.mmg重力加速度，取g=9.81m/s2基本风压值，N/m2H塔设备高度，mm基础环计算厚度，mmHi塔设备顶部至第i段底截面的距离，mm圆筒的有效厚

11、度，mmhit塔设备第i段顶截面距地面的高度，mm封头的有效厚度，mmhi塔设备第i段集中质量距地面的高度，mm裙座的有效厚度，mmIi、Ii-1第i段、第i-1段的截面惯性矩，mm4圆筒的名义厚度，mmK载荷组合系数，取K=1.2封头的名义厚度，mmK1体形系数，取K1=0.7裙座的名义厚度，mmK3笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时，可取K3=400mm管线保温层厚度，mmK4操作平台当量宽度，mm塔设备第i段保温层厚度，mm第i计算段长度（见图5-7），mm由内压和外压引起的轴向应力，MPa操作平台所在计算段的长度，mm重力及垂直地震力引起的轴向应力，MPa人孔、接管、法兰等附属件质量，k

12、g最大弯矩引起的轴向应力，MPa偏心质量，kg试验压力引起的周向应力，MPa塔设备操作质量，kg设计温度下圆筒的许用轴向压应力，MPa液压实验时，塔设备内充液质量，kg试验介质的密度（用水时=0.001kg/m3）表5-4 塔设备零部件质量载荷估算表名 称笼式扶梯开式扶梯钢制平台圆泡罩塔盘舌形塔盘质量载荷40kg/m1524 kg/m150 kg/m2150 kg/m275 kg/m2名 称筛板塔盘浮阀塔盘塔盘填充液保温层瓷环填料质量载荷65 kg/m275 kg/m270 kg/m230 kg/m700 kg/m5.3.3 自振周期分析塔设备的振动时，一般情况下不考虑平台与外部接管的限制作用

13、以及地基变形的影响，而将塔设备看成是顶端自由，底端刚件固定，质量沿高度连续分布的悬臂梁。其基本震型的自振周期按式(5-4)计算：（5-4）5.3.4地震载荷当发生地震时，塔设备作为悬臂梁，在地震载荷作用下产生弯曲变形。安装在七度或七度以上地震烈度地区的塔设备必须考虑它的抗震能力，计算出它的地震载荷。5.3.4.1 水平地震力任意高度hk处的集中质量mk引起的基本振型水平地震力Fk1按式(5-5)计算：，N（5-5）式中综合影响系数，取0.5；距地面hk处的集中质量(见图5-4)，kg；对应于塔设备基本自振周期的地震影响系数值；地震影响系数，查图5-5。图中的曲线部分按式(5-6)计算，但不得小

14、于0.2； （5-6）地震影响系数的最大值，见表5-5；各类场地土的特征周期，见表5-6；基本振型参与系数；（5-7）图5-4 水平地震力计算简图图5-5 地震影响系数表5-5 地震影响系数最大值设计烈度7890.230.450.90表5-6 场地土的特征周期Tg场地土近振远振场地土近振远振0.20.250.40.550.30.40.650.855.3.4.2 垂直地震力地震烈度为8度或9度地区的塔设备还应考虑向上和向下两个方向垂直地震力作用，见图 5-6。塔设备底截面处的垂直地震力按式(5-8)计算： （5-8）式中垂直地震影响系数最大值，取=0.65；塔设备的当量质量，取0.75，kg。任

15、意质量i处垂直地震力按式(5-9)计算： （i=1,2，n） （5-9）5.3.4.3 地震弯矩塔设备任意计算截面JJ处基本振型地震弯矩M旨，按式(5-10)计算（i=1，2，n）（5-10）对于等直径、等壁厚塔设备的任意截面I-I和底截面0-0的基本振型地震弯矩分别按式(5-11)和式(5-12)计算：（5-11） （5-12）当塔设备，或时还需考虑高振型的影响，在进行稳定和其他验算时，也可按式（5-13）计算： （5-13）5.3.5风载荷塔设备受风压作用时，塔体会发生弯曲变形。吹到塔设备迎风面上的风压值，随设备高度的增加面增加。为计算简便，将风压值按塔设备高度分为几段，假设每段风压值各自

16、均匀分布于塔设备的迎风面上，如图5-7所示。塔设备的计算截面应选取在其较薄弱的部位，如：塔设备的底部截面00、裙座上人孔或较大管线引出孔处的截面hh、塔体与裙座连接焊缝处的截面22，见图5-7所示。两相邻计算截面区间为一计算段；任一计算段的风载荷，就是集中作用在该段中点上的风压合力。任一计算段风载荷的大小，与设备所在地区的基本风压值有关，同时也和设备的高度、直径、形状以及自振周期有关。5.3.5.1 水平风力两相邻计算截面间的水平风力按式(5-14)计算： （5-14）式中Pl、P2、Pi-塔设备各计算段的水平风力，N；De1、De2、Dei塔设备各计算段的有效直径，mm；当笼式扶梯与塔顶管线

17、布置成180°时：（5-15）当笼式扶梯与塔顶管线布置成90°时，取下列两式中较大者：（5-16）（5-17）DOi塔设备各计算段的外径，mm；K21、K22K2i塔设备扦计算段的风振系数，当塔高时，取，当时，按式(5-18)计算：（5-18）fi风压高度变化系数，按表5-7查取；脉动增大系数，按表5-8查取；第i段脉动能响系数，按表5-9查取；zi第i段振型系数，根据与u查表5-10；K3笼式扶梯当量宽度；当无确切数据时，可取；K4操作平台当量宽度，mm；（5-19）第i段内平台构件的投影面积(不计空档投影面积)，mm2；第i计算段长度(见图5-7)，mm；l0操作平台所

18、在计算段的长度，mm；q0基本风压值，kNm：；各地区的基本风压值按全国基本风压分布图或按当地气象部门资料确定。表5-7 风压高度变化系数fi距地面高度 地面粗糙度类型距地面高度 地面粗糙度类别ABCABC510152030401.171.381.521.631.801.920.801.001.141.251.421.560.540.710.840.941.111.2450607080901002.032.122.202.272.342.401.671.771.861.952.022.091.361.461.551.641.721.79注：A类地面粗糙度系指近海海面、海岛、海岸、湖岸及沙漠地区

19、；B类系指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的中小城镇和大城市郊区；C类系指有密集建筑群的大城市市区。管线保温层厚度，mm；塔设备第i段保温层厚度，mm。表5-8 脉动增大系数1020406080100200400600800100020004000600080001000020000300001.471.271.691.771.831.882.042.242.362.462.532.803.093.283.423.543.914.14注：计算时，对B类取，对A类，对C类。表5-9脉动影响系数i粗糙度类别高度1020406080100A0.780.830.870.890.890.89B0.

20、720.790.850.880.890.90C0.660.740.820.860.880.89表5-10 振型系数相对高度顶、底有效直径比相对高度顶、底有效直径比10.80.610.80.60.10.020.020.010.60.480.440.410.20.070.060.050.70.600.570.550.30.150.120.110.80.730.710.690.40.240.210.190.90.870.860.850.50.350.320.291.01.001.001.005.3.5.2 风弯矩塔设备任意计算截面II处的风弯矩按式（5-20）计算：（5-20）塔设备底截面00处的风

21、弯矩按式（5-21）计算：（5-21）5.3.6 偏心弯矩当塔设备的外侧悬挂有分离器、再沸器、冷凝器等附属设备时，可将其视为偏心载荷。由。于有偏心距e的存在，偏心载荷在塔截面上引起偏心弯矩。偏心载荷引起偏心弯短沿塔高无变化，可按式(5-22)汁算：（5-22） 5.3.7 最大弯矩塔设备任意计算截面II处的最大弯矩按式（5-23）计算： 取其中较大值（5-23）塔设备底部截面0-0处的最大弯矩按式(5-24)计算： 取其中较大值（5-24）5.3.8 圆筒轴向应力核核校核圆简轴向应力，使之满足稳定条件。5.3.8.1 圆筒轴向应力圆筒任意计算截面II处的轴向应力分别铵式（5-25）、式（5-2

22、6）和式（5-27）计算：由内压和外压引起的轴向应力：（5-25）其中设计压力p取绝对值。操作或者非操作时重力及垂直地震力引起的铀向应力：（5-26）其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。最大弯矩引起的轴向应力：（5-27）5.3.8.2 圆筒稳定校核圆筒许用轴向压应力按式(528)确定： 取其中较小值（5-28）圆筒最大组合压应力按式(5-29)或式(5-30)校核：对内压塔器 （5-29）对外压塔器 （5-30）5.3.8.3 圆筒拉应力校核圆筒最大组合拉应力按式(5-31)或式（5-32）校核：对内压塔器 （5-31）对外压塔器 （5-32）如校核不能满足条件时，须重新设定有效厚

23、度，重复上述计算，直至满足要求。5.3.9 塔设备压力试验时的应力校核5.3.9.1 圆筒应力对选定的各计算截面按式(5-33)、式(5-34)、式(5-35) 和式(5-36)进行各项应力计算：试验压力引起的周向应力：（5-33）式中试验介质的密度(当介质为水时，)，； H液柱高度，cm。气压试验时，无液柱静压力。试验压力引起的轴向应力：（5-34）重力引起的轴向应力：（5-35）式中液压试验时，计算截断II以上的质量(只计入塔壳、内构件、偏心质量、保 温层、扶梯及平台质量)，kg。弯矩引起的轴向应力：（5-36）5.3.9.2应力校核压力试验时，圆筒材料的许用轴向压应力按式（5-37）确定

24、： 取其中较小值（5-37）压力试验时，圆筒最大组合应力按以下公式校核：液压试验时： （5-38）气压试验时： （5-39）液压试验时： （5-40）气压试验时： （5-41） （5-42）5.3.10 裙座轴向应力校核 塔设备常采用裙座支承。并根据承载不同，分为圆筒形和圆锥形两种。由于圆筒形裙座。制造方便，采用极为广泛。但需配置较多的地脚螺栓和具有足够大求载由积的基础环，以防止由于风载荷或地震载荷所引起的弯矩而造成翻倒。若经应力校核不能满足，只能选用圆锥形裙座支承。这里重点介绍圆筒形裙座。圆筒形裙座轴向风力校核首先选取裙座危险截面。危险截面的位置，一般取裙座底截面 (0-0)或裙座检查孔和较

25、大管线引出孔(hh)截面处(见图5-8)。然后按裙座有效厚度验算危险截面的应力。5.3.10.1 裙座底截面的组合应力裙座底截面的组合应力按式(5-43)和式(5-44)校核：（5-43）其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。（5-44）式中裙座底部截面积，mm2； 裙座圆筒和锥壳的底部截面系数，mm3。5.3.10.2裙座检查孔和较大管线引出孔截面处组合应力裙座检查孔和较大管线引出孔(见图5-8)hh截面处组合应力按式（5-47）和式（5-48)校核：（5-47）其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。（5-48）式中h-h截面处水平方向的最大宽度，mm；h-h截面处裙座壳的内

26、直径，mm；h-h截面处的垂直地震力。但仅在最大弯短为地震弯矩参与组合时计入此项，N；检查孔和较大管线引出孔加强管长度，mm； h-h截面处的最大弯矩，N·mm；h-h截面处的风弯矩，N·mm；h-h截面以上塔设备压力试验时的质量，kg；h-h截面以上塔设备的操作质量，kg；h-h截面处加强管的厚度(见图5-8)，mm；h-h截面处裙座的截面积，mm2； （5-49）（5-50）h-h截面处的裙座壳截面系数，mm3； （5-51） （5-52）如校核不能满足条件时，须重新设定裙座壳有效厚度，重复上述计算，直至满足要求。5.3.11 地脚螺栓座5.3.11.1 基础环设计(1

27、)基础环内、外径(见图5-9、图5-10)可参考式(5-53)、式(5-54)选取：（5-53）（5-54）(2)基础环厚度按式(5-55)或式(5-56)计算：无筋板时(见图5-9)基础环厚度为 （5-55）式中基础环材料的许用应力，MPa;对低碳钢取；混凝土基础上的最大压力，MPa；（5-56）有筋板时（见图5-10）基础环厚度为（5-57）式中计算力矩，取矩形板X、Y轴的弯矩、中绝对值较大者，、按表5-11计算。无论无筋板或有筋板的基础环厚度均不得小于l6mm。表5-11 矩形板力矩计算表0.11.60.21.70.31.80.41.90.52.00.62.10.72.20.82.30.

28、92.41.02.51.12.61.22.71.32.81.42.91.53.0注：l为两相邻筋板最大外侧间距（见图5-10）。5.3.11.2 地脚螺栓地脚螺栓座相关尺寸见图5-11。地脚螺拴承受的最大拉应力按式(5-58)计算： （5-58）其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。式中地脚螺栓承受的最大拉应力，MPa；Ab基础环面积，mm2；（5-59）基础环截面系数，mm3。（5-60）图5-11 地脚螺栓座尺寸当时，塔设备可自身稳定，但为固定其位置，应设置一定数量的地脚螺栓。当时，塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓的螺纹小径可按式(5-61)计算：（5-61） 式中地脚螺栓螺纹小径

29、，mm；C2地脚螺栓腐蚀裕量，mm；取C23mm；N地脚螺栓个数，一般取4的倍数，最小直径塔设备可取n6；对，取；对，取；圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24。5.3.11.3 筋板筋板的压应力按式(5-62)计算：（5-62）式中筋板的压应力F一个地脚螺栓承受的最大拉力，N；对应一个地脚螺栓的筋板个数；筋板宽度，mm；筋板厚度，mm。筋板的许用压应力按式(5-64)或式(5-65)计算：当时（5-64）当时（5-65）式中筋板的许用压应力，MPa；细长比，按式(5-66)计算，且不大于250；（5-66）i惯性半径，对长方形截面的筋板取，mm； 筋板长度，mm；临界细长比，按式(5-67)

30、计算；（5-67）E筋板材料的弹性模量；筋板材料的许用应力，MPa；对低碳钢;系数； （5-68） 筋板的压应力应小于或等于许用应力，即。但一般不小于基础环厚度。5.3.11.4 盖板 分块盖板最大应力按式(5-69)或式(5-70)计算：无垫板时（5-69）有垫板时（5-70）式中分块盖板最大应力， MPa；垫板上地脚螺栓孔直径，mm；盖板上地脚螺栓孔直径，mm；筋板宽度，mm；筋板内侧间距，mm；垫板宽度，mm；盖板厚度，mm；垫板厚度，mm。一般，分块盖板厚度不小于基础环厚度。环形盖板的最大应力按式(5-71)或式(5-72)计算：无垫板时（5-71） 有垫板时（5-72）一般环形盖板厚

31、度不小于基础环厚度盖板最大应力应等于或小于盖板材料的许用应力，即。对低碳钢盖板的许用应力5.3.12 裙座与塔壳焊缝5.3.12.1 裙座与塔壳搭接焊缝搭接焊缝JJ截面处(见图5-12)的剪应力按式(5-73)或式(5-74)校核：（5-73）其中 仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。式中焊缝抗剪断面面积，mm2；裙座顶部截面的外直径，mm；搭接焊缝处的垂直地震力，N；搭接焊缝处的最大弯矩，N·mm；压力试验时塔设备的最大质量(不计裙应质量)，kg；JJ截面以上塔设备操作质量，kg；JJ焊缝抗剪截面系数，mm；设计温度下焊接接头的许用应力，取两例母材许用应力的小值，MPa；图5

32、-12图5-135.3.12.2 裙座与塔壳的对接焊缝对接焊缝JJ截面处(见图5-13)的拉应力按式(5-77)校核：（5-77）其中仅在最大弯矩为地震弯矩参与组合时计入此项。式中裙座顶截面内直径，mm。5.3.13塔设备法兰当量设计压力当塔设备分段安装采用法兰连接时，考虑内压、轴向力和外力矩的作用，其当量设计压力按式(5-78)确定。（5-78）式中法兰的当量设计压力，MPa；垫片压紧力作用中心团直径舰，；F轴向外载荷，拉力时计入，压缩时不计，N；P设计压力，MPa；M外力矩，应计入法兰截面的最大力矩、管线推力引起的力矩和其他机械载荷引起的力矩，N·mm。5.3.14 塔设备设计计

33、算举例5.3.14.1 塔设备设计任务书（以表5-2所给参数为例）5.3.14.2 塔设备已知设计条件及分段示意图首先，选取计算截面（包括所有危险截面）。本例将全塔分成6段。其计算截面分别为0-0、1-1、2-2、3-3、4-4、5-5。已 知 设 计 条 件分 段 示 意 图塔体内径Di2000mm塔体高度H40000mm设计压力p1.1MPa设计温度t2000C塔体材料16MnR许用应力170MPat170MPa设计温度下弹性模量E1.9X10-5 MPa常温屈服点s345 MPa厚度附加量C2mm塔体焊接接头系数0.85介质密度800Kg/m3塔盘数N70每块塔盘存留介质层高度hw100

34、mm基本风压值q0400N/m2地震设防烈度8度场地土类别类偏心质量me4000Kg偏心距e2000mm塔外保温层厚度s100mm保温层材料密度2300 Kg/m3群座材料Q235-A许用应力st113MPa常温屈服点s235 MPa设计温度下弹性模量Es厚度附加量Cs2mm人孔、平台数8地脚螺栓材料Q235-A许用应力bt140 MPa腐蚀裕量C23个数n325.3.14.3 塔设备设计计算程序及步骤按 设 计 压 力 计 算 塔 体 和 封 头 厚 度计 算 内 容计 算 公 式 及 数 据塔内液柱高度h,mh=2.34(仅考虑塔底至液封盘液面高度)液柱静压力pH,MPa（可忽略）计算压力

35、pc,MPa圆筒计算厚度,mm圆筒设计厚度c ,mm圆筒名义厚度n,mm圆筒有效厚度e,mm封头计算厚度h,mm封头设计厚度hc ,mm封头名义厚度hn,mm封头有效厚度he,mm塔 设 备 质 量 载 荷 计 算计 算 内 容计 算 公 式 及 数 据011223344556塔段内直径D，mm2000塔段名义厚度ni,mm12塔段长度li,mm100020007000100001000010000塔段高度H1，mm40000单位筒体质量m1m,kg/m596筒体高度H1,mm36790筒体质量m1,kgm1=596x36.790=21926.84封头质量m2,kgm2=438x2=876裙座

36、高度H3,mm3060裙座质量m3,kgm3=596x3.06 =1823.76塔体质量m01,kgm01= m1 +m2 +m3=21926.84+876+1823.76=2462759616304172596059606309塔段内件质量m02,kg(浮阀塔盘质量qN=75kg/m2)2120518451844005m03 封头保温层质量，（kg）1081401200220022068续表塔 设 备 质 量 载 荷 计 算计 算 内 容计 算 公 式 及 数 据01122334455顶平台，扶梯质量m04,kg平台质量 qp=150kg/m2 笼式扶梯质量 qF=40kg/m平台质量 n=

37、8 笼式扶梯质量 HF=39m 4080943238717251685操作时塔内物料质量m05,kg9446786552955294272人孔、接管、法兰等附件质量ma,kg按经验取附件质量为：1542311092171014851485充液质量mw,kg118021991314163141631936偏心质量me,kg再沸器：me=4000 14002600 操作质量m0,kg790439319114227722188519824最小质量mmin,kg790344910632130961220912348最大质量mmax,kg790462934319486594777247488自 振 周

38、期 计 算计 算 内 容计 算 公 式 及 数 据塔体内直径Di,mm2000塔体有效厚度e,mm10塔设备高度H,mm40000操作质量mo,kg88778塔设备的自振周期T1,s续表地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算计 算 内 容计 算 公 式 及 数 据01122334455顶各段操作质量mi,kg790439319114227722188519824各点距地面高度hi,mm500200065001500025000350001.12×1048.94×1045.24×1051.84×1063.95×1066.55×106

39、8.83×1063.93×1081.00×10104.18×10108.65×10101.30×10112.686×10111.25×1088.00×1092.75×10113.38×10121.56×10134.29×10139.88×10103.51×10135.25×10157.69×10163.42×10178.50×10171.274×1018A/B2.11×10-7基本振型参

40、与系数2.36×10-31.89×10-20.110.3870.8331.38综合影响系数CZ取Cz=0.5地震影响系数最大值由表5-5 得 (设计烈度8度时)各类场地土的特征周期Tg由表5-6 得Tx=0.3(类场土、近震时)地震影响系数水平地震力0.84037.37948.793976.858336.5612345.17垂直地震影响系数操作质量mo,kg88778当量质量meq,kg取meq=0.75ma=0.75×88778=66583.5底面处垂直地震力3.95×1058.79×1061.24×1083.24×108

41、5.47×1086.94×1081.716×109垂直地震力44.0978.713805.9438077.676.902.077268.73底截面处地震弯矩底截面处地震弯矩续表地震载荷与地震弯矩计算计算内容计算公式及数据01122334455顶截面1-1处地震弯矩.N·mm截面2-2处地震弯矩.N·mm风载荷与风弯矩计算计算内容计算公式及数据01122334455顶各计算段的外径Doi,mm各计算段的外径do,mm400第i段保温层厚度si,mm100管线保温层厚度po,mm100笼式扶梯当量宽度K3400各计算段长度li,mm10002000

42、7000100001000010000操作平台所在计算段长度lo,mm100020007000100001000010000平台数001322各段平台构件的投影面积各计算段长度，A，mm2 009×1053×9×1052×9×1052×9×105操作平台当量宽度K400257.1540360360各计算段的有效直径Dei，mm282426243081336431843184262426242881316429842984各计算段顶截面距地面高度hit1310203040风压高度变化系数根据hit查表5-70.80.81.01

43、.251.421.56体型系数K10.7基本风压值q0,N/m2400塔设备的自振周期T1，s1.751225续表风载荷与风弯矩计算计算内容计算公式及数据01122334455顶脉动增大系数（B类）查表5-82.59脉动影响系数（B类）查表5-80.720.720.720.790.820.85u1.0第i段据型系数根据与u查表5-100.020.020.110.350.661.00各计算段的风据系数1.0471.0471.2051.5731.9872.411各计算段的水平风力,N662.31324.67276.718520.525154.633531.50-0截面的风弯矩.N·mm1

44、-1截面的风弯矩.N·mm偏心弯矩计算内容计算公式及数据偏心质量me，mm4000偏心距e,mm2000偏心弯矩Me，N·mm最大弯矩计算内容计算公式及数据0-0截面1-1截面2-2截面2.21×1092.12×1091.95×1091.52×1091.47×1091.37×109最大弯矩,N·mm2.21×1092.12×1091.95×109续表圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核计算内容计算公式及数据0-0截面1-1截面2-2截面有效厚度,mm10筒体内径,mm2000计算截

45、面以上的操作质量,kg887788798883595设计压力引起的轴向压力1,MPa0055操作质量引起的轴向压力,MPa13.8513.7213.04最大弯矩引起的轴向压力,MPa70.3467.4862.07载荷组合系数K1.2系数A设计温度下材料的许用应力,MPa查表4-9（16MnR,200）得：（Q235-A,200）得：113113170系数B,MPa查表4-12（16MnR,200）得：B=118查表4-12（Q235-A,200）得：B=939393118KB,MPa111.6111.6141.6许用轴向压应力,MPa取以上两者中小值111.6111.6141.6,MPa115

46、.26115.26173.40圆筒最大组合压应力,MPa对内压塔（满足要求）84.1981.2075.11圆筒最大组合拉应力,MPa对内压塔（满足要求）56.4953.76104.03塔设备压力试验时的应力校核计算内容计算公式及数据试验介质的密度（介质为水）,0.001液柱高度H,cm4000液柱静压力,MPa0.408有效厚度,mm10筒体内径,mm2000续表塔设备压力试验时的应力校核计算内容计算公式及数据2-2截面最大质量，kg实验压力，MPa筒体常温屈服点，MPa3452-2截面，MPa372.62-2截面KB，MPa141.6压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力，MPa取以上两者中小值

47、141.6试验压力引起的周向应力，MPa液压试验时：试验压力引起的轴向应力，MPa重力引起的轴向应力，MPa弯矩引起的轴向应力，MPa压力试验时圆筒最大组合应力，MPa液压试验时：（满足要求）（满足要求）裙座轴向应力校核计算内容计算公式及数据裙座有效厚度，mm10裙座筒体内径，mm20000-0截面积，0-0截面系数，KB，MPa111.6，MPa135.6裙座许用轴向应力，MPa取以上两者中小值111.60-0截面最大弯矩，N·mm2.21×1090-0截面操作质量，kg887780-0截面组合应力，MPa检查孔加强管长度，mm120检查孔加强管水平方向的最大宽度bm，mm450检查孔加强管厚度，mm12裙座内直径，mm2000续表裙座轴向应力校核计算内容计算公式及数据1-1截面处裙座筒体的截面积，1-1截面处的裙座筒体截面系数，1-1截面最大弯矩，N·mm2.12×1091-1截面风弯矩，N·mm2.04×1091-1截面以上操作质量，kg879881-1截面以上最大质量，kg1-1截面组合应力，MPa基础环设计计算内容计算公式及数据裙座内径，mm2000裙座外径，mm基础环外径，mm基础环内径，mm基础环伸出宽度b，mm相邻两筋板