塔器强度校核
强度校核的基本步骤
强度校核的基本步骤强度校核是工程设计中非常重要的一环，它可以确保设计的结构在使用中具备足够的强度和承载能力，保证结构的安全性。
本文将介绍强度校核的基本步骤，帮助读者了解如何进行强度校核。
1. 确定设计目标和要求强度校核的首要任务是明确设计目标和要求。
根据工程的具体情况，确定结构的使用要求、载荷条件、安全系数等参数。
这些参数将直接影响强度校核的结果，因此必须准确明确。
2. 确定结构模型在进行强度校核之前，需要确定结构的模型。
根据设计要求和结构形式，选择适当的数学模型或者三维模型进行分析。
对于简单的结构，可以使用经验公式进行计算，对于复杂的结构，可以使用有限元分析等方法进行模拟。
3. 确定载荷条件载荷条件是强度校核中非常重要的一步。
根据设计要求和结构的使用情况，确定结构所受到的各种静载荷、动载荷、温度载荷等。
这些载荷将作为输入参数，用于后续的计算。
4. 计算内力在强度校核中，需要计算结构各个截面的内力。
根据结构的受力特点和载荷条件，利用静力学原理计算结构各个截面的受力情况。
可以通过手算、数值计算或者专业软件进行计算。
5. 选择材料参数强度校核中还需要选择合适的材料参数。
根据结构的材料特性、设计要求和强度标准，选择适当的材料参数。
这些参数包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。
6. 进行强度校核计算在完成前面的准备工作后，可以进行强度校核的计算。
根据结构的受力情况、材料参数和强度标准，计算结构各个截面的强度。
可以使用手算、数值计算或者专业软件进行计算。
7. 比较计算结果和要求强度校核的结果需要与设计要求进行比较。
根据结构的使用要求和安全系数，判断结构是否满足强度要求。
如果计算结果小于设计要求，说明结构强度不足，需要进行优化设计或者调整结构参数。
8. 进行验算和优化完成强度校核后，还需要进行验算和优化。
通过对结构的各个截面进行验算，验证校核结果的准确性。
如果发现问题，可以进行调整和优化，确保结构的强度和安全性。
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！
塔设备计算机辅助强度计算及校核
图 ２ 材 料 许 用 应 力 的 选 取
图 １ 简体、 封头壁厚计 算
需要指 出的是 ， 进行壁 厚计算时需要 用到设计压力 ， 而界 面 中用 户输入 的是工作压力 ， 设计 压力 的确定是根据工作压力
收 稿 日期 ：０ ７ ０ — ３ ２ ０ — ８ ２
图 ３焊 缝系数 的选取
起的圆筒轴 向应力校核 ， 裙座壳轴 向应力校核及塔器压力试验 时的应力校核 。为了便于操作 ， 本软件将 塔体各危险截面的校
测比例后单击“ 确定 ” 后显示结果 ， 并在图 １ 所示界 面 自动显示 查 询结果 。采用这种查询方式 ， 避免 了用户另外查 阅资料 的麻 烦， 给用户 的操作带来了极大 的方便。 封头包括标准椭 圆封头 、 锥形封头 、 碟形封头等型式 。 封头 参数的确定由两种方式 ， 一种方式是根据用户输入 的参数直接 由公式计算 ， 并将结果显示在相应的文本框 中。另一种是采用 与确定材料许用应力相 同的方 式将 国家标准规定 的封 头的相
１ 塔设 备计 算机 辅助 强度 计算
１１ 简体 、 ． 封头的壁厚计算 进行简 体厚度计算需要先 在如图 １ 所示对 话框 中输 入相 关参数 ， 如工作压力 、 简体直径等 ， 然后单 击“ 确定” 钮 ， 按 程序 开始简体壁厚计算 ， 并将计算结果显示 出来 。同样 ， 单击“ 上封 头 ” 下封头 ” 或“ 也可 以在此界 面中很方便 的得 到上 、 下封 头的
作者简介 ： 吴俊飞（ ９ ８ ） ， １６ 一 男 青岛科 技大学研 究生处副处 长 ， 学博 士， 工 副教授 ， 硕士生导师， 主要研究方向 ： 化工设备安全技术 ， 高压技术 ； 超
付 平（ ９ １ ）女 ， １７ 一 ， 青岛科 技大学 机电学院 ， 硕士 ， 授， 副教 主要研究方 向： 计算机辅助参数化设计 。
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。
塔架强度校核2
3MW 塔架强度校核一、塔架总体参数：见图纸二、机组载荷分析暴风51m/s 时，风向横向吹，风机停车工况载荷载荷计算按blade 软件提供的载荷进行。
根据报告可知：对应各段法兰接合面的最大弯矩M XY 如下：第一节底部:95382KNM 第一节顶部:77236KNM 第二节顶部:56819KNM 第三节顶部:32762KNM 第四节顶部:9780KNM第一部分：塔壁强度校核（一）受力分析1、如图剪力Q=P 风阻弯矩：Mxy 扭矩Mn压力P=机舱全重+风轮全重+分析截面上部分自重，2、工作应力:为复杂应力状态A ：弯曲应力σw =Mxy/WB ：剪应力：由二部分组成，一是纯剪力Q 产生的，另一个是纯扭矩Mn 产生的，最大时为二者的迭加，即τ=τ1+τ2=2Q/A 环+Mn/Wn C:压应力σ=P/A环综合：最大剪应力为τmax =τ1+τ2，发生位置为4；最大压应力为σmax =σ+σw发生位置为1。
综合上述应用第四强度理论：当量应力σdl =≤[σ]223τσ+由于以上应力最大时不同时发生在相同位置，因此计算时按不同工况及部位进行简化。
对于筒壁这里以弯矩Mxy 引起的应力σw 进行筒壁最大安全抗弯能力计算，以简化计算，计算公式：Mmax=W 弯[σ]这里：W 弯为塔筒抗弯截面模量，，D 为⎟⎠⎞⎜⎝⎛−−=⎟⎠⎞⎜⎝⎛−4343)2(132)(132D e D D D d D ππ塔筒外径，e 为塔架壁厚，[σ]为塔壁材料的安全许用应力,等于σs /n,n 为安全系数。
安全系数的选取：根据通用机械手册关于安全系数选择的要求，考虑塔筒工作的条件，如高低温、静载、周期与极端载荷交互影响，材料结构焊接，底部开门等影响和其严格的安全要求，及以上公式简化，故取安全系数n=3~4,计算中取3.5,由于塔筒材料选用Q345D，可知其σs=500MPa=500(N/mm2),[σ]=143(N/mm2)进行计算。
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
《输电线路基础》第5章-杆塔强度校核-第五节-铁塔构件内力的计算.
图5-5-2 单斜材平面桁架内力计算图
由于桁架主材坡度
所以
0 用Ⅰ-Ⅰ线截开U1、U2、s5三个构件，按照上述方法，取 M A ，即
Hale Waihona Puke 求得U1 PH 5 5 8.5034kN (受压) b6 cos 3.0 0.98
同理，取占 M 0 0
可得
U2
5 4 7.8493 kN (受拉 ) 2.6 0.98
所以，采用截面法时，一次截取未知内力的构件数不得超过三个。 求任意一个构件的内力时，取另外两个构件的交点为力矩中心。 如果截取的构件多于三个，但是除拟求内力的构件外，其余各构 件都交汇在一点，那么就取这一交点为力矩中心。
这样，在 M 0 的方程式里只有一个未知数，能够很快地求出拟 求的构件内力。 截面法的优点是，一次能求出桁架内任意构件的内力，而不必计 算其它各构件的内力，因此在铁塔的计算中广泛采用截面法。 利用截面法求构件内力的步骤： (1)将桁架截为两部分，截断桁架时，要在截断面内包括拟求内力的 构件，同时将未知内力的构件交汇于一点。 (2)将桁架另一部分舍去并用构件的内力代替舍去部分对留下部分的 作用。同时假定所有构件受拉，就是说，其内力的方向是离开节点 的。 (3)在求某一构件内力时，取其余各构件的汇交点作为力矩中心，并 写出作用在留下部分桁架上诸力的力矩平衡方程式。 (4)从列出的方程式中，如果算出的各构件内力是正值(+)的，那么 表示该构件受拉，如果是负值(-)，则表明构件受压。
上式中的r1为自O点至斜材s3的垂直距离，用作图法求得。 交点0的距离a可按下式计算。 (5-5-4)
例题5-5-1 如图5-5-2所示的单斜材平面桁架，水平作用力P=5kN， 试求主材U1～U5和斜材s1～s5的内力。 【解】 由式(8-6)可得水平力P的作用点到主材 交点0的距离a为
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上封头校核计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011
计算条件椭圆封头简图
计算压力P c 0.13 MPa
设计温度 t 145.00 ︒ C
内径D i 7000.00 mm
曲面深度h i 1500.00 mm
材料 Q345R (板材)
设计温度许用应力[σ]t 183.20 MPa
试验温度许用应力[σ] 185.00 MPa
钢板负偏差C1 0.30 mm
腐蚀裕量C2 2.00 mm
焊接接头系数φ 0.85
压力试验时应力校核
压力试验类型液压试验
试验压力值P T = 1.25P c
t]
[
]
[
σ
σ= 0.1650 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过的应力[σ]t[σ]T≤ 0.90 σs = 292.50MPa
试验压力下封头的应力σT =
φ
δ
δ
.
2
)
5.0
.(
e
e
i
T
KD
p+= 37.18
MPa
校核条件σT≤[σ]T
校核结果合格
厚度及重量计算
形状系数 K =
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎪
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
2
i
i
2
2
6
1
h
D = 1.2407
计算厚度δ
h =
KP D
P
c i
t
c
205
[].
σφ- = 3.68
mm
有效厚度δeh =δnh - C1- C2= 22.70mm 最小厚度δmin = 21.00mm 名义厚度δnh = 25.00mm 结论满足最小厚度要求
重量9546.41 Kg
压力计算
最大允许工作压力
[P w]=
2
05
[]
.
σφδ
δ
t
e
i e
KD+= 0.81293
MPa
结论合格
下封头校核计算计算单位中航一集团航空动力控制系统研究所计算所依据的标准GB 150.3-2011
计算条件椭圆封头简图
计算压力P c 0.15 MPa
设计温度 t 145.00 ︒ C
内径D i 7000.00 mm
曲面深度h i 1500.00 mm
材料 Q345R (板材)
设计温度许用应力[σ]t 183.20 MPa
试验温度许用应力[σ] 185.00 MPa
钢板负偏差C1 0.30 mm
腐蚀裕量C2 2.00 mm
焊接接头系数φ 0.85
压力试验时应力校核
压力试验类型液压试验
试验压力值P T = 1.25P c
t]
[
]
[
σ
σ= 0.7489 (或由用户输入)
MPa
压力试验允许通过的应力[σ]t[σ]T≤ 0.90 σs = 292.50MPa
试验压力下封头的应力σT =
φ
δ
δ
.
2
)
5.0
.(
e
e
i
T
KD
p+= 168.78
MPa
校核条件σT≤[σ]T
校核结果合格
厚度及重量计算
形状系数 K =
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎪
⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
+
2
i
i
2
2
6
1
h
D = 1.2407
计算厚度δ
h =
KP D
P
c i
t
c
205
[].
σφ- = 4.20
mm
有效厚度δeh =δnh - C1- C2= 22.70mm 最小厚度δmin = 21.00mm 名义厚度δnh = 25.00mm 结论满足最小厚度要求
重量9546.41 Kg
压力计算
最大允许工作压力
[P w]=
2
05
[]
.
σφδ
δ
t
e
i e
KD+= 0.81293
MPa
结论合格
内压圆筒校核 计算单位 中航一集团航空动力控制系统研究所
计算所依据的标准
GB 150.3-2011
计算条件
筒体简图
计算压力 P c 0.14 MPa
设计温度 t 145.00 ︒ C 内径 D i 7000.00
mm 材料
Q345R ( 板材 ) 试验温度许用应力 [σ]
189.00 MPa 设计温度许用应力 [σ]t
189.00 MPa 试验温度下屈服点 σs 345.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.30 mm 腐蚀裕量 C 2 2.00 mm
焊接接头系数 φ
0.85
厚度及重量计算
计算厚度 δ = P D P c i
t c 2[]σφ- = 3.04
mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 13.70 mm 名义厚度 δn = 16.00 mm 重量
160562.78
Kg
压力试验时应力校核
压力试验类型 液压试验
试验压力值 P T = 1.25P [][]
σσt = 0.7489 (或由用户输入)
MPa 压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 310.50
MPa
试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 225.54 MPa
校核条件 σT ≤ [σ]T 校核结果
合格
压力及应力计算
最大允许工作压力 [P w ]= 2δσφ
δe t i e []()D += 0.62760
MPa 设计温度下计算应力 σt
= P D c i e e
()
+δδ2= 35.66 MPa [σ]t
φ 160.65 MPa
校核条件 [σ]t
φ ≥σt
结论 合格。