二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计

东 北 石 油 大 学

石化装备设计综合实训

题 目 二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计

学 院 机械科学与工程学院 专业班级 过程装备与控制工程11-2 学生姓名 学生学号指导教师

2014年3月21日

东北石油大学课程实训任务书

课程 石油装备设计综合实训 题目 二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计 专业 过程装备与控制工程 姓名 学号 主要内容：

1设计方案的确定及工艺流程的说明和绘制；

2.塔的工艺计算；

3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算；

4.塔内流体力学性能的设计计算、负荷性能图的绘制； 5.塔体的强度校核； 6.绘制塔体装配图。 设计条件

在连续精馏塔中分离二硫化碳和四氯化碳混合液，原料液在泡点下进入塔内，其流量为4000kg/h，组成为0.3（质量分率），馏出液组成为0.90，釜液组成0.025，操作回流比取为最小回流比的1.8倍，操作压强为1atm，全塔操作平均温度为61℃，空塔速度取0.8m/s，板间距取0.4m，全塔效率取60%，试设计此连续精馏塔。 主要参考资料：

[1]GB150-2011，压力容器 [S] .

[2]郑津洋，董其伍，桑芝富.过程设备设计 [M] .北京：化学工业出版社,2010. [3]JB 4710－2005，钢制塔式容器 [S] . [4]SH3098-2011，石油化工塔器设计规范[S].

完成期限 2014年3月21日 指导教师 专业负责人

2014年2月24日

石化装备设计综合实训总结报告 目 录

第1章 工艺综述............................................1 1.1 流程的设计及说明 .................................... 1 1.2 工艺流程图 .......................................... 1 第2章 塔设备的工艺设计....................................2 2.1 已知参数 ............................................ 2 2.2 选塔依据 ............................................ 2 2.3 精馏流程的确定 ...................................... 3 2.4 塔的物料衡算 ........................................ 3 2.5 塔板数的确定 ........................................ 3 2.6 塔工艺条件及物性数据计算 ............................ 5 2.7 精馏塔气液负荷计算 .................................. 8 第3章 塔设备的结构设计....................................9 3.1 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算 ........................ 9 3.2 筛板的流体力学验算 ................................. 13 3.3 塔板负荷性能图 ..................................... 17 3.4 接管设计 ........................................... 21 3.5 塔总高度计算 ....................................... 21 第4章 塔设备的强度校核...................................23 4.1 按设计压力初步确定塔体的厚度 ....................... 23 4.2 确定危险截面位置 ................................... 23

I

石化装备设计综合实训总结报告 4.3 塔的质量载荷计算 ................................... 23 4.4 塔的自振周期计算 ................................... 25 4.5 地震载荷计算 ....................................... 25 4.6 风载荷计算 ......................................... 26 4.7 截面的最大弯矩组合 ................................. 27 4.8 筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核 ............... 29 4.9 筒体和裙座水压试验应力校核 ......................... 30 4.10 基础环设计 ........................................ 31 4.11 地脚螺栓计算 ...................................... 32 第5章 设计结果汇总.......................................34 参考文献..................................................36

II

石化装备设计综合实训总结报告 第1章 工艺综述

1.1 流程的设计及说明

自罐区来的渣油、自预处理装置的加氢尾油和自罐区来的加氢尾油经过速度、温度、压力监测装置，经过自动流量控制、通过管道混合器混合，进入原料油缓冲罐；自一段提升管近入返回线、二段提升管进料返回线、开工循环线、油浆返塔线来的油和开工循环油经过截止阀之后分为两部分，第一部分经过102-100-P-2045-4.0A1-ST

进入原料油缓冲罐，第二部分经过

102-100-P-2045A-4.0A1-ST进入回炼油罐，在原料油缓冲罐中缓冲，其缓冲过程中产生的油气排至102-7-201，沉降后的油经过原料升压泵升压。经过流量自动控制之后作为原料油输送至102-E-205。

自102-T-201来的回炼油进入回炼油罐反应，回炼油罐中产生的油气经过截止阀的控制，其中一部分经102-100-P-2046-4.0A1-HI流入102-T-201，另一部分经102-100-P-2046A-4.0A1-PP至管P-2016其中产生的回炼油通过温度和速度的监测，一部分通过截止阀至管P-2037，另一部分回炼油通过回炼油泵升压之后分为两部分，其中一部分通过流量自动控制系统输送至102-T-201，另一部分回炼油通过截止阀控制与来自FL0-5001的冲洗油混合后经过换热器降温并通过温度观测装置达到一定温度标准之后分两部分流出，第一部分经过流量自动控制系统进入102-T-201，第二部分经过流量控制装置之后流入管P-2011，此时来自102-E-205的原料油进入换热装置作为冷凝液，被加热之后与来自FL0-5001的冲洗油混合流入至102-E-206。

在换热过程中，被冷凝的回炼油的温度作为传送量通过温度检测控制系统影响原料油的流量，当被冷凝的回炼油的温度高于标准温度，原料油经过换热器时回炼油冷凝，若被冷凝的回炼油的温度低于标准温度，原料油不经过换热器直接被排至102-E-206.

1.2 工艺流程图

见分馏部分汽提塔及柴油冷却部分工艺管道及仪表流程图

1

石化装备设计综合实训总结报告 第2章 塔设备的工艺设计

2.1 已知参数

主要基础数据:

表2-1 二硫化碳和四氯化碳的物理性质

项目 二硫化碳 四氯化碳 分子式 CS2 CCl4 分子量 76 154 沸点?C? o密度g/cm3 1.260 1.595 ??46.5 76.8 表2-2 液体的表面压力σ (单位:mN/m)

温度?C? o46.5 28.5 23.6 58 26.8 22.2 76 24.5 20.2 二硫化碳 四氯化碳 表2-3 常压下的二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据

液相中二硫化碳摩尔分率x 0 0.0296 0.0615 0.1106 0.1435 0.2580 气相中二硫化碳摩尔分率y 0 0.0823 0.1555 0.2660 0.3325 0.4950 液相中二硫化碳摩尔分率x 0.3908 0.5318 0.6630 0.7574 0.8604 1.0 气相中二硫化碳摩尔分率y 0.6340 0.7470 0.8290 0.8790 0.9320 1.0 2.2 选塔依据

工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。对于一个具体的分离过程，通常按以下五项标准进行综合评价：

(1) 通过能力大，即单位塔截面能够处理得气液负荷高； (2) 塔板效率高； (3) 塔板压降低； (4) 操作弹性大；

(5) 结构简单，制造成本低。

而筛板塔是现今应用最广泛的一种塔型，设计比较成熟，具体优点如下：

2

石化装备设计综合实训总结报告 (1) 结构简单、金属耗量少、造价低廉。 (2) 气体压降小、板上液面落差也较小。

(3) 塔板效率较高， 改进的大孔筛板能提高气速和生产能力，且不易堵塞塞孔。

2.3 精馏流程的确定

二硫化碳和四氯化碳的混合液体经过预热到一定的温度时送入到精馏塔，塔顶上升蒸气采用全凝器冷若冰霜凝后，一部分作为回流，其余的为塔顶产品经冷却后送到贮中，塔釜采用间接蒸气再沸器供热，塔底产品经冷却后送入贮槽。

2.4 塔的物料衡算

(1) 料液及塔顶塔底产品含二硫化碳的质量分数

xF?0.46 xD?0.95 xW?0.05

(2) 平均分子量

MF?0.46?76?(1?0.46)?154?118.12kg/molMF?0.95?76?(1?0.95)?154?79.9kg/molMF?0.05?76?(1?0.05)?154?150.1kg/mol(3) 物料衡算 每小时处理摩尔量

F?4000?33.86kmolh

0.46?76?0.54?154

总物料衡算 易挥发组分物料衡算 联立以上三式可得：

D?W?F 0.9D5?0.W0?5 40.FD?15.43kmolhW?18.43kmolh

F?33.86kmolh2.5 塔板数的确定

(1) 根据二硫化碳和四氯化碳的气液平衡数据作出x-y图,如图2-1所示 (2) 进料热状况参数 q =1

3

石化装备设计综合实训总结报告 (3) q线方程xq?xF?0.46

(4) 最小回流比Rmin及操作回流比R

因为是泡点进料，对于二硫化碳与四氯化碳混合液，由相平衡数据可得到不同的相对挥发度

0.0296?1=0.0823??1=2.931+??1?1??0.02960.8604?2=0.932??2=2.231???2-1??0.8604?=11 ??1+?2?=?2.93?2.23?=2.5822?x2.58?0.46yq???0.691????1?x1??2.58?1??0.46xD?yqyq?xq?0.95?0.690.26??1.130.69?0.460.23Rmin?取操作回流比

R?1.8Rmin?1.8?1.13?2.034

精馏段操作线方程

XR2.0341 yn?1?x?D?xn??0.95?0.67xn?0.313

R?1R?12.034?12.034?1LR=DL?RD?2.034?15.43?31.385 L??L?F?31.385?33.86?65.245

提馏段操作线方程

65.24518.43??1?????0.02 ymxm?0.05?1.394xm65.245?18.4365.245?18.43利用图解法求得理论板层数，理论10层，第6级为加料板，故精馏段理论版层数为5，因为再沸器相当于一层理论板，故提馏段理论板层数为4。

5精馏段塔板数N精?=8.33，即取为9层

0.64=6.67，即取为7层 提馏段塔板数N提?0.69=15，即取为16层 全塔实际板数Np?0.6

4

石化装备设计综合实训总结报告

xD

y

xW

图2-1 理论板层数的图解法

xD

2.6 塔工艺条件及物性数据计算

(1) 操作压强的计算Pm

塔顶压强：PD=101.3取每层塔板压降△P=0.9kPa 则： 进料板压强：PF=101.3+9?0.9=109.4kPa

塔釜压强：Pw=101.3+16?0.9=115.7kPa

101.3?109.4精馏段平均操作压强：Pm=?105.35kPa

2109.4?115.7'提馏段平均操作压强：Pm??112.55kPa

2(2) 操作温度的计算

近似取塔顶温度为46.5℃，进料温度为58℃，塔釜温度为76℃

t?t46.5?58精馏段平均温度tm(精)=DF??52.25℃

22t?t58?76提馏段平均温度 tm(提)?WF??67℃

22(3) 平均摩尔质量计算

塔顶摩尔质量的计算：由xD=y1=0.95，查平衡曲线，得x1=0.897；

5

石化装备设计综合实训总结报告 MVDm?0.95?76?(1?0.95)?154?79.9kg/kmol MLDm?0.897?76?(1?0.897)?154?84.03kg/kmol；

进料摩尔质量的计算：由平衡曲线查得，xF=0.46，yF=0.693；

MVFm?0.693?76?(1?0.693)?154?99.95kg/kmol； MLFm?0.46?76?(1?0.46)?154?118.12kg/kmol；

塔釜摩尔质量的计算：由平衡曲线查得，xW=0.05，yW=0.13；

MVWm?0.13?76?(1?0.13)?154?143.86kg/kmol MLWm?0.05?76?(1?0.05)?154?150.1kg/kmol

精馏段平均摩尔质量：

79.9?99.95MVm(精)??89.93kg/kmol284.0?3118.12 olMLm(精)??101.08kg/；km2提馏段平均摩尔质量：

；

99.95?143.86?121.91kg/kmol；

2118.12?150.1MLm(提)??134.11kg/kmol；

2(4) 平均密度计算：?m

MVm(提)?

表2-4 不同温度下CS2-CCl4的密度及质量分数列表

位置温度?C? oρ?CS2??kg/m3? 1224 1206 1177 ρ?CCl4??kg/m3? 1543 1508 1485 塔顶 46.5 进料口 58 塔釜 76 ①液相密度：

Ⅰ塔顶部分 依下式：

??1?A?B（?为质量分率） (2-1) ?Lm?LA?LB其中?A=0.9，?B=0.1；

1?LDmⅡ 进料板处 由加料板液相组成 其中?AF=0.3得?BF=0.7；

1?0.90.1???LDm?1.25?103kg/m3； 12241543?LFmⅢ 塔釜处液相组成

?0.30.7???LFm?1.4?103kg/m3； 126015086

石化装备设计综合实训总结报告 其中?AW=0.025，得?BW=0.975；

1?LWm故精馏段平均液相密度：

?0.0250.975???LWm?1.48?103kg/m3； 117714851.25?103?1.4?103?Lm(精)??1325kg/m3；

2提馏段的平均液相密度：

?Lm(提)② 气相密度?Vm：

1.4?103?1.48?103??1440kg/m32；

Ⅰ精馏段的平均气相密度 ?Vm(精)?pmMVm(精)RT精?105.35?89.93?3.502kg/m3

8.314?(52.25?273.15)Ⅱ提馏段的平均气相密度

?MVm(提)pm112.55?121.91 ?Vm(提)???4.852kg/m3

RT提8.314?(67?273.15)⑸ 液体平均表面张力?m的计算

表2-5 不同温度下CS2-CCl4的表面张力

位置温度?C? oσ?CS2??mN/m? 28.416 26.759 24.089 μB=0.64?mN/m? 23.669 22.286 20.067 塔顶 46.5 进料口 58 塔釜 76 液相平均表面张力依下式计算，

?Lm??xi?i (2-2)

i?1n① 塔顶液相平均表面张力的计算 由tD=46.5℃查手册得：

?LDm?0.897?28.416??1?0.897??23.669?27.927mN/m；

② 进料液相平均表面张力的计算 由tF=58℃查手册得：

?LFm?0.46?26.759?(1?0.46)?22.286?24.344mN/m；

③ 塔釜液相平均表面张力的计算 由tW=76℃查手册得：

?LWm?0.05?24.089?(1?0.05)?20.067?20.268mN/m；

则精馏段液相平均表面张力为：

?m(精)?27.927?24.344=26.136mN/m

27

石化装备设计综合实训总结报告 提馏段液相平均表面张力为：

24.344?20.268?m(提)?=22.306mN/m

2?⑹ 液体平均粘度的计算Lm 液相平均粘度依下式计算，

(2-3)

塔顶液相平均粘度的计算，由tD=46.5℃查手册得：

?Lm??xi?i?A?0.33mPas，?B?0.71mPas；

?LDm?0.897?0.33??1?0.897??0.71?0.369mPas；

进料板液相平均粘度的计算：由tF=58℃手册得：

?A?0.28mPas，?B?0.64mPas；

?LFm?0.46?0.28??1?0.46??0.64?0.474mPas；

塔釜液相平均粘度的计算： 由tW=76℃查手册得：

?A?0.25mPas，?B?0.51mPas；

?LWm?0.05?0.25??1?0.05??0.51?0.497mPas

2.7 精馏塔气液负荷计算

⑴ 精馏段

V?(R?1)D?(2.034?1)?15.43?46.815kmol/h

VMVm(精)46.815?89.93Vs?==0.334m3/s

3600?Vm(精)3600?3.502L?RD?2.034?15.43?31.385kmol/h LMLm?精?31.385?101.08Ls?==0.665?10?3m3/s

3600?Lm?精?3600?1325Lh=3600?0.665?10-3=2.394m3/h

⑵ 提馏段：

V??V?46.815kmol/h V?MVm?提?46.815?121.91Vs??提????0.327m3/s

3600?Vm?提?3600?4.852L'=L+F=31.385+33.86=65.245kmol/h L?MLm?提?62.245?134.11Ls????1.688?10?3m3/s 3600?Lm?提?3600?1400??3600?1.688?10?3?6.076m3/h Lh8

石化装备设计综合实训总结报告 第3章 塔设备的结构设计

3.1 塔和塔板的主要工艺尺寸的计算

⑴ 塔径D

板间距HT=0.4m,取板上液层高度HL=0.07m 故： ① 精馏段：

已知全塔空塔气速为0.8m/s 按下式计算塔径

D=4VS (3-1) πu1212所以塔径D

?4V??4?0.334?D=?s?????0.729m

?u3.14?0.8????将塔径圆整为0.8m

则塔的横截面积

3.14?0.82AT???0.502m2

44?D2② 提馏段：

已知全塔空塔气速为0.8m/s 所以塔径D

?4V??4?0.327?D=?s?????0.722m

?u3.14?0.8????将塔径圆整为0.8m

1212则塔的横截面积为

AT??D24=0.502m2⑵ 溢流装置 如下：

① 精馏段：

Ⅰ 溢流堰长lw：取堰长lw=0.7D，即

采用单溢流、弓形降液管、平形受液盘及平形溢流堰，不设进流堰。各计算

lw?0.7?0.8?0.56m

Ⅱ 出口堰高hw

9

石化装备设计综合实训总结报告 由lW/D=0.7,

Lh2.394??10.20m，查手册知：E为1.02 2.52.5lW0.56依下式得堰上液高度：

hOW?2.84Lh23E() (3-2) 1000lw则有

hOW?2.841000E(Lhl)23?2.84?1.02?(2.394)23?0.0076m； w10000.56堰高hW依下式计算 hW?hL?hOW 则有

hW?hL?hOW?0.07?0.007?60.；06

Ⅲ 降液管宽度Wd与降液管面积Af 由lw/D=0.7查手册得

WdD?0.15 AfA?0.091 T故

Wd=0.15D=0.15 ?0.8=0.12m；

Af?0.09A1T?0.?091?0.5022；0. 046m降液管内液体的停留时间依下式计算

??AfHTL S ??AfHTL?0.04?6066?5?13?.4027.67，s S0.停留时间??5s，故降液管尺寸符合要求 Ⅳ 降液管底隙高度h0

取液体通过降液管底隙的流速u0=0.08m/s， 降液管底隙高度h0依下式计算，

hLS0?l Wu0hLS0.665?10?30?l?0.56?0.08?0.0148m

Wu0取h0?0.02m ② 提馏段：

10

(3-3)

(3-4)

(3-5)

(3-6) (3-7)

石化装备设计综合实训总结报告 Ⅰ 溢流堰长lW?：取lW?=0.7D?，即： lW??0.7?0.8?0.56m；

Ⅱ 出口堰高h'w

由 l'D?0.7，L'W/h6.076l'?2.5?25.89m查手册知E为1.03 w0.56堰上液高度：

'2.84L'how?1000E(h232.846.07623l')??1.03?(0.56)?0.0143m；

w1000hW??0.07?0.0143?0.0557m； Ⅲ 降液管宽度W''d与降液管面积Af 有l''W'w/D=0.7查手册得d?0.15，A'fD'A'?0.091；

T故：

Wd?=0.15D=0.15?0.8=0.12m;

A?0.046m2f?0.091?0.502?

Ⅳ 降液管底隙高度h'0

??A'fHT0.046?0.4L'?1.688?10?3?10.9s s停留时间??5s，故降液管尺寸合理

取液体通过降液管底隙的流速u0=0.08m/s 降液管底隙高度h'0

h'L's1.688?10?30?l'?0.56?0.08?0.0377m

wu0⑶ 塔板布置

取边缘区宽度Wc=0.035m ,安定区宽度Ws=0.065m ① 精馏段：依下式计算开孔区面积

A?2?2?1x???2??xR?x2?180RsinR?? 其中

x?D2?(W?W0.8ds)?2?(0.12?0.065)?0.215mR?D2?W0.8c?2?0.035?0.365m故:

2A22a?2[0.2150.365?0.215???0.365180?arcsin0.215]?0.295m20.365; 11

(3-8)

东北石油大学石化装备设计综合实训成绩评价表

课程名称 题目名称 学生姓名 序号 评价项目 工作量、工作态度和出勤率 石化装备设计综合实训 二硫化碳-四氯化碳连续精馏塔设计 学号 指导教师姓名 林玉娟 丁宇奇 职称 满分 教授 讲师 评分 指 标 按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。 课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问1 20 2 课程设计质量 题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。 45 3 4 总分 创新 答辩 工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。 能正确回答指导教师所提出的问题。 5 30 评语： 指导教师： 年 月 日

石化装备设计综合实训总结报告 采用椭圆封头，公称直径800mm，总深度225mm，内表面积0.7566m3，直边段高度h为25mm

封头高度

H1?H?h?225?25?250mm

⑵ 塔顶空间 塔顶间距

HD?2HT?2?0.4?0.8m

安装除沫器后选取塔顶空间1.1m ⑶ 塔底空间

釜液停留5min,塔底页面至下一层塔板间距为1m。

塔底贮液量-封头容积5?1.688?10?3?60?0.0796HB??1.5=+1.5=2.35m

塔横截面积0.502⑷ 进料板处板间距

进料板处安装防冲设施，取进料板处板间距HF?800mm ⑸ 裙座

考虑到再沸器，取裙座高度H2?2m ⑹ 人孔

一般每隔6~8层塔板设一个人孔，取人孔直径450mm，本塔中共有16块塔板，需设置2个人孔，在设置人孔处的板间距设为HP?600mm

⑺ 塔体总高度

H??16?1?1?2??0.4?0.8??2?0.6?2.35?1.1?0.25?0.2?12.3m

22

石化装备设计综合实训总结报告 第4章 塔设备的强度校核

4.1 按设计压力初步确定塔体的厚度

取它的设计压力为0.2MPa，设计温度小于100℃，圆筒内径Di=800mm，取圆筒材料为Q245，腐蚀余量C2取为2mm，焊接接头系数??0.85。设计温度下Q245的需用应力，????147MPa，同体积算厚度按下式计算

t??则有

PcDi2?????PcPcDit (4-1)

??2?????Pct?0.2?800?0.64mm

2?147?0.85?0.2加上厚度附加量并圆整，还应考虑多种载荷作用，以及制造运输，安装等等因素，取筒体，封头和裙座的名义厚度?n均为8mm，?e=?n?c?8?2?6mm

4.2 确定危险截面位置

塔的危险截面为，裙座基底0-0截面；裙座人孔处1-1截面；裙座与塔体焊缝处2-2截面

4.3 塔的质量载荷计算

⑴ 塔壳和裙座的质量 ① 圆筒质量

塔体圆筒总高度为：H0?10.1m m1???42D0?Di2H0?钢=??0.816?42?0.82?10.1?7.85?103?1609.25kg

?② 封头质量

查得DN800mm，壁厚8mm的椭圆形封头的质量为47.11kg，则

m2?47.11?2?94.22kg

③ 裙座质量

选用的是圆筒形裙座，所以裙座质量 m3???42D0?Di2Hs?钢????0.81642?0.82?2?7.85?103?318.66kg

?m01?m1?m2?m3?1609.25?94.22?318.66?2022.13kg

⑵ 塔内构件质量

23

石化装备设计综合实训总结报告 查表得浮阀塔盘单位质量为75kg/m2

44⑶ 人孔、法兰、接管与附属物质量

m02=?Di2?Np?75???0.82?16?75?602.88kg

ma?0.25m01?0.25?2022.13?505.53kg

?为封头保温层质量，取塔体保温层厚度为100mm ⑷ 保温材料质量 m03?4??22????0.81?6?2?0?.10.?816?1?0.?1?300?20.?1?5050.0796? 4?

?914.04kg?为封头保温层质量，???V2?V1??2，V1为不加保温层Di?800mm的式中m03m03封头容积，查表得V1=0.0796m3，V2为加保温层后Di?1000mm的封头容积，查表得V2=0.1505m3

⑸ 平台、扶梯质量

m03=??22??D?2??0s??D0H0?2?2m03

?24??122???0.816?2?0.1?2?0.9???0.816?2?0.1????2?150?40?12.3?2 4?

?1304.19kgqp为平台单位质量为150kg/m2；HF为12.3m；式中，B为平台宽度，取B=0.9m，

qF为笼式扶梯单位质量，为40kg/m，n为平台数量

m04=??122?D0?2?s?2B???D0?2?s???nqP?qFHF

⑹ 操作室塔内物料质量

44????0.82?0.07?16?1382.5??0.82?0.85?1382.5?0.0796?1382.5 4 4=1478.35kg⑺ 充水质量

?mw?Di2H0?w?2Vf?w

4? ??0.82?0.85?10.1?1000?2?0.0796?1000?5233.44kg

4⑻ 全塔操作质量

m0?m01?m02?m03?m04?m05?ma

?2022.13?602.88?914.04?1304.19?1478.35?505.53

?6827.12kg⑼ 全塔最小质量

m05=?Di2hLNp?L??Di2h0?L?Vf?L

24

石化装备设计综合实训总结报告 mmin?m01?0.2m02?m03?m04?ma

?2022.13?0.2?602.88?914.04?1304.19?505.53?4866.47kg⑽ 全塔最大质量

mmax?m01?m02?m03?m04?ma?mw

?2022.?1360?2.88?914.04?130?4.19

?10582.21kg50

4.4 塔的自振周期计算

塔的基本自振周期由下式计算

T1?90.33Hm0H?103 (4-2) t3E?eDi则有

T1?90.33Hm0H6827.12?123003?10?90.33?12300??103?0.42s t353E?eDi1.9?10?6?8004.5 地震载荷计算

⑴ 地震影响系数

一阶振型地震影响系数：由表查得?max?0.08（设防烈度7度，设计基本地震加速度0.1g），由表查得Tg?0.55s，取一阶振型阻尼比?1=0.01，

由式

0.05??1 (4-3)

0.5?5?10.05??10.05?0.01=0.9?=0.973

0.5?5?10.5?5?0.01?=0.9?得

?=0.9?由式

?1?0.02??0.05??1? (4-4)

8得

?1?0.02??0.05??1??0.02??0.05?0.01??0.025

88由式

?2?1?得

0.05??1 (4-5)

0.06?1.7?125

石化装备设计综合实训总结报告 0.05??10.05?0.01?1??1.519

0.06?1.7?10.06?1.7?0.010.1＜T1＜Tg，所以?1??2?max?1.519?0.08?0.122

?2?1?⑵ 地震弯矩

等直径，等厚度塔式容器的任意截面1-1和底截面0-0的基本振型地震弯矩分别按式

1?1ME1?0?0及 ME18?1m0g10H3.5?14H2.5h?4h3.5 (4-6) 2.5175H16??1m0gH (4-7) 35??则有

0?0ME1?16?1m0gH 3516??0.122?6827.12?9.81?12.3 35?45943.43N?m 8?1m0g1?13.52.53.5ME?10H?14Hh?4h??1175H2.58?0.122?6827.12?9.813.52.53.5 =10?12.3?14?12.3?0.8?4?0.8??2.5175?12.3 =41761.25N?m8?1m0g2-2ME?10H3.5?14H2.5h?4h3.5?12.5?175H8?0.122?6827.12?9.81 =10?12.33.5?14?12.32.5?2?4?23.5? ?2.5175?12.3 =35516.62N?m4.6 风载荷计算

将塔在高度方向上直接视为1段 ⑴ 风力计算

① 风振系数 因为塔高H＜20m，所以风振系数取K2i?1.7

② 有效直径 设笼式扶梯与塔顶管线呈90°，则Dei取下式计算值中的较大者

Dei?D0i?2?si?K3?K4 (4-8)

Dei?D0i?2?si?K4?d0?2?ps (4-9) 取式中塔和管线的保温层厚度?si??ps?100mm，塔顶管线外径d0?194mm，

K3?400mm，取K4=600mm，则有效直径

Dei?D0i?2?si?K3?K4=816?2?100?400?600=2016mm

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