完全焊透的对接焊缝和T形连接焊缝设计计算书
Ⅰ.设计依据:
《钢结构设计手册上册》（第三版）
《钢结构设计规范》 GB 50017-2003
Ⅱ.计算公式和相关参数的选取方法
一、焊缝质量等级的确定方法：
焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质星等级：
1在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为：1）作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受压时应为二级；
2）作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。
2不需要计算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应予焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。
3重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车衔架上弦杆与节点板之间的T形接头焊缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝.其质量等级不应低于二级。
4不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为：
1）对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50 t的中级
工作制吊一车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级；
2）对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。
——(GB50017—2003 7.1.1)
二、焊缝连接计算公式
1、完全焊透的对接接头和T形接头焊缝计算公式
1）在对接接头和T形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其强度应按下式计算：
拉应力或压应力：c t w
f f tl 或≤=σ ( GB 50017-2003 7.1.2 -1) 参数：N ——轴心拉力和轴心压力（N ）；
w l
——焊缝计算长度，为设计长度减2t （有引弧板时可不减）（mm ）； t ——对接接头中连接件的较小厚度；T 形接头中为腹板的厚度（mm ）；
w c w t f f 、——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值（查表2-5可得）（N/mm 2
）；
2）在对接接头和T 形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝或对接与角接组合焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。但在同时受有较大正应力和剪应力处(例如梁腹板横向对接焊缝的端部)，应按下式计算折算应力：
w t f 1.132
21≤+τσ (GB55017—2003 7.1.1.2-2)
注:1当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合,当tg θ≤1.5时焊缝的强度可不计算.
2 当对接焊缝和T 形对接焊缝与角接组合焊缝无法采用引弧板和引出板施焊时每条焊缝的长度计算时应减去2t
附表1-1 焊缝的强度设计值
注：1. 自动焊和半自动焊所采用的焊丝和焊剂，应保证其熔敷金属的力学性能不低于《埋弧焊用碳钢焊丝
和焊剂》GB/T 5293—1999和《低合金钢埋弧焊用焊剂》GB/T 12470—2003中相关规定。
2. 焊缝质量等级符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205—2001的规定。其中厚度小于8mm 钢材的对接焊缝，不应采用超声波探伤确定焊缝质量等级。
3. 对接焊缝在受压区的抗弯强度设计值取
w c f ，在受拉区的抗弯设计值取w t f 。
4. 表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚度。
Ⅲ. 完全焊透的对接焊缝和T 形接头焊缝计算:
一、计算参数:
N---轴心拉力： 3.000 KN
θ---焊缝与轴线的夹角（0°< θ ≤90°）： 60.000°
l w ---焊缝计算长度，为设计长度减2t(有引弧板时可不减)：3000.000 mm t---在对接接头中连接件的较小厚度；T 形接头中为腹板的厚度：30.000 mm
完全焊透的焊逢及其受力示意图
二、焊缝强度校核
钢材牌号：Q235钢
焊缝质量等级：一级
f W t---焊缝抗拉强度设计值: 205.000 N/mm2
f W c---焊缝抗压强度设计值: 205.000 N/mm2
f W v---焊缝抗剪强度设计值: 120.000 N/mm2
焊接方法和焊条型号：自动焊、半自动焊和E43型焊条手工焊
受力方式:轴向拉力
正应力：σ=N*sinθ/t/l w=0.029 N/mm2
σ≤f W t=205.000 N/mm2
剪应力：τ=N*cosθ/t/l w=0.017 N/mm2
τ≤f W v=120.000 N/mm2
【焊缝强度设计值满足要求】
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梁模板（扣件式）计算书计算依据： 1、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008 2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130－2011 3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 4、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012 5、《钢结构设计规范》GB 50017-2003 一、工程属性 新浇混凝土梁名称WKL14 新浇混凝土梁计算跨度(m) 8.2 混凝土梁截面尺寸(mm×mm) 250×700 新浇混凝土结构层高(m) 6.6 梁侧楼板厚度(mm) 120 二、荷载设计
平面图
立面图四、面板验算
W ＝bh 2/6=1000×15×15/6＝37500mm 3，I ＝bh 3/12=1000×15×15×15/12＝281250mm 4 q 1＝0.9max[1.2(G 1k + (G 2k +G 3k )×h)+1.4Q 2k ，1.35(G 1k + (G 2k +G 3k )×h)+1.4×0.7Q 2k ]×b=0.9max[1.2×(0.1+(24+1.5)×0.7)+1.4×2，1.35×(0.1+(24+1.5)×0.7)+1.4×0.7×2]×1＝23.57kN/m q 2＝(G 1k + (G 2k +G 3k )×h)×b=[0.1+(24+1.5)×0.7]×1＝17.95kN/m 1、强度验算 M max ＝q 1l 2/8＝23.57×0.252/8＝0.18kN·m σ＝M max /W ＝0.18×106/37500＝4.91N/mm 2≤[f]＝15N/mm 2 满足要求！ 2、挠度验算 νmax ＝5qL 4/(384EI)=5×17.95×2504/(384×10000×281250)＝0.325mm≤[ν]＝l/400＝250/400＝0.62mm 满足要求！ 3、支座反力计算 设计值(承载能力极限状态) R 1=R 2=0.5q 1l=0.5×23.57×0.25＝2.95kN 标准值(正常使用极限状态) R 1'=R 2'=0.5q 2l=0.5×17.95×0.25＝2.24kN 五、小梁验算 小梁类型 方木 小梁材料规格(mm) 45×90 小梁抗弯强度设计值[f](N/mm 2 ) 15.44 小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm 2 ) 1.78 小梁弹性模量E(N/mm 2 ) 9350 小梁截面抵抗矩W(cm 3 ) 60.75 小梁截面惯性矩I(cm 4) 273.38 为简化计算，按四等跨连续梁和悬臂梁分别计算，如下图：
400x1600梁模板支架计算书一、梁侧模板计算 （一）参数信息 1、梁侧模板及构造参数 梁截面宽度 B(m):；梁截面高度 D(m):； 混凝土板厚度(mm):； 采用的钢管类型为Φ48×3； 次楞间距(mm)：300；主楞竖向道数：4； 穿梁螺栓直径(mm)：M12； 穿梁螺栓水平间距(mm)：600； 主楞材料：圆钢管； 直径(mm)：；壁厚(mm)：； 主楞合并根数：2； 次楞材料：木方； 宽度(mm)：；高度(mm)：； 2、荷载参数
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):； 倾倒混凝土侧压力(kN/m2):； 3、材料参数 木材弹性模量E(N/mm2)：； 木材抗弯强度设计值fm(N/mm2)：；木材抗剪强度设计值fv(N/mm2)：； 面板类型：胶合面板；面板弹性模量E(N/mm2)：； 面板抗弯强度设计值fm(N/mm2)：； （二）梁侧模板荷载标准值计算 =m2； 新浇混凝土侧压力标准值F 1 （三）梁侧模板面板的计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 面板计算简图(单位：mm) 1、强度计算 面板抗弯强度验算公式如下： σ = M/W < f 其中，W -- 面板的净截面抵抗矩，W = 150××6=81cm3； M -- 面板的最大弯矩(N·mm)； σ -- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2) [f] -- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2)； 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算：
M = 1l+ 2 l 其中，q -- 作用在模板上的侧压力，包括: 新浇混凝土侧压力设计值: q 1 = ×××= kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值: q 2 = ××4×=m； 计算跨度(次楞间距): l = 300mm； 面板的最大弯矩 M= ××3002+××3002= ×105N·mm； 面板的最大支座反力为： N= 1l+ 2 l=××+××=； 经计算得到，面板的受弯应力计算值: σ = ×105/ ×104=mm2； 面板的抗弯强度设计值: [f] = 15N/mm2； 面板的受弯应力计算值σ =mm2小于面板的抗弯强度设计值 [f]=15N/mm2，满足要求！ 2、抗剪验算 Q=××300+××300)/1000=； τ=3Q/2bh=3××1000/(2×1500×18)=mm2； 面板抗剪强度设计值：[fv]=mm2； 面板的抗剪强度计算值τ=mm2小于面板的抗剪强度设计值 [f]=mm2，满足要求！ 3、挠度验算 ν=(100EI)≤[ν]=l/150 q--作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q=×； l--计算跨度: l = 300mm； E--面板材质的弹性模量: E = 6000N/mm2； I--面板的截面惯性矩: I = 150×××12=72.9cm4； 面板的最大挠度计算值: ν = ××3004/(100×6000××105) = 0.722 mm； 面板的最大容许挠度值:[v] = min(l/150,10) =min(300/150,10) = 2mm； 面板的最大挠度计算值ν =0.722mm 小于面板的最大容许挠度值 [v]=2mm，满
专业综合训练任务书： 49.9米150吨冷藏船结构设计及总纵强度计算 一、综合训练目的 1、通过综合训练，进一步巩固所学基础知识，培养学生分析解决实际工程问题的能力，掌握静水力曲线的计算与绘制方法。 2、通过综合训练，培养学生耐心细致的工作作风和重视实践的思想。 3、为后续课程的学习和走上工作岗位打下良好的基础。 二、综合训练任务 1.150吨冷藏船结构设计，提供主要构件的计算书。 2.参考该船图纸和相关静水力资料、邦戎曲线图，按照《钢质内河船舶建造规范》的要求进行总纵 强度计算，提供总纵强度计算书。 3.参考资料： 1)中国船级社. 钢质海船入级与建造规范 2009 2)王杰德等. 船体强度与结构设计北京：国防工业出版社，1995 3)聂武等. 船舶计算结构力学哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2000 三、要求： 1、专业综合训练学分重，应予以足够重视； 2、计算书格式要符合要求； 如船体结构设计计算书应包括：（a）对设计船特征（船型、主尺度、结构形式等）的概述，设计所根据的规范版本的说明等；（b）应按船底、船侧、甲板的次序，分别写出确定每一构件尺寸的具体过程，并明确标出所选用的尺寸。（c）计算书应简明、清晰、便于检查。 3、强度计算： a)按第一、二章的要求和相关表格做，如静水平衡计算，静水弯矩计算等； b)波浪弯矩等可按规范估算； c)相关表格用计算器计算，表格绘制于“课程设计”本上 注意：请班长到教材室领取课程设计的本子和资料袋（档案袋），各位同学认真填写资料袋封面。 4、专业综合训练总结：300~500字。 四、组织方式和辅导计划： 1、参考资料： a)船体强度与结构设计教材 b)某船的构件设计书 c)某船的总纵强度计算书 d)《钢质内河船舶建造规范》，最好2009版 2、辅导答疑地点：等学校安排。 五、考核方式和成绩评定： 1、平时考核成绩：参考个人进度。 2、须经老师验收合格，故应提前一周交资料，不合格的则需回去修改。 3、第18周星期三下午4：00前必须交资料，资料目录见第2页。 4、一旦发现打印、复印、数据格式完全相同等抄袭现象，均按规定以不及格计。 5、成绩由指导教师根据学生完成质量以及学生的工作态度与表现综合评定，分为优、良、中、及格、 不及格五个等级。 六、设计进度安排： 1、有详细辅导计划，但具体进度可根据个人情况可以自己定。 附录：档案袋内资料前2页如下
各位尊敬的评委老师、领导、各位同学： 上午好！ 这节课我们一起学习一下精馏塔的设计计算方法。 二元连续精馏的工程计算主要涉及两种类型：第一种是设计型，主要是根据分离任务确定设备的主要工艺尺寸；第二种是操作型，主要是根据已知设备条件，确定操作时的工况。对于板式精馏塔具体而言，前者是根据规定的分离要求，选择适宜的操作条件，计算所需理论塔板数，进而求出实际塔板数；而后者是根据已有的设备情况，由已知的操作条件预计分离结果。 设计型命题是本节的重点，连续精馏塔设计型计算的基本步骤是：在规定分离要求后（包括产品流量D、产品组成x D及回收率η等），确定操作条件（包括选定操作压力、进料热状况q及回流比R等），再利用相平衡方程和操作线方程计算所需的理论塔板数。计算理论塔板数有三种方法：逐板计算法、图解法及简捷法。本节就介绍前两种方法。 首先，我们看一下逐板计算法的原理。 该方法假设：塔顶为全凝器，泡点液体回流；塔底为再沸器，间接蒸汽加热；回流比R、进料热状况q和相对挥发度α已知，泡点进料。 从塔顶最上一层塔板（序号为1）上升的蒸汽经全凝器全部冷凝成饱和温度下的液体，因此馏出液和回流液的组成均为y1，且y1=x D。 根据理论塔板的概念，自第一层板下降的液相组成x1与上升的蒸汽组成y1符合平衡关系，所以可根据相平衡方程由y1 求得x1。 从第二层塔板上升的蒸汽组成y2与第一层塔板下降的液体组成x1符合操作关系，故可用根据精馏段操作线方程由 x1求得y2。 按以上方法交替进行计算。 因为在计算过程中，每使用一次相平衡关系，就表示需要一块理论塔板，所以经上述计算得到全塔总理论板数为m块。其中，塔底再沸器部分汽化釜残夜，气液两相达平衡状态，起到一定的分离作用，相当于一块理论板。这样得到的结果是：精馏段的理论塔板数为n-1块，提馏段为m－n块，进料板位于第n板上。 逐板计算法计算准确，但手算过程繁琐重复，当理论塔板数较多时可用计算机完成。 接下来，让我们看一下计算理论塔板数的第二种方法——图解法的原理。 图解法与逐板计算法原理相同，只是用图线代替方程，以图形的形式求取
软件批准号：CSBTS/TC40/SC5-D01-1999 DATA SHEET OF PROCESS EQUIPMENT DESIGN 工程名： PROJECT 设备位号： ITEM 设备名称：后锥形擦拭冷器 EQUIPMENT 图 号： 215321-00 DWG NO。 设计单位：ls有限公司 DESIGNER 设 计 Designed by 日期Date 校 核 Checked by 日期Date 审 核 Verified by 日期Date 批 准 Approved by 日期 Date 填函式换热器设备计算计算单位 ls有限公司 壳程设计压力 1.04 MPa 管程设计压力 0.80 MPa 壳程设计温度 150.00 ℃ 管程设计温度 90.00 ℃ 筒体公称直径 553.00mm 筒 填函式换热器筒体最小壁厚 8.00mm 体 筒体名义厚度 8.00mm 校核 合格 筒体法兰厚度 40.00 校核 合格 前端管箱筒体名义厚度 mm 前 校核 端 前端管箱封头名义厚度 mm 管 校核 箱 前端管箱法兰厚度 mm 校核 后端管箱筒体名义厚度 mm 后 校核 端 后端管箱封头名义厚度 mm 管 校核 箱 后端管箱法兰厚度 mm 校核 管 管板厚度 30.00 mm 板 校核 合格
填函式换热器管板计算 计算单位 ls有限公司 设 计 条 件 壳程设计压力 P s 1.04 MPa 管程设计压力 P t 0.80 MPa 壳程设计温度 t s 150.00 °C 管程设计温度 t t 90.00 °C 换热器公称直径 D i 553.00 mm 壳程腐蚀裕量 C s 1.00 mm 管程腐蚀裕量 C t 1.00 mm 换热管使用场合 一般场合 换热管与管板连接方式 ( 胀接或焊接)胀接,开槽 初始数据 材料(名称及类型) Q345R 板材 输入管板名义厚度 δn 30.00 mm 管 管板强度削弱系数μ 0.40 管板刚度削弱系数 η 0.40 隔板槽面积A d 7036.00 mm 2 换热管与管板胀接长度或焊脚高度 l 28.00 mm 设计温度下管板材料弹性模量 E p 194000.00 MPa 板 设计温度下管板材料许用应力 []σr t 183.00 MPa 许用拉脱力 []q 4.00 mm 壳程侧结构槽深 h 1 0.00 mm 管程侧隔板槽深 h 2 2.00 mm 材料名称 S30408 换热管外径 d 12.00 mm 换 换热管壁厚 δt 0.80 mm 换热管根数 n 200 根 热 换热管中心距 S 25.00 mm 换热管长 L t 1686.00 mm 管 换热管受压失稳当量长度 l cr 813.00 mm 设计温度下换热管材料弹性模量E t 186000.00 MPa 设计温度下换热管材料屈服点σs t 156.00 MPa 设计温度下换热管材料许用应力 []σt t 116.00 MPa 垫片外径 D o 590.00 mm 垫 垫片内径 D i 550.00 mm 垫片厚度 δg mm 片 垫片接触面宽度 ω mm 垫片压紧力作用中心园直径D G 574.00 mm 垫片材料 软垫片 压紧面形式 1a或1b
附录一： 1 模板及外挂架计算书 1.1墙体定型大模板结构模板计算 该模板是按《大模板多层住宅结构设计与施工规程》（JGJ20-84）﹑《钢结构设计规范》（GBJ17-88）与《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）的要求进行设计与计算的。 已知：层高为2900mm，墙厚200mm，采用全刚模数组合模板系列，2根[10#背楞，采用T30穿墙螺栓拉结，混凝土C30﹑Y=24KN/m2，混凝土塌落度13cm，采用泵送混凝土，浇筑速度1.8m/h，温度T=25，用插入式振动器捣实，模板挠度为L/400（L为模板构件的跨度）。 模板结构为：面板6mm厚普热板，主筋为[8#，间距h=300mm，背楞间距L1=1100mm，L2=300mm，穿墙螺栓水平间距L3=1200mm。L=5400mm。 1.1.1 模板侧向荷载 混凝土侧压力标准值： F=0.22Y*β1β2ν1/2*250/(T+15) =0.22*24*1*1.15*1.81/2*250/(25+15) =50.92KN/m2 混凝土侧压力设计值： F1=50.92*1.2=61.1KN/m2 有效压头高度：h=61.1/24=2.55m 2.混凝土倾倒力标准值：4KN/m2 其设计值:4*1.4=5.6KN/m2 1.1.2 面板验算 由于5400/250=21.6>2，故面板按单向板三跨连续梁计算。1. 强度验算: 取1m宽的板条为计算单元 F3=F1+F2=48.88+5.6=54.48KN/m2=0.05448N/mm2 q=0.05448*1*0.85=0.046308N/mm
M max=K mx ql y2=0.117*0.046308*2602=366.26N.mm 则: W x=1/6*1*62=6mm3 所以: δmax=M max/(γx W x)=366.26/1*6=61.04N/mm2 第二章 轴的强度校核方法 常用的轴的强度校核计算方法 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 对于传动轴应按扭转强度条件计算。 对于心轴应按弯曲强度条件计算。 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算： 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。 实心轴的扭转强度条件为： 由上式可得轴的直径为 为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及] [r τ值见下表： 表1 轴的材料和许用扭转切应力 空心轴扭转强度条件为： d d 1 = β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 T τ[]T τ 根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： 综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算： 由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。 则 其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册~17. ][1σ为脉动循环应力时许用弯曲应力(MPa)具体数值查机械设计手册 2.2.3按弯扭合成强度条件计算 由于前期轴的设计过程中，轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置均已经确定，则轴上载荷可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。 一般计算步骤如下： (1)做出轴的计算简图：即力学模型 通常把轴当做置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型及布置方式有关，现在例举如下几种情况： 图1 轴承的布置方式 当L e d L 5.0,1≤/=,d e d L 5.0,1/=>但不小于（~）L ，对于调心轴承e=0.5L 在此没有列出的轴承可以查阅机械设计手册得到。通过轴的主要结构尺寸轴上零件位置及外载荷和支反力的作用位置，计算出轴上各处的载荷。通过力的分解求出各个分力，完成轴的受力分析。 ][7.1][≤1-0σσσ== W M ca 一． 精馏塔优化设计计算 【设计要求】 375.71吨/溶度35wt%,产品溶 度84(wt%),易挥发组分回收率0.98，1476小时。 进料热状况自选 回流比自选 单板压降≤0.7 kPa 塔底温度100104℃ 本设计任务为分离二甲基亚砜- 升蒸汽采用全凝器冷凝，冷凝液在泡点下一部分回流至塔 物系属易分离物系，，2倍。塔釜采用间接蒸汽加热， 1 二甲基亚砜摩尔质量MA=78.13kg/kmol 水的摩尔质量MB=18 kg/kmol X F==0.7 X D==0.96 M F=0.3×78.13+0.7×18=36.04 kg/kmol M D=0.96×78.13+0.04×18=75.72 kg/kmol 3.物料衡算 原料处理量F==7.06 水回收率衡算；=0.98 D=5.04 总物料衡算7.06=D+W 水物料衡算7.06×0.3=0.04D+WX W 联立解得D=5.04kmol/h W=2.02kmol/h X w=0.05 气液平衡数据 6KPa下二甲基亚砜-水溶液平衡与温度的关系 根据上表，利用内插法求进料，塔顶，塔底温度，由=得；塔顶；=T D=40.8°C+ 塔釜；=T W=96.7°C 进料；=T F=48.1°C 原料液，溜出液与釜残液的含量与温度 相对挥发度的计算 根据上表，利用内插法急速那精馏段和提馏段对应的气液相摩尔分率，得；精馏段；t1==44.45°C ==X=0.75 y=0.98 提馏段；t2==72.4°C ==X=0.3 y=0.85 将X1 Y1 X2 Y2分别带入气液平衡方程，得a1=16.3 a2=13.2 a=(a1a2)0.5=14.67 最小回流比及操作回流比的确定 由泡点进料，可得X q=XF=0.7； Y q==o.97 R min===-0.03 一般回流比取最小回流比的2倍 即R=2R min=0.1×2=0.2 剪力墙计算书： 一、参数信息 1.基本参数 次楞(内龙骨)间距(mm):200；穿墙螺栓水平间距(mm):600；主楞(外龙骨)间距(mm):500；穿墙螺栓竖向间距(mm):500；对拉螺栓直径(mm):M14； 2.主楞信息 龙骨材料:钢楞；截面类型:圆钢管48×； 钢楞截面惯性矩I(cm4):；钢楞截面抵抗矩W(cm3):； 主楞肢数:2； 3.次楞信息 / 龙骨材料:木楞； 宽度(mm):；高度(mm):； 次楞肢数:2； 4.面板参数 面板类型:木胶合板；面板厚度(mm):； 面板弹性模量(N/mm2):； 面板抗弯强度设计值f (N/mm2):； c 面板抗剪强度设计值(N/mm2):； 5.木方和钢楞 (N/mm2):；方木弹性模量E(N/mm2):；方木抗弯强度设计值f c (N/mm2):； 方木抗剪强度设计值f t 】 钢楞弹性模量E(N/mm2):； 钢楞抗弯强度设计值f (N/mm2):； c 墙模板设计简图 二、墙模板荷载标准值计算 按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值: 其中γ -- 混凝土的重力密度，取m3； t -- 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，输入0时系统按200/(T+15)计算，得； T -- 混凝土的入模温度，取℃； V -- 混凝土的浇筑速度，取h； & H -- 模板计算高度，取； β -- 外加剂影响修正系数，取； 1 -- 混凝土坍落度影响修正系数，取。 β 2 根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F； 分别为 kN/m2、 kN/m2，取较小值 kN/m2作为本工程计算荷载。 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=m2； 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 2 kN/m2。 第二章 轴的强度校核方法 常用的轴的强度校核计算方法 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。 对于传动轴应按扭转强度条件计算。 对于心轴应按弯曲强度条件计算。 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。 2.2.1按扭转强度条件计算： 这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。 实心轴的扭转强度条件为： 由上式可得轴的直径为 为扭转切应力，MPa 式中： T 为轴多受的扭矩，N ·mm T W 为轴的抗扭截面系数，3mm n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm 为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表： T τn P A d 0≥[]T T T d n P W T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ 空心轴扭转强度条件为： d d 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。 根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则 mm n P A d 36.15960 475.2112110min =?== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则： mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min ' min =+?=+= 另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则： mm d d 4.3038*8.08.0' min ===电动机轴 综合考虑，可取mm d 32'min = 通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。 2.2.2按弯曲强度条件计算： 由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视为脉动循环变应力。 则 其中： M 为轴所受的弯矩，N ·mm W 为危险截面抗扭截面系数(3mm )具体数值查机械设计手册][7.1][≤1-0σσσ==W M ca 苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计 算书 1 2 苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书(精馏段部分) 化学与环境工程学院 化工与材料系 5月27日 课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔,要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a,塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%(以上均为质量%)。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa(表压); 2.进料热状况,自选; 3.回流比,自选; 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa; 5.单板压降不大于0.7kPa; 6.年工作日330天,每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明; 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; 5.塔板负荷性能图的绘制; 1 2020年5月29日 2 2020年5月29日 6.塔的工艺计算结果汇总一览表; 7.辅助设备的选型与计算; 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制; 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p (mmHg) 2.组分的液相密度ρ(kg/m 3) 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐:t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐:t B 0657.14. 1124-=ρ 式中的t 为温度,℃。 3.组分的表面张力σ(mN/m) 3 2020年5月29日 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算: A B B A B A m x x σσσσσ+= (B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率) 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示: 38 .01 238 .012??? ? ??--=t t t t r r c c (氯苯的临界温度:C ?=2.359c t ) 5.其它物性数据可查化工原理附录。 附参考答案:苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书(精馏段部分) 一、设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔(筛板塔),塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液,其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐;塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流,塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。流程图略。 2003100墙模板（木模板）计算书计算依据： 1、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008 2、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012 4、《钢结构设计标准》GB 50017-2017 5、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018 一、工程属性 二、荷载组合 新浇混凝土对模板的侧压力标准值G4k＝min[0.22γc t0β1β2v1/2，γc H]＝min[0.22×24×4×1×1×21/2，24×3.1]＝min[29.87，74.4]＝29.87kN/m2 S承＝γ0×(1.3G4k+γL×1.5Q4k)=1×(1.3 × 29.868+ 0.9×1.5×2.000)＝41.53kN/m2 正常使用极限状态设计值S正＝G4k＝29.868 kN/m2 三、面板布置 模板设计立面图 四、面板验算 面板类型覆面木胶合板面板厚度(mm) 15 面板抗弯强度设计值[f](N/mm2) 15.444 面板弹性模量E(N/mm2) 9350 墙截面宽度可取任意宽度，为便于验算主梁，取b＝0.5m，W＝bh2/6＝500×152/6＝18750mm3，I＝bh3/12＝500×153/12＝140625mm4 1、强度验算 q＝bS承＝0.5×41.528＝20.764kN/m 面板弯矩图(kN·m) M max＝0.162kN·m σ＝M max/W＝0.162×106/18750＝8.652N/mm2≤[f]＝15.444N/mm2 满足要求！ 2、挠度验算 q＝bS正＝0.5×29.868=14.934kN/m 面板变形图(mm) ν＝0.578mm≤[ν]＝l/400＝250/400＝0.625mm 一、设计任务 1. 结构设计任务 完成各板式塔的总体结构设计，绘图工作量折合A1图共计4张左右，具体包括以下内容： ⑴各塔总图1张A0或A0加长； ⑵各塔塔盘装配及零部件图2张A1。 2. 设计计算内容 完成各板式塔设计计算说明书，主要包括各塔主要受压元件的壁厚计算及相应的强度校核、稳定性校核等内容。 二、设计条件 1. 塔体内径mm 2000=i D ，塔高m 299.59H i =； 2.设计压力p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?； 3. 设置地区：山东省东营市，基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类，地面粗糙度是B 类； 4. 塔内装有N=94层浮阀塔盘；开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ，高度为1200mm ； 5. 塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ2=3503m /kg ； 三、设备强度及稳定性校核计算 1. 选材说明 已知东营的基本风压值q 0=480Pa ，地震设防烈度8度，场地土类别III 类；塔壳与裙座对接；塔内装有N=94层浮阀塔盘；塔外保温层厚度为δs =100mm ，保温层密度ρ 2=350 3m /kg ；塔体开有人孔12个，在人孔处安装半圆形平台12个，平台宽度B=900mm ， 高度为1200mm ；设计压力 p c =2.36MPa ，设计温度为=t 90C ?；壳 3mm ，裙座厚度附加量2mm ；焊接接头系数取为0.85；塔内径mm 2000=i D 。 通过上述工艺条件和经验，塔壳和封头材料选用Q345R 。对该塔进行强度和稳定计算。 2. 主要受压元件壁厚计算 太原锅炉集团有限公司名称 (一管子φ219*6(集中下降管）1 “集中下降管”的图号 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 锅炉额定压力工作压力设计附加压力计算压力对应压力下介质饱和温度计算壁温管子材料材料的屈服极限基本许用应力 / 受压元件强度计算书符号 / pe pg Dp a p tb t bi / MPa MPa MPa MPa ℃℃ / MPa MPa / MPa / mm mm / mm mm % mm mm mm mm mm mm / MPa 单位公界面输入界面输入界面输入 0.04 p e p g + Dp a 水和蒸汽特性 08标准，表6 界面输入 08标准，表1 08标准，表1 08标准，表3 h [s ]J 直管或直管道界面输入界面输入 08标准，8.4条，取值为1.0 式及计编号:JS3 算数值YR340702-35-0 1 1 0.04 1.04 184 250 20-GB3087 225 125 1 125 / 219 6 1 0.907 0.5 12.5 0.201 0.701 0.75 1.25 1.407 1.608 4.75 1.008 5.543 ss [s ]J 基本许用应力的修正系数 h 许用应力 [s ] 管子类型管子外径管子取用厚度管子的焊缝减弱系数直管理论计算厚度考虑腐蚀减薄的附加厚度厚度负偏差与取用厚度的百分比设计计算考虑钢管下偏差负值的附加厚度设计计算总附加厚度校核计算考虑钢管下偏差负值的附加厚度校核计算总附加厚度直管成品的最小需要厚度直管设计计算厚度直管的有效厚度按理论计算厚度算的外径与内径比最高允许计算压力 / Dw d jh dL C1 m 墙模板计算书 墙模板的计算参照《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2002)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范。 墙模板的背部支撑由两层龙骨（木楞或钢楞）组成：直接支撑模板的为次龙骨，即内龙骨；用以支撑内层龙骨的为主龙骨，即外龙骨。组装墙体模板时，通过穿墙螺栓将墙体两侧模板拉结，每个穿墙螺栓成为主龙骨的支点。 根据《建筑施工手册》，当采用容量为0.2～0.8m3的运输器具时，倾倒混凝土产生的荷载标准值为3.00kN/m2； 一、参数信息 1.基本参数 次楞间距(mm):300；穿墙螺栓水平间距(mm):600； 主楞间距(mm):500；穿墙螺栓竖向间距(mm):500； 对拉螺栓直径(mm):M12； 2.主楞信息 主楞材料:圆钢管；主楞合并根数:2； 直径(mm):48.00；壁厚(mm):2.75； 3.次楞信息 次楞材料:木方；次楞合并根数:2； 宽度(mm):40.00；高度(mm):90.00； 4.面板参数 面板类型:胶合面板；面板厚度(mm):16.00； 面板弹性模量(N/mm2):6000.00；面板抗弯强度设计值f c(N/mm2):13.00； 面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50； 5.木方和钢楞 方木抗弯强度设计值f c(N/mm2):13.00；方木弹性模量E(N/mm2):9000.00； 方木抗剪强度设计值f v(N/mm2):1.50；钢楞弹性模量E(N/mm2):206000.00； 钢楞抗弯强度设计值f c(N/mm2):205.00； 墙模板设计简图 二、墙模板荷载标准值计算 按《施工手册》，新浇混凝土作用于模板的最大侧压力，按下列公式计算，并取其中的较小值: F=0.22γtβ1β2V1/2 F=γH 其中γ -- 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t -- 新浇混凝土的初凝时间，取2.000h； T -- 混凝土的入模温度，取20.000℃； V -- 混凝土的浇筑速度，取2.500m/h； H -- 模板计算高度，取3.000m； β1-- 外加剂影响修正系数，取1.200； β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取0.850。 分别计算得 17.031 kN/m2、72.000 kN/m2，取较小值17.031 kN/m2作为本工程计算荷载。 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=17.031kN/m2； 倾倒混凝土时产生的荷载标准值F2= 3 kN/m2。 三、墙模板面板的计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。根据《建筑施工手册》，强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在次楞上的三跨连续梁计算。 防浪墙模板计算书 一、材料：模板面板采用5mm 厚钢板，横肋采用8号槽钢，竖向竖向大肋采用2根12号槽钢组合，最外侧采用14a 号槽钢加固横肋，穿墙对拉采用直径24mm 螺栓。全部钢材采用Q235材质。 二、 计算选型： 1、 面板验算：当四面支撑的板，长宽比大于2小于3时按双向板计算受力； 取短边间距为357mm ，按双向板三边固定一边简支最不利受力情况计算。 2、 横肋验算：横肋支撑在竖向大肋上，视为支撑在竖向大肋的连续梁计算， 其跨距等于竖向大肋的间距。承受面板荷载，按两端带悬臂的等跨连续梁计算，计算选型取悬臂为500mm ，间距为834mm 三跨连续梁计算。 3、 竖向大肋验算：竖向大肋用对拉螺栓固定连接内外膜，承受横肋传来的集 中荷载，将其视为支撑在对拉螺栓上的一端带悬臂简支梁。竖向大肋间距取798mm 计算，悬臂为150mm 。 4、 外侧横肋验算：外侧横肋固定竖向大肋，承受竖向竖向大肋传来集中荷载， 将其视为等跨连续梁验算，取跨距为348mm ，间距为798mm 计算。 5、 本模板高度不足2.1m ，无需设立支架，不存在风荷载稳定性验算。 三、 计算过程： 1、荷载计算与组合： （1） 新浇砼对模板的侧压力标准值： 采用插入式振捣器，混凝土对模板最大侧压力为Fmax=8K S +24K t V 1/2，本项目不含外加剂，修正系数K S =1，本项目目前温度大约为20℃，温度校正系数K t =1，砼浇筑速度V=1m/h 。计算如下： Fmax=8K S +24K t V 1/2=8+24=32KN/㎡，荷载分项系数取1.2。 （2）振捣砼时产生的荷载标准值：对垂直面模板，取 4.0 KN/㎡，荷载分项系数取1.4。 （3）倾倒砼产生的水平动力荷载标准值：取6.0 KN/㎡，荷载分项系数取1.4。 （4）荷载组合： 模板静荷载设计值F J =32×1.2=38.4KN/㎡，模板活荷载设计值F h =4.0×1.4+6.0×1.4=14 KN/㎡；计算强度时，模板荷载组合为F=F J ＋F h =52.4 KN/㎡； 验算刚度时，模板荷载组合为F 、 =F J =38.4 KN/㎡。 2、面板验算： 底层面板支撑在横肋上，顶层模板长宽比LX/LY=834/357=2.34, 其大于2.0小于3，按双向板计算，取其三边固定一边简支最不利受力情况进行计算，简图如下： 湖畔郦百合苑9-13、14、15、18、19#楼及车库工程 模板工程施工方案 模板计算书 1.计算依据 1．参考资料 《建筑结构施工规范》 GB 50009—2001 《钢结构设计规范》 GB 50017—2003 《木结构设计规范》 GB 50005—2003 《混凝土结构设计规范》 GB 50010—2002 《钢结构工程施工质量验收规范》 GB 50205-2001 2.侧压力计算 混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高度达到某一 临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即为新浇筑混凝土的最大侧压力。侧压力达到最大值 的浇筑高度称为混凝土的有效压头。通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值： 2/121022.0V t F c ββγ= H F c γ= 式中 F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m 2） γc ------混凝土的重力密度（kN/m 3），此处取26kN/m 3 t 0------新浇混凝土的初凝时间（h ）,可按实测确定。当缺乏实验资料时，可采用 t0=200/(T+15)计算；假设混凝土入模温度为250C ，即T=250C ，t 0=5 V------混凝土的浇灌速度（m/h ）;取2.5m/h H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总 高度（m ）;取9m β1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；掺具 有缓凝作用的外加剂时取1.2。 β2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于 30mm 时，取0.85；50—90mm 时，取1；110—150mm 时，取1.15。 大模板侧压力计算 2/121022.0V t F c ββγ= 第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； –––––塔内所需要的理论板层数； –––––总板效率； –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； –––––气体体积流量，m 3 u –––––空塔气速， u =（0.6~0.8） （3-3） V V L C u ρρρ-=m a x （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，3 V ρ–––––气相密度，3 C –––––负荷因子， 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子， L σ–––––操作物系的液体表面张力， 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ? ?+-=-r x r x r x A a 1 222s i n 1802π （3-11）轴的强度校核方法
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