塔设备机械计算

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塔设备机械计算

第四章塔设备机械设计

塔设备设计包括⼯艺设计和机械设计两⽅⾯。机械设计是把⼯艺参数、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，并从制造、安装、检修、使⽤等⽅⾯出发进⾏机构设计。4.1设计条件

由塔设备⼯艺设计设计结果，并查相关资料[1],[9]知设计条件如下表。

表4-1 设计条件表

4.2设计计算

4.2.1全塔计算的分段

图4-1 全塔分段⽰意图

塔的计算截⾯应包括所有危险截⾯，将全塔分成5段，其计算截⾯分别为：0-0、1-1、2-2、3-3、4-4。分段⽰意图如图4-1。4.2.2 塔体和封头厚度

塔内液柱⾼度：34.23.15.004.05.0=+++=h （m ）

液柱静压⼒：018.034.281.992.783101066===--gh p H ρ（MPa ）计算压⼒：1=+=H c p p p MPa （液柱压⼒可忽略）圆筒计算厚度：[]94.60.185.017022000

0.12=-=-=

c i c p D p φσδ（mm ）

圆筒设计厚度：94.8294.6=+=+=C c δδ（mm ）圆筒名义厚度：108.094.81=?++=?++=C c n δδ（mm ）圆筒有效厚度：8210=-==-=C n e δδ（mm ）封头计算厚度：[]93.60.15.085.017022000

0.15.02=?-=-=

c i c h p D p φσδ（mm ）

封头设计厚度：93.8293.6=+=+=C h hc δδ（mm ）封头名义厚度：108.093.81=?++=?++=C hc hn δδ（mm ）封头有效厚度：8210=-==-=C hn he δδ（mm ） 4.2.3 塔设备质量载荷1. 塔体质量

查资料[1],[8]得内径为2000mm ，厚度为10mm 时，单位筒体质量为495kg/m ，单个封头质量为364kg 。

通体质量：5.121275.244951=?=m （kg ）封头质量：72823642=?=m （kg ）裙座质量：14850.34953=?=m （kg ）

塔体质量：5.1434014857285.1212732101=++=++=m m m m （kg ） 0-1段：49514951-0,01=?=m （kg ）1-2段：135436424952-1,01=+?=m （kg ） 2-3段：135436424952-1,01=+?=m （kg ） 3-4段：4950104954-3,01=?=m （kg）4-顶段：.55066364.59495-4,01=+?=顶m （kg ）

2. 塔段内件质量

查表5-4得[8],筛板塔塔盘质量2/65m kg q N =，则塔体内件质量：81646540444

02==

N i q N D m （kg ）

2-3段：5.102065544

32,02==-π

m （kg ） 3-4段：9.3877651944

43,02==

-π

m （kg ） 4-顶段：6.3265651644

4,02==-π

顶m （kg ）3. 保温层质量

()()[]

()()

kg V V H D D m f f n i s n

i 5.5116300

1729.15459.123005.2402.222.2422224

12202

03=?-?+??-=

-++-++=π

ρρδδδπ

1-2段：()9.1113001729.15459.121,03=?-=-m （kg ） 2-3段：()

5.9983005202.222.24

2232,03=??-?=-π

m （kg ） 3-4段：()

199********.222.24

2243,03=??-?=

-π

m （kg ）

4-顶段：1.200919975.9989.1115.51164,03=---=-顶m （kg ）

4. 平台和扶梯质量

查表5-4得[8],平台质量2/150m kg q P = 笼式扶梯质量2/40m kg q F = 平台数6=n 笼式扶梯总⾼度m H F 65.26=()()[]

()

()kg H q nq D B D m F F P n

i n i 7.503365.2640150621

22.202.442

1222224

222

204=?+-=?+?++-+++=

πδδδδ

0-1段：4014010,04=?=-m （kg ） 1-2段：8024021,04=?=-m （kg ）

2-3段：()

3.861540150121

22.202.442232,04=?+-?=

-π

m （kg ） 3-4段：()6.1722104015022

22.202.442243,04=?+??-?=-πm （kg ）

4-顶段：()

8.232965.8401502

22.202.44224,04=?+??-?=-π顶m （kg ）

5. 操作时塔内物料质量

()()()

kg V h N h Di m f L 1322792.7831729.18.1408.092.78344

10205=?++=

++=

ρρπ

1-2段：5.91992.7831729.121,05=?=-m （kg ） 2-3段：()3.54158.1508.092.78344

32,05=+=-π

m （kg ） 3-4段：5.37411908.092.78344

43,05==

-π

m （kg ） 4-顶段：7.31501608.092.78344

4,05==-π

顶m （kg ）6. ⼈孔等附件的质量

1.35855.1434025.025.001=?==m m a （kg ） 0-1段：8.12349525.025.010,0110,=?==--m m a （kg ） 1-2段：5.338135425.025.021,0121,=?==--m m a （kg ）

2-3段：8.618247525.025.032,0132,=?==--m m a （kg ） 3-4段：5.1237495025.025.043,0143,=?==--m m a （kg ）

4-顶段：.61266.5506625.025.0-4,01-4,=?==顶顶m m a （kg ）

7. 充液质量

()

kg V H Di m W

f W W 8.7927510001729.110005.2444

02=?+=

+=π

ρρπ1-2段：9.117210001729.121,=?=-W m （kg ） 2-3段：157001000514.332,=??=-W m （kg ） 3-4段：3140010001014.343,=??=-W m （kg ）

4-顶段：.9310021000729.111000.5914.34,=?+??=-顶W m （kg ）

8. 偏⼼质量

已知再沸器：kg m e 4000=1-2段：140021,=-e m （kg ） 2-3段：260032,=-e m （kg ）

9. 操作质量

()

kg m m m m m m m m e

a 8.5346640001.3585132277.50335.511681645.1434005040302010=++++++=++++++=

同理可得各段的操作质量如下：8.65810,0=-m （kg ），9.420321,0=-m （kg ），4.1398932,0=-m （kg ） 5.1752643,0=-m （kg ），.3170884,0=-顶m （kg）10. 最⼩质量

()

kg m m m m m m m e

a 6.3370840001.35857.50335.511681642.05.143402.004030201min =++++?+=+++++=

同理可得各段的最⼩质量如下：8.65810min,=-m （kg ），4.328421min,=-m （kg ），7.775732min,=-m （kg ）

68.1068243min,=-m （kg ），12.113254min,=-顶m （kg ）

11. 最⼤质量

()kg m m m m m m m m e

a W 6.11951540001.35858.792757.50335.511681645.1434004030201max =+++++?+=++++++=

同理可得各段的最⼩质量如下：8.65810max,=-m （kg ），3.445721max,=-m （kg ），1.2427432max,=-m （kg ） 4518543m ax,=-m （kg），5.449404max,=-顶m （kg ）

综上可知塔的各种质量载荷计算结果如表4-2所⽰。

表4-2 质量载荷计算结果

4.2.4 ⾃振周期

011033.90-?=Di

E H

m H

T e δ

式中H –––––塔设备⾼度，mm m 0 –––––操作质量，kgE –––––设计温度下弹性模量，MPa D i –––––塔体内径，mm δ–––––塔体有效厚度，mm

()

s Di E H m H T e 89.010

20008109.1280008.534662800033.901033.903

53301==?=--δ

4.2.10 地震载荷与地震弯矩 1. ⽔平地震⼒

g m C F K K Z K 111ηα=

式中C Z –––––综合影响系数，取C Z =0.5；m K –––––距离地⾯h K 处的集中质量，kg ；

α1 –––––对应于塔设备基本⾃振周期T 1的地震影响系数α值；

max 9

.01

αα

塔吊计算书

【计算书】

矩形板式基础计算书

一、塔机属性

塔机型号

QTZ63 (ZJ5311)

塔机独立状态的最大起吊高度H0(m) 40

塔机独立状态的计算高度H(m)

塔身桁架结构型钢

塔身桁架结构宽度B(m) 1.6

二、塔机荷载

塔机竖向荷载简图

1、塔机自身荷载标准值

塔身自重G0(kN) 291.9

起重臂自重G1(kN) 37.4 - 1 - 起重臂重心至塔身中心距离RG1(m) 26

小车和吊钩自重G2(kN) 6.2

最大起重荷载Qmax(kN) 60

最大起重荷载至塔身中心相应的最大距离RQmax(m) 13

最大起重力矩M2(kN.m) 630

平衡臂自重G3(kN) 163

平衡臂重心至塔身中心距离RG3(m) 6.7

平衡块自重G4(kN) 106

平衡块重心至塔身中心距离RG4(m) 11.8

2、风荷载标准值ωk(kN/m2)

工程所在地辽宁阜新市

基本风压ω0(kN/m2) 工作状态 0.2

非工作状态 0.6

塔帽形状和变幅方式锥形塔帽，小车变幅

地面粗糙度 C类(有密集建筑群的城市市区)

风振系数βz 工作状态 1.77

非工作状态 1.87

风压等效高度变化系数μz 0.94

风荷载体型系数μs 工作状态 1.95

非工作状态 1.95

风向系数α 1.2

塔身前后片桁架的平均充实率α0 0.4

风荷载标准值ωk(kN/m2) 工作状态 0.8×1.2×1.77×1.95×0.94×0.2＝0.63 - 2 - 非工作状态 0.8×1.2×1.87×1.95×0.94×0.6＝1.99

3、塔机传递至基础荷载标准值

工作状态

塔机自重标准值Fk1(kN) 291.9+37.4+6.2+163+106＝604.5

起重荷载标准值Fqk(kN) 60

竖向荷载标准值Fk(kN) 604.5+60＝664.5

水平荷载标准值Fvk(kN) 0.63×0.4×1.6×43＝17.34

塔式起重机的起重能力计算方法

塔式起重机是一种常用的起重设备，广泛应用于各个行业的建筑工地和工业项目中。为了保证塔式起重机的工作安全和效率，正确计算起重能力是非常重要的。本文将介绍塔式起重机起重能力的计算方法。

一、起重能力的定义和影响因素

塔式起重机的起重能力是指在满足安全工作条件下，起重机能够承载的最大重量。起重能力的计算需考虑以下几个因素：

1. 起重机的结构参数：包括起重机的截面尺寸、材料强度等参数。

2. 载荷位置：起重能力与载荷的位置有关，即载荷相对于起重机回转中心的水平距离和垂直高度。

3. 起重机的工作半径：指起重机回转中心到载荷最大工作位置的水平距离。

4. 地基承载力：起重机的工作安全需要有足够的地基承载力，所以地基的强度也会影响起重能力的计算。

二、塔式起重机的起重能力计算方法

计算塔式起重机的起重能力通常可以采用以下公式：

起重能力 = F_b/FS + F_s/FS + F_t/FT 其中，F_b表示起重机本身的重量，F_s表示起重机的起升绳索的重量，F_t表示载荷的重量，FS表示起重机的安全系数，FT表示起草机的载荷系数。

具体计算步骤如下：

1. 计算起重机本身的重量 F_b：根据起重机的结构参数和材料强度，计算出起重机本身的总重量。

2. 计算起升绳索的重量 F_s：起升绳索的重量一般根据其长度和材料密度进行估算。

3. 计算载荷的重量 F_t：根据实际需要起重的物体重量进行确认。

4. 确定安全系数 FS 和载荷系数 FT：根据工程安全规范和实际使用情况，确定合适的安全系数和载荷系数。

5. 进行起重能力的计算：根据以上参数，利用公式计算出起重能力。

三、实际应用中的注意事项

在实际应用中，计算塔式起重机的起重能力时需要注意以下几点：

1. 安全系数和载荷系数：根据具体工程要求确定适当的安全系数和载荷系数，以确保起重机的工作安全。

2. 地基承载力：保证起重机所在地基具备足够的承载力，防止因地基问题导致起重能力计算错误。

塔计算手册

塔的水力学计算手册

1.目的与适用范围 ................................................ 1

2.塔设备特性 .................................................... 1

3.名词术语和定义 ................................................ 1

4.浮阀/筛孔板式塔盘的设计 ....................................... 1

5.填料塔的设计 .................................................. 9

1.目的与适用范围

为提高工艺工程师的设计质量,推广计算机应用而编写本手册。

本手册是针对气液传质塔设备中的普遍性问题而编写。对于某些具体塔设备的数据(比如:某生产流程中针对某塔设备的板效率而采用的计算关联式,或者对于某吸收填料塔的传质单元高度或等板高度而采用的具体计算公式)则未予收入。本设计手册以应用为主，主要是指导性的计算方法和步骤，并配合相应的计算程序，具体公式及理论推阐可参考有关文献。

2.塔设备特性

作为气(汽)、液两相传质用的塔设备，首先必须能使气(汽)、液两相得到充分的接触，以得到较高的传质分离效率。

此外，塔设备还应具有以下一些特点：

(1) 当气(汽)、液处理量过大(超过设计值)时，仍不致于发生大量的雾沫挟带或液泛等影响正常操作的现象。

(2) 当操作波动(设计值的50％～120％)较大时，仍能维持在较高的传质效率下稳定操作，并具有长期连续操作所必须具备的可靠性。

(3) 塔压力降尽量小。

(4) 结构简单、耗材少、制造和安装容易。

(5) 耐腐蚀、不易堵塞。

(6) 塔内的滞留液量要小。

3.名词术语和定义

3.1 塔径(tower diameter)，DT

塔吊计算功率公式

塔吊是一种用于在建筑工地上承载和升降重物的重型机械设备，

广泛应用于高层建筑的各个施工阶段。它通过高度和强大的起重能力，

为建筑工程提供了必要的物料搬运和安装支持。塔吊的功能强大，但

同时也需要消耗巨大的能量来完成工作。因此，我们需要了解塔吊的

功率计算公式，以便更好地理解以及设计和使用这种机械设备。

塔吊的功率计算主要涉及到机械功和电功两个方面。机械功是指

塔吊通过起重机构对重物进行垂直运动时所做的功，它可以通过以下

公式来计算：

机械功 = 重力 × 提升速度

其中，重力是指受到塔吊起重机构所搬运的重物的质量与地球重

力加速度之积，提升速度是指重物在垂直方向上的运动速度。

电功是指塔吊电动机消耗的电能，它可以通过以下公式计算：

电功 = 电压 × 电流

其中，电压是指供应给塔吊电动机的电压，电流是指塔吊电动机

所消耗的电流。

在实际计算中，我们需要综合考虑机械功和电功两个方面的能量

消耗，并将其叠加在一起，得到塔吊的总功率。总功率可以通过以下

公式来计算：总功率 = 机械功 + 电功

塔吊的功率计算公式不仅可以用于了解塔吊设备消耗的能量情况，

还可以作为设计和选型的依据。通过合理计算和选择塔吊的功率，可

以确保塔吊在施工过程中具备足够的能力来承担重物的搬运和安装工

作，提高施工效率，降低工人劳动强度。

此外，对于建筑工地的管理和运营团队而言，了解塔吊的功率计

算公式也有助于做好能源消耗的管理。通过对塔吊功率的了解和计算，

可以合理安排工作任务，减少能源浪费，并优化设备的使用效率。

总而言之，塔吊功率的计算公式是理解和应用塔吊机械设备的关

键之一。通过使用这些公式，我们可以更好地了解塔吊消耗的能量情

况，并在设计、选择和使用塔吊时做出明智的决策。同时，掌握塔吊

功率计算公式也有助于节约能源，提高施工效率，并减少对环境的影

响。在未来的建筑工地中，我们应该继续深入研究和应用塔吊功率计

算公式，以推动技术的发展和建筑行业的进步。

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