过程工艺与设备课程设计-塔设备工艺设计.pdf

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1、过程工艺与设备课程设计 塔的机械设计说明书 作 者 姓 名：田文爽 学科、专业：过程装备与控制工程 班 级：化机 0802 学 号：200842010 指 导 教 师：完 成 日 期：2011-7-20 过程工艺与设备课程设计 2 大连理工大学 目录 任务书3 1.概述 1.1 塔设备机械设计的基本要求4 1.2 塔设备机械设计的基本内容4 2.塔设备设计 2.1 机械设计条件 4 2.2 选择材料 5 2.3 按计算压力计算筒体和封头的壁厚 5 2.4 塔的质量载荷计算 6 2.5 塔的自振周期计算 8 2.6 地震载荷计算 9 2.7 风载荷计算 10 2.8 各种载荷引起的轴向应力 12

2、 2.9 筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校核 13 2.10 筒体和裙座水压试验应力校核 14 2.11 基础环设计 16 2.12 地脚螺栓设计 17 2.13 补强计算 17 2.14 焊缝设计与校核 19 2.15、塔盘结构设计 19 2.16 标准化零部件的选择 23 2.17 辅助装置及附件23 3.设备图25 4.主要符号说明 25 5.参考文献 27 过程工艺与设备课程设计 3 设备课程设计任务书 只有按时完成工艺设计计算的同学，才能进行设备课程设计。因此，在要求你与设备设计导师见面时，请携带任务书和工艺设计导师签字的工艺设计计算结果，由设备设计导师确认你的设备设计资格。未经确

3、认资格的同学，不能获得设备设计课程成绩。请你完成标记有 符号的任务内容。(1)塔设备专题 结构设计包括：塔盘结构，塔底，塔顶空间及人孔等设计，仪表接管选择，工艺管径计算，吊柱，保温等结构与尺寸确定。塔体壁厚计算及强度校核包括：(1)根据设计压力初定壁厚，水压试验应力验证；(2)开孔补强计算；(3)确定危险截面，进行壳体重量，水平风弯矩，地震弯矩计算和偏心弯矩计算；(4)组合轴向拉、压应力计算进行强度和稳定校核。裙座结构设计及强度校核 基础环，裙座体，裙座圈，地脚螺栓，焊缝等设计与校核。(2)换热器专题 结构设计包括：选型分析、管子在管板上的排列方式，管子与管板的连接，管箱、管板与壳体的连接，工

4、艺管径和仪表接管的选择，支座的选择，法兰的选择。壁厚计算和强度校核包括：管板厚度的确定，管箱、壳体等壁厚计算，壳体，管子强度与刚度校核，拉脱力校核，管板应力校核等。开孔补强设计计算。（3）编写设计计算书一份（4）画总装图一张，主要部件图一张（或者零件图一张）学生姓名 班级 学号 指导教师 任务书下达日期 200 年 月 日 过程工艺与设备课程设计 4 1 概述 1.1 塔设备机械设计的基本要求有（1）满足强度要求，防止外力作用下的破坏。（2）满足刚度要求，防止在操作，运输或安装过程中发生不允许的变形。（3）满足稳定性要求，防止失稳破坏。（4)耐久性。（5）密封性。（6）结构简单，节省材料，便于

5、制造，运输，安装，操作，维修等。1.2 塔设备机械设计的基本内容 在本次设计中，要完成结构设计、塔体壁厚计算及强度校核和裙座结构设计及强度校核三部分内容。结构设计包括：塔盘结构、塔底、塔顶空间及人孔等设计，工艺管径计算，吊柱、保温等结构与尺寸确定。塔体壁厚计算及强度校核包括：根据设计压力初定壁厚，水压试验应力验证；开孔补强计算；确定危险截面，进行壳体重量，水平风弯矩，地震弯矩计算和偏心弯矩计算；组合轴向拉、压应力计算进行强度和稳定校核。裙座结构设计及强度校核包括：基础环、裙座体、裙座圈、地脚螺栓、焊缝等设计与校核。在下面的设计中，会对这些问题进行逐一分析。2.塔设备设计 2.1 机械设计条件（

6、1）计算压力的计算 使用安全阀，则起跳压力:=1.05=1.05 1.62=1.701(表压)设计压力：=1.1=1.1 1.701=1.87 液柱静压力：h+gh釜=0.07696MPa+0.004=0.081MPa 由于:5%=1.87 5%=0.094MPa 0.081MPa 所以,计算压力：=1.87MPa 过程工艺与设备课程设计 5 （2）根据工艺设计结果及设备结构要求列出机械设计条如表所示：表 1 机械设计条件 主要工艺参数 数据 主要结构参数 塔体内径Di/mm 1800 1、塔体上每隔 9m 左右开设一个人孔,共 11 个人孔，相应在人孔处安装操作平台，平台宽 B=900mm,

7、单位质量150kg/m2,包角360 2、塔体外表面保温层厚度s=100mm，保温材料密度2=300kg/3 3、塔器设置地区的基本风压值0=500N/m2；抗震设防烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 0.15g，地震分组为第二组；场地土类型为；地面粗糙度为 B 类。4、支座为1800/2400，高度Hs=5m的圆锥型裙座。5、塔体焊接接头系数=0.85（双面焊对接接头，局部无损检测），塔体与裙座对接焊接。6、塔体与封头的厚度附加量取 C=2mm，群座的厚度附加量取C=2mm。塔高 H/mm 97650 计算压力（表压）/MPa 1.87 设计温度 t/55 塔板数 N 190 塔盘上清液层

8、高度 h/mm 87.2 液相介质密度/(kg/m3)473.5 2.2 选择材料（1）塔体与封头材料选用 16MnR，厚度 38-60mm 时：=157 =157 =285（2）裙座材料选用 Q235-A：=113 =113 =235 E=1.916 103 2.3 按计算压力计算筒体和封头的壁厚 1）筒体：S=2=1.782180021570.851.782=12.71 mm 2）封头：采用标准椭圆封头 S=20.5=1.7821800121570.850.51.782=12.66 mm 加上壁厚附加量C=2mm，并圆整，还应考虑刚度、稳定性及多种载荷等因素,过程工艺与设备课程设计 6 取

9、筒体、封头和裙座的名义壁厚均为 S=50 ，=S =50 48=2 2.4 塔的质量载荷计算 2.4.1 壳和裙座的质量 （1）圆筒质量 塔体圆筒总高度：H0=97650 650 5000=92000mm m1=4=(02 2)0钢=4(1.92 1.82)92 7.85 103=209869.4kg（2）封头质量 查得，DN1800,壁厚 50mm 的椭圆形封头的质量为 1489.5kg，则 2=2 1489.5=2979kg（3）裙座质量 锥形裙座尺寸Dis=2400mm Dos=2500mm dis=1800mm dos=1900mm 由于锥角小，故用锥体的平均直径Dim=2100mm，

10、Dom=2200mm 按圆筒计算：m3=4=(om2 2)钢=4(2.2 2.12)5 7.85 103=13255.56kg 01=1+2+3=209869.4+2979+13255.56=226103.9kg 2.4.2 塔内构件质量：查表得浮阀塔盘质量为q=65kg/2 02=42 =4 1.82 190 65=31426.9kg 2.4.3 人孔，法兰，接管与附属物质量=0.2501=0.25 226103.9=56525.98kg 2.4.4 保温材料质量 03为封头保温层质量 封头容积V=0.89063 密封层围容积=1.20433 03=(V)2=(1.2043 0.8906)3

11、00=94.11kg 过程工艺与设备课程设计 7 03=4(0+2)2 0202+203=4(1.9+2 0.1)2 1.92 92 300+94.11 2=17529.8kg 2.4.5 平台、扶梯质量 04=4(0+2+2B)2(0+2)2 12+=4(1.9+2 0.1+2 0.9)2(1.9+2 0.1)2 12 11 150+40 96.65=10227.7kg 式中 q平台单位质量，为150kg/m3 H扶梯高度，为96.65m q笼式扶梯单位质量，为40kg/m3 n 平台数量 2.4.6 操作时塔内物料质量 05=42+42+=4 1.82 0.08722 190 473.5+

12、4 1.82 0.4 473.5+0.8906 473.5 =20866.6kg 封头容积=0.8906m3,塔釜深度0=0.4m 2.4.7 充水质量 m=420+2=4 1.82 92 1000+2 0.8906 1000 =235892.68kg 2.4.8 全塔操作质量 0=01+02+03+04+05+=226103.9+31426.9+17529.8+10227.7+20866.6+56525.98 =362681kg 2.4.9 全塔最小质量 min=01+0.202+03+04+=226103.9+0.2 31426.9+17529.8+10227.7+56525.98 =31

13、6672.8kg 2.4.10 全塔最大质量 max=01+02+03+04+=226103.9+31426.9+17529.8+10227.7+56525.98+235892.68 =577707.1kg 过程工艺与设备课程设计 8 将全塔分成 12 段，各段质量载荷列入下表2：段号 质量(kg)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 合计 圆筒质量 m1 0.00 0.00 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 19652 209869 封头质量 m2 0.00 1490 0.00 0.00 0.00 0.

14、00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 1490 2979 裙座质量 m3 2651 10604 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 13256 塔壳和裙座质量 m01 2651 12094 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21135 21141.9 226104 塔内构件质量m02 0.00 0.00 2315.7 3308.1 3308.1 3142.7 3308.1 3142.7 3308.1 3308.1 3308.1 2977.3 31426

15、.9 保温材料质量m03 0.00 94.11 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1746.4 1623.9 17435.7 平台,扶梯质量 m04 40 160 1006.8 1006.8 1006.8 1642.9 1642.9 1006.8 1006.8 1006.8 1006.8 636.2 10533.3 塔内物料质量m05 0.00 421.7 2101.4 2101.4 2101.4 2101.4 2101.4 1996.3 2101.4 2101.4 2101.4 1891.2 20866.6 人孔附

16、属物质量 ma 663 3023.5 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5283.8 5285.5 56526 冲水质量 mw 0.00 890.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 23576.6 22813.1 235892.7 塔段操作质量m0 3354 15793 33440.8 34581.7 34581.7 35217.8 35217.8 34311.2 34311.2 34581.7 34581.7 33556

17、 362892.5 塔段最大质量mmax 3354 16262 55064.4 56056.9 56057 56693 56693 55891.5 55891.5 56056.9 56056.9 54477.9 577918.5 塔段最小质量mmin 3354 15372 29635.3 29833.8 29833.8 29800.7 30470 29800.7 29800.7 29833.8 29833.8 29283 316884 塔段长度(mm)1000 4000 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 97650 人孔平台数

18、0 0 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 11 塔板数 0 0 14 20 20 19 20 19 20 20 20 18 190 2.5 塔的自振周期计算 1=90.33H03 103 过程工艺与设备课程设计 9 =90.33 97650 3626819 976501.92 105 48 18003 103 =7.16s 2.6 地震载荷计算 查得：max=0.12(设计地震烈度 7 级，设计基本地震加速度为 0.15g)=0.4（类场地土，近震）取一阶振型阻尼比1=0.01 =0.9+0.05 10.5+1=0.973 1=0.02+(0.05 1)8=0.025 2=1+0.05

19、10.06+1.71=1.519 地震影响系数 1=20.21(15)max=0.02259 又因为 1 应不小于 0.2max=0.2 0.12=0.024 故取 1=0.024 结构综合影响系数 =0.5=976501800=54.25 15 所以必须考虑高震型影响。确定危险截面:00 截面为裙座基底截面 11 为裙座人孔处截面 22 为裙座与塔体焊缝处截面 计算危险截面的地震弯矩：00 截面 00=163510H=1635 0.5 0.024 362681 9.81 97650=1.9064 109 mm 00=1.2500=1.25 1.9064 109=2.38 109 mm 11

20、截面 过程工艺与设备课程设计 10 11=8101752.5(103.5142.5+4h3.5)=8 0.5 0.024 362681 9.81175 976502.5(10 976503.514 1000 976502.5+4 1010.5)=1.879 109 mm 11=1.2511=2.349 109 mm 22 截面 22=8101752.5(103.5142.5+4h3.5)=8 0.5 0.024 362681 9.81175 976502.5(10 976503.514 5000 976502.5+5 1010.5)=1.77 109 mm 22=1.2522=2.21 109

21、 mm 2.7 风载荷计算 2.7.1 风力计算 1、风振系数 各计算塔段的风振系数K2由K2=1+计算，计算结果列于下表中 表 4.3 各塔段的风振系数 塔段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 高度hit(m)1 5 14.3 23.5 32.8 42.1 51.3 60.6 69.9 79.1 88.4 97.7(B类)4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 iV(B类)0.72 0.72 0.75 0.80 0.84 0.85 0.87 0.88 0.89 0.89 0.89 0.90 z

22、i 0.00 0.01 0.04 0.10 0.18 0.26 0.38 0.49 0.63 0.80 0.87 1.00 if(B类)1.00 1.00 1.13 1.31 1.45 1.48 1.68 1.77 1.86 1.94 2.00 2.07 2iK 1.01 1.03 1.11 1.25 1.42 1.60 1.80 1.99 2.22 2.49 2.57 2.76 2 有效直径ei 设笼式扶梯与塔顶管线成 90角，取平台构件的投影面积A=0.5m2则ei取下式 过程工艺与设备课程设计 11 计算值中的较大者。ei=oi+2si+3+4 ei=oi+2si+4+0+2pi 式中，

23、塔和管线的保温层厚度si=pi=100mm 塔顶管线外径0=168mm K3=400mm 4=2 各塔段ei计算结果列于表 3 中 表 4.4 各塔段的有效直径 塔段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 长 度(mm)1000 4000 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 K3(mm)400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 400 K4=2*A/li 0.00 0.00 107.9 107.9 107.9 107.94 107.9 107.9 107.9 107.9

24、 107.9 107.9 Dei(mm)2500 2500 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 3、水平风力计算 由式P=120ei 106(N)计算塔段水平风力，计算结果列于下表中：表 4.5 各塔段水平风力计算结果 塔段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K1 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 K2i 1.01 1.03 1.11 1.25 1.42 1.60 1.80 1.99 2.22 2.45 2.57 2.76 q0(N/m2)500 5

25、00 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 fi 1.00 1.00 1.13 1.31 1.45 1.48 1.68 1.77 1.86 1.94 2.00 2.07 li(mm)1000 4000 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 9265 ei(mm)2500 2500 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 2608 风 力Pi(N)880.1 3602 10584 13832 17441 20102 25531 29737 34934 4

26、0793 43434 48331 过程工艺与设备课程设计 12 2.7.2 风弯矩计算 计算危险截面的风弯矩 00 截面 00=112+2(1+22)+12(1+2+11+122)=1.79 1010 mm 11 截面 11=222+3(2+32)+12(2+3+11+122)=1.76 1010 mm 22 截面 22=332+4(3+42)+12(3+4+11+122)=1.65 1010 mm 2.7.3 偏心矩计算=4000 9.81 2000=7.85 107 mm 2.8 各种载荷引起的轴向应力 1计算压力引起的轴向拉应力1 1=4=1.782 18004 48=16.71MPa

27、2操作质量引起的轴向压应力2 00 截面 200=000ab=000ises=362681 9.81 2400 48=9.83 11 截面 群座人孔处截面的截面积：sm=imes(+2)es2 =3.14 2100 48(450+2 30)48 2 230 30 =305832mm2 211=011sm=(3626813353.89)9.81305832=11.52MPa 22 截面 222=022ie=(3626813353.8915793.24)9.81 1800 48 过程工艺与设备课程设计 13 =12.42MPa 3最大弯矩引起的轴向应力3 最大弯矩取下式计算值中较大者：max=w+

28、由该公式计算结果得 截面 0-0 1-1 2-2 max/mm 1.801010 1.771010 1.661010 max=E+0.25 W+由该公式计算结果得 截面 0-0 1-1 2-2 max/mm 7.06109 6.95109 6.52109 最终计算结果如下：（单位：N.mm）截面 0-0 1-1 2-2 max/mm 1.801010 1.771010 1.661010 各危险截面的3计算如下：300=max00sb=max004is2es=1.8010104 24002 48=82.9MPa 311=max11sm=max114is2es=1.7710104 21002 48

29、=110.1MPa 322=max22=max224is2es=1.6610104 18002 48=135.6MPa 2.9 筒体和裙座危险截面的强度和稳定性校核 2.91 筒体的强度与稳定性校核 1、强度校核 筒体危险截面 22 处的最大组合轴向拉应力 max 组拉22=1+222+322=17.54 12.42+135.6=140.7MPa 过程工艺与设备课程设计 14 轴向许用应力：K=1.2 157 0.85=160.14 因为 max 组拉22 K 故满足强度条件 2、稳定性校核 筒体危险截面 22 处的最大组合轴向压应力 max 组压22=222+322=12.42135.6=1

30、48.06MPa 许用轴向压应力cr=min KB,K 其中K=1.2 157=188.4MPa 按 GB150钢制压力容器中的规定，由 A=0.094()=0.94900/48=0.005013 查图得：B=180MPa KB=1.2 180=216MPa 则得cr=188.4 因为 max 组压22 cr 故满足稳定性条件 2.92 裙座的稳定性校核 裙座危险截面 00 及 11 处的最大组合轴向压应力 max 组压00=200+300=9.8382.91=92.74MPa max 组压11=211+311=11.52110.07=121.59 cr=min KB,K A=0.094()=

31、0.0941200/48=0.00376 查图得：B=150MPa KB=1.2 150=180MPa 又因为 K=1.2 113=135.6MPa 则算得cr=135.6 因为 max 组压00 cr max 组压11 cr 故满足稳定性条件 2.10 筒体和裙座水压试验应力校核 2.10.1 筒体水压试验应力校核 1、由试验压力引起的环向应力 过程工艺与设备课程设计 15 试验压力 =1.25=1.25 1.782 157157=2.23MPa =(+)(+ei)2ei=(2.23+103 9.81 93.05)(1800+48)48 2=62.6 0.9=0.9 285 0.85=218

32、MPa 因为 0.9 故满足要求 2、由实验压力引起的轴向应力1 1=4ei=2.23 1800(4 48)=20.91 3、水压试验时，重力引起的轴向应力2 222=max22e=20.17 4、由弯矩引起的轴向应力3 322=0.3w224i2ei=40.5 5、最大组合轴向拉应力校核 max 组拉22=1+222+322=20.91 20.17+40.5=41.2MPa 许用应力：0.9K=0.9 1.2 285 0.85=261.63 因为 max 组拉22 0.9K 故满足要求 6、最大组合轴向压应力校核 max 组压22=222+322=20.1741.2=60.67MPa 轴向许

33、用压应力 cr=min KB，0.9K 0.9K=0.9 1.2 285=307.8MPa 此时 B=180MPa KB=1.2 180=216MPa 则算得 cr=216MPa 因为 max 组压22 cr 故满足要求 2.10.2 裙座水压试验应力校核 1、水压试验时，重力引起的轴向应力2 200=max00ises=577918.5 9.81 2400 48=15.66MPa 过程工艺与设备课程设计 16 211=max11=(577918.53353.9)9.81 2100 48 450 48+10920=18.41 2、由弯矩引起的轴向应力3 300=0.3w004is2es=0.3

34、 1.8 10100.785 21002 48=24.76MPa 311=0.3w11sm=0.3 1.77 10104 21002 48=131.5MPa 3、最大组合轴向压应力校核 max 组压00=200+300=40.42 max 组压11=211+311=18.41131.5=149.9MPa 轴向许用应力cr=min KB，0.9K 0.9K=0.9 1.2 235=253.8 KB=1.2 150=180MPa 则得cr=180 因为 max 组压00 cr max 组压11 cr 故满足要求。2.11 基础环设计 2.11.1 基础环尺寸 取ob=is+(160400)=240

35、0+400=2800mm ib=is(160400)=2400 200=2200mm 2.11.2 基础环的应力校核 bmax=maxmax00+0，0.3w00+max 其中 =(ob4ib4)32ob=2.934 109mm3 =(ob2ib2)4=2.356 106mm2 max00+0=7.646MPa 0.3w00+max=4.238MPa 则 bmax=7.646MPa 选用 200 号混凝土，许用压力 Ra=10MPa 因为bmax 0，故此塔须安装地脚螺栓。取地脚螺栓个数 n=40,地脚螺栓材料许用应力bt=147MPa=4+2=4 4.79 2.356 106 40 147=

36、49.43mm 查表，螺栓 M56 小径为 50.046mm，取地脚螺栓为 M56，即选用 40 个 M56 的地脚螺栓，满足要求。2.13 补强计算 2.13.1 部分参数：=1800mm=50mm=1.87 =55 过程工艺与设备课程设计 18 选用回转盖带颈对焊法兰人孔，人孔采用内伸式 型号为 DN500，即530 14，内伸长度100mm，Snt=14mm，厚度附加量C=2m 由于人孔材料与筒体材料均取 16MnR，则 fr=1 钢板厚度负偏差C1=0.8mm 2.13.2 补强及补强方法判断 1补强判别 制造时采用有垫板的单面对接焊,焊缝作局部X光检查,人孔材料与筒体相同，选用 16

37、MnR 钢板卷制,焊接形式同筒体,人孔接管为齐平式,且与筒体焊缝相交，接管与筒体焊缝的腰高与接管厚度相同。2.补强计算方法判别 开孔直径：d=+2=530 2 14+2 2=506mm d 由以上计算知，所设计塔体不需要补强 2.14 焊缝设计与校核 采用双面对接焊,全部探伤 组拉=max220.785ei022ei=123MPa 焊接低碳钢低合金钢结构 选用型号 E5015，牌号 J507，40的低氢碱性焊条 焊剂牌号 431.(HG20581-1998)该焊条 b 490 ，s 330MPa 又 组拉 b且组拉 900mm，所以采用分块式塔盘，选取自身梁式塔盘板，塔盘板材料为碳素钢。查化工

38、单元过程及设备课程设计表 9-3，知自身梁高度h1=80mm 塔盘板数据为：厚度S=4mm 过程工艺与设备课程设计 20 R=1.5 S=6mm，R=S=4mm，h1=80mm 尺寸如图 1 所示：图 1 塔板盘示意图 2、降液管结构 采用弓型降液管结构，其降液能力大，气液分离效果好，介质腐蚀弱。降液面积占塔盘总面积的10.1%400mm，故降液板采用可拆式分块形式。结构如图 2 所示：图 2 降液管结构示意图 过程工艺与设备课程设计 21 3、受液盘结构 选用凹型受液盘，厚度 6mm，深度 h=50mm，由于直径大于 1400mm，所以开 2 个直径为 10mm 的泪孔。结构如图 3 所示：

39、1-塔壁 2-筋板 3-受液盘 4-塔盘板 5-降液板 图 3 受液盘结构示意图 4、溢流堰结构 堰上液层高度h=47.2mm 6mm，采用平直堰，用角钢形式与塔盘构成固定式结构。结构如图 4 所示：1-塔壁 2-降液板连接带 3-降液板 4-出口堰 5-塔盘板 图 4 溢流堰结构 5、塔盘的支撑结构与紧固件 由于塔径小于 2000mm，支撑塔盘的固定件为支持圈，支持板，降液板和受液盘等，过程工艺与设备课程设计 22 采用支持圈。与支持圈搭接的塔盘外沿直径为：D=D(D 1%+20)=1800 (18+20)=1762mm 查表得支持圈宽度为 50mm,由于要求搭接宽度大于 25mm，又因为塔

40、盘板间隙参考计算值 15mm35mm，综合取搭接宽度 25mm 支持圈厚度为 10mm。本次选用的紧固件为上下均可拆的螺纹连接，结构尺寸：JB1120-1999。见表 6 计算得高于溢流堰 50mm 的液柱静压P1=0.09 473.5 9.81=418.1Pa取 1000Pa 1/2 板间距处静压P2=0.225 473.5 9.81=1045.1Pa 取 3000Pa 2.15.2 塔盘的机械计算 塔盘板的强度校核 分块式塔盘中的自身梁式塔盘板，可看作承受均布载荷的简支梁。操作条件下，受载情况：在 l/2 处，承受最大弯矩 q1=P1/l=1000 0.415 l/l=415N/m q2=

41、P2/l=3000 0.415 l/l=1245N/m q=q1+q2 操作条件下：在 l/2 处承受最大弯矩 Mmax=28=313.93N m 强度条件max=622 106=12.75MPa l/b=2.96查表得 =0.1189=127MPa 所以有 max 检修时：在 l/2 处承受最大弯矩 Mmax=228+4=235.45+415.125=650.58N m 产生最大应力 max=622 106=17.99MPa 工作状态 构件 载荷中应包括的项目 取值限制 正常操作时 塔盘板及其所属物重量 高于溢流堰 50mm 静压 1000Pa 均布载荷 塔盘上液体的重量 1/2 板间距的静

42、压 3000Pa 安装检修时集中载荷 另加入塔内人员的重量和堆积物的重量 P=1350N 过程工艺与设备课程设计 23 l/b=2.96 查表得 =0.1189=215MPa max 满足强度条件。塔盘的挠度计算:最大挠度在跨距中点(在操作条件下)I=312=6.2 1044 fmax=43 l/b=2.96 查表得=0.1333 fmax=0.937mm fmax f=3.2mm 2.16 标准化零部件的选择 人孔 1、塔体 回转盖带颈对焊法兰人孔，突面型，PN4.0 DN500,HG21518-2005,=530 14 2、裙座 回转盖带颈对焊法兰人孔，突面型，PN4.0 DN500,HG

43、21518-2005,=530 14 2.17 辅助装置及附件 1、丝网除沫器的结构 采用升气管型安装形式 HG/T21618 丝网除沫器（塔径超过 600mm，网块固定在设备上）2、进出料接管（由工艺设计所得）（1）进料管和回流管 采用不可拆直管结构，采用厚壁管 进料管 a.76 4 回流管 b.219 6（2）塔底出料管 丙烯、丙烷有一定腐蚀，采用法兰连接，设防涡流挡板 出料管 c.219 6 （3）气体进出口管 过程工艺与设备课程设计 24 气体进口管 c.219 6 气体出口管 e.159 6 代号 标记 密封面形式 用途 PN4.0DN65HG20593-97 突面 进料管 PN4.

44、0DN200HG20593-97 突面 出料管 PN4.0DN200HG20593-97 突面 进口管 PN4.0DN200HG20593-97 突面 出口管 PN4.0DN150HG205993-97 突面 回流管 3.吊柱 吊杆:20 号无缝钢管 支座垫板:18MnMoNbR 选吊柱为:一根钢管弯曲 900最大起吊重量 1000kg,HG/T21639 结构参数：R=900mm（回转半径）=219 10，e=300mm，L=3400mm S=1200mm H=1000mm 4.保温结构:保温材料=300kg/3，保温层厚度=100mm 用水泥蛭石制品,导热系数=0.08kcal/m h 塔

45、底：釜液上方气液分离高度 1.5m,釜液高度 h0=0.4m 塔顶:塔顶分离高度 1.5m 丙稀丙烷精馏塔机械设计结果汇总表 7 塔的名义厚度 筒体S=50mm，封头S=50mm，裙座S=50mm 塔的载荷及其弯矩 质量载荷 m0=362681kg，mmax=577707kg,mmin=316672kg 风弯矩 00=1.79 1010 mm,11=1.76 1010 mm 22=1.65 1010 mm 地震弯矩 00=1.9064 109 mm,11=2.349 109 mm 22=2.21 109 mm 过程工艺与设备课程设计 25 各种载荷引起的轴向应力 计算压力引起的轴向应力 1=1

46、6.71MPa 操作质量引起的轴向应力 200=9.83，211=11.52MPa 222=12.42MPa 最大弯矩引起的轴向应力 300=82.9MPa，311=110.1MPa 322=135.6MPa 最大组合轴向应力 max 组拉22=140.7MPa max 组压22=148.06MPa 最大组合轴向压应力 max 组压00=92.74MPa，max 组压11=121.59 强度及稳定性校核 强度校核 max 组拉22=140.7MPa K=160.14 满足强度条件 稳定性校核 max 组压22=148.06MPa K=188.4MP 均满足稳定性条件 水压试验时的应力校核 筒体

47、 =62.6 0.9=218MPa max 组拉22=41.2MPa 0.9K=261.63 max 组压22=60.67MPa cr=216MPa 均满足强度条件 裙座 max 组压00=40.42 cr=180 max 组压11=149.9MPa cr=180 均满足稳定性条件 基础环设计 基础环尺寸 ob=2800mm，ib=2200mm，=45mm 基础环的应力校核 bmax=7.646MPa =10MPa 满足要求 地脚螺栓设计 地脚螺栓直径 M56 地脚螺栓个数 n=40 3.设备图(见附录 3)4.主要符号说明 过程工艺与设备课程设计 26 符号 意义与单位 符号 意义与单位 A

48、 操作平台的投影面积，mm2 MEi-i 塔第 ii 截面处的地震弯矩，Nmm Ab 基础环的面积，mm2 Mmaxi-i 塔第 ii 截面处的最大弯矩，Nmm Aab 裙座底部截面积，mm2 Mwi-i 塔第 ii 截面处的风弯矩，Nmm Asm 裙座人孔处截面积，mm2 mmax 塔的最大质量，kg B 用于确定许用轴向压应力的系数，MPa mmin 塔的最小质量，kg b 基础环外部的径向宽度，mm m0 塔的操作质量，kg Cz 结构综合影响系数，m0i-i 计算截面以上的操作质量，kg Dei 塔计算段的有效直径，m pc 计算压力，MPa Di 筒体的内直径，m Pi 塔 ii 计

49、算段的水平风力，N Dib 基础环的内直径，m q0 基本风压值，N/m2 Dob 基础环的外直径，m Sb 基础环的厚度，mm Dis 裙座大端的内直径，m Se 筒体的有效厚度，mm Do 筒体的外直径，m Seh 封头的有效厚度，mm Dos 裙座大端的外直径，m Ses 裙座的有效厚度，mm dis 裙座小端的内直径，m T1 塔的基本自振周期，s do 塔顶管线的外直径，m Zsb 裙座底部截面的抗弯截面系数，mm3 dos 裙座小端的外直径，m Zsm 裙座人孔处截面的抗弯截面系数，mm3 E 设计温度下材料的弹性模量，MPa 1 对应塔基本自振周期 T1的地震影响系数 fi 风压

50、高度变化系数 max 地震影响系数的最大值 H 塔的总高度，m ps 管线保温层厚度，mm Ho 塔体圆筒总高度，m si 塔第 i 段保温层厚度，mm Hs 裙座总高度，m 脉动增大系数 h 计算截面距地面的高度，mm i 脉动影响系数 hit 塔第 i 段距地面的高度，m 1 由计算压力引起的轴向应力，MPa K 载荷组合系数 2 由重力引起的轴向应力，MPa K1 体型系数 3 由最大弯矩引起的轴向应力，MPa K2i 风振系数 t 设计温度下筒体材料的许用应力，MPa K3 笼式扶梯当量宽度，mm cr 设计温度下筒体材料的许用轴向压应力，MPa K4 操作平台当量宽度，mm st 设