吸收塔设计

济南大学课程设计I1、课程设计的内容主要内容发是设计吸收塔塔体和群座。2、课程设计要求吸收塔的塔径 1500mm，塔高 20 m，工作压力要求 0.5Mpa，在常温下工作，工作介质微腐，工作地点在济南，要求能抵抗 300Pa 的基本风压，抗震要求 6 级，塔体中部设一人孔，塔中填料重 3000 kg，操作时物料重 20000 kg。 各接管： 裙座人孔 400 温度 32 取样25进气200 进液100 出液100压力计25 人孔450出气1503、文献查询方向及范围1. 主要参考文献1 谭蔚主编.化工设备设计基础M. 天津大学出版社,2007 济南大学课程设计II目 录1、 前言 12、 塔体选材 13、 按设计压力计算筒体和封头壁厚 13.1 筒体壁厚 13.2 封头壁厚 24、 各种载荷计算 24.1 设备自重 24.1.1 塔体重 24.1.2 内构件重 24.1.3 保温层重 24.1.4 平台重 24.1.5 物料重 24.1.6 附件重 34.1.7 充水重 34.2 4.2 风载 34.2.1 各段风载 34.2.2 各段风弯矩 64.2.3 地震载荷 65、 各载产生的轴向应力 95.1 设计压力产生的轴向应力 95.2 操作重量产生轴向压应力 95.3 最大弯矩产生的轴向应力 9按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚 105.4 按轴向拉应力验算筒体壁厚 105.5 按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚 105.6 验算水压试验应力 115.6.1 强度验算 116、 基础环设计 126.1 选取基环直径 126.2 基础环厚度计算 127、 地脚螺栓直径的计算 147.1 底座环上最大拉应力 14III8、 焊缝结构设计 14结论 15参考文献 16济南大学课程设计- 1 -一、前言在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。塔设备有板式塔和填料塔两种形式。利用气体混合物在液体吸收剂中溶解度的不同，使易溶的组分溶于吸收剂中，并与其他组分分离的过程称为吸收。操作时，从塔顶喷淋的液体吸收剂与由塔底上升的气体混合物在塔中各层填料或塔盘上密切接触，以便进行吸收。伴有化学反应的吸收叫化学吸收。按吸收时气液作用方式吸收塔可分为表面式、膜式、喷淋式和鼓泡式等。二、塔体选材据工作压力 0.5MPa，工作温度常温，属于低压常温。工作介质微腐，故选Q235-A。三、按设计压力计算筒体和封头壁厚3.1.筒体壁厚设t=113MPaP设计压力，应略大于工作压力Dit2)(58.07.15.0MaP用单面对接焊，局探， .则 )(3458.0132. m.4Cd 查 m6.1)(.dn- 2 -取 mn10查t 无变化，故 合适。mn103.2. 封头壁厚采用标准椭圆形封头，取封头壁厚为 10mm。四、各种载荷计算4.1.设备自重4.1.1 塔体重 m1)(7695)(.769108.701.28022.5244302NkgDHDniini4.1.2 内构件重塔中填料重为 3000kg，所以 Nkgm3024.1.3 保温层重取保温层厚度 0.1m，密度 3/0k)(30521)(.3052 3021.05.784223 NkgHDmnini4.1.4 平台重由工艺条件知，每 10 个塔盘设一人孔，一平台，共 4 个。每个平台为半圆形，取平台宽度 0.9m，平台自重 q=150kg/m3)(21)(.21 24150.0.25.19.02.0.57804 22NkgqnDBDmnini - 3 -4.1.5 物料重操作时物料重 20000kg，所以 Nm2054.1.6 附件重各种管口（人孔、接管、法兰）估计取 Nkgma1504.1.7 充水重 )(3520)(102.78.40 NkgHDiw 以上各载按不同情况组合操作时 )(748)(8.74543210 mma水压试验时 52.52ax kgw安装时 )(1)(.14321min Na表 1 各情况下的重量 （单位：N ）m0 mmax mmin374528 527778 1745284.2 风载先确定最危险界面0-0 裙座底部1-1 裙座人孔2-2 裙座与塔体连接处的焊缝3-3 第二人孔下4-4 顶面4.2.1 各段风载 有 效DhfqKFii021K1空气动力系数，对于圆形，取 0.7K2风振系数， imK12mi高度系数- 4 -表 21距地面高度m 20 40 60 80 100mi 0.35 0.32 0.26 0.25 0.21动荷系数，与塔的自振周期 T 有关表 31自振周期Ts 0.25 0.5 1.0 1.5 2 2.5 3 4 5系数 1 1.4 1.7 2.0 2.3 2.5 2.7 3.0 3.2塔的自振周期 T)(60. 1051028.37439.0350sDEHmin（1）对于 0-1 段查表 1 得到 mi=0.35查表 2 由 得到 =1.464.1506.7所以有 1.312 iK设备设计要求基本风压为 300Pa,所以 q0=300Pa表 41 风压高度变化系数 if地面粗糙度类别距地面高度 Hit A B C D5 1.17 1.00 0.74 0.6210 1.38 1.00 0.74 0.6215 1.52 1.14 0.74 0.6220 1.63 1.25 0.84 0.62注 1： A 类系指近海海面及海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B 类系指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区C 类系指有密集建筑群的城市市区D 类系指有密集建筑群且房屋较高的城市市区- 5 -)(14.35072.0734.0517.3202132 NDhqfKF 有 效查表 4 得到高度变化系数 74.01f0-1 段长度 mh10有效直径 4302KD有 效外径 保温层厚度 扶梯宽度5.0 m2.01mK403平台宽度 F-水平投影面积，04ihFKF所以有 )(12.4.521D有 效0-1 段风载 ( 2 ) 同理，对于 1-2 段查表 4，得到高度变化系数 74.021f1-2 段长度 mh8.211-2 段风载 （3）同理，对于 2-3 段 查表 4，得到高度变化系数 74.032f2-3 段长度 m5.322-3 段风载（4）同理，对于 3-4 段查表 4，得到高度变化系数 8.43f3-4 段长度 mh5.10433-4 段风载表 5 各段风载)(47.912.3.5.10210 NhqfKF 有 效 )(4.89512.51.210212 NDqfKF 有 效)(26.591.0384.17.4302143 NDqfKF 有 效- 6 -计算段 0-1 1-2 2-3 3-4 备注K1 0.7 形状系数K2 1.51 风振系数q0 300Pa 基本风压fi 0.74 0.74 0.74 0.84 高度系数hi 1 1.8 7.05 10.5 各计算高度D 有效 2.12 有效直径Fi 497.47 895.44 3507.14 5929.26 各段风载4.2.2 各段风弯矩)(983.10 25.10.7826.590.7814.502.4)(7.13625.10.8259 205.7814.37.4.51.4232321 3203102000mNhFhFMNhFhFhMww )(567.82925.10.726.9.1430222mNhFw4.2.3 地震载荷地震以波的形式向四周传播破坏，对建筑物来说，以水平振动危害较大。（1）作用在单质点上的水平地震力mgcF式中：c形状系数，对钢制圆形容器 c=0.5地震影响系数- 7 -表 61对应于设防烈度 值max设防烈度 7 8 9误计基本地震加速度 0.1g 0.15g 0.2g 0.3g 0.4g地震影响系数最大值 max0.08 0.12 0.16 0.24 0.32根据设计地震烈度为 6 级，查表