过孔专业毕业论文04273.doc

符号说明di圆筒或球壳内直径，mmdo圆筒或球壳外直径，mmpc计算压力，mpac厚度附加量，mmc1厚度附偏差，mmc2腐蚀裕量，mm圆筒或球壳的计算厚度，mme圆筒或球壳的有效厚度，mmn圆筒或球壳的名义厚度，mmt设计温度下圆筒或球壳的计算应力，mpa焊缝系数，局部无损探伤，=0.85 pw圆筒或球壳的最大允许工作压力，mpa t设计温度下材料的许用压力，mpaa一根换热管管壁金属的横截面积, mm2dg垫片压紧力作用中心圆直径，mmd换热管外径，mml换热管与管板胀接长度或焊脚高度，mmat管板布管区面积，三角形at =1.732ns2 + ads换热管中心距,mmsn隔板槽相邻两管中心距,mmn隔板槽一侧的排管根数nu形管根数 do管板布管区当量直径,mmps壳程设计压力, mpapt管程设计压力, mpae圆筒有效厚度, mmeh封头有效厚度, mmes裙座有效厚度, mms室温下壳体材料的屈服点，mpat设计温度下壳体材料的许用应力，mpats设计温度下裙座材料的许用应力，mpaat管板布管区面积，三角形at = 1.732ns2 +ad, mm2adt布管区范围内能被换热管支撑的面积, mm2dt管板布管区当量直径, mmpt布管区当量直径dt与直径2r之比,r=di2bf法兰宽度, mm f壳体法兰厚度, mmd管板开孔前的抗弯刚度ep管板材料的弹性模量,mpa 管板材料泊松比kf壳程圆筒与法兰的旋转刚度参数, mpaef对于f型连接方式，指ef=2.1105 mpaw系数，按s/di和f/di计算s壳程圆筒厚度，mmes对于f型，指壳程圆筒材料的弹性模量,es=2.1105 mpakf管箱圆筒与法兰的旋转刚度参数, mpaef对f型，按管板材料, ef=2.1105 mpaeh对f型，管箱圆筒材料eh=2.1105 mpaw系数，按s/di和f/di计算h管箱圆筒厚度，mmkf板边缘旋转刚度参数kf旋转刚度无量纲参数kf0无量纲参数，f型 r管板边缘法兰力矩折减系数t需要的螺栓总截面积, mm2am预紧状态下，需要的最小螺栓总截面积, mm2aa操作状态下，需要的螺栓总截面积, mm2ap预紧状态下，需要的最小螺栓载荷，nb垫片有效密封宽度，mmy垫片比压力m垫片系数b常温下螺栓材料的许用应力，mpaap操作状态下需要的最小螺栓面积, mm2wp操作状态下需要的最小螺栓载荷，nlg螺栓中心至作用位置处的径向距离fd作用在法兰环内侧封头压力载荷引起的轴向分力，nft总轴向力与内径截面上的流体压力引起的轴向力之差，nf流体压力引起的总轴向力，nfg窄面法兰垫片压紧力，nab实际螺栓面积应不小于需要的螺栓面积, mm2ld螺栓中心至法兰环内侧的径向距离lt螺栓中心至作用位置的径向距离ab基础环面积 ab=0.785（dab2-dib2），mm2asb圆筒形裙座底部截面积asb=3.14diss , mm2b系数，按11.7.5确定，mpa b基础环外伸宽度b=（dob-dos），mm cz结构综合影响系数 di容器内直径，mm dib基础环内直径，mm dis裙座底部截面内直径，mmdob基础环外直径，mmdos裙座底部截面的外直径，mmh容器高度，mme设计温度下材料的弹性模量,mpahi容器顶部至第i段底部截面的距离，mmhi容器第i段集中质量距地面的高度，mmhk计算截面i-i以上集中质量mk距地面高度，mmmei-i容器的计算截面i-i 的地震弯矩，nmmeo-o容器底部o-o截面的地震弯矩，nmmmaxi-i容器计算截面i-i的最大弯矩，nmmmaxo-o容器底部o-o截面的最大弯矩，nmmwi-i容器计算截面i-i的风弯矩，nmmwo-o容器底部截面o-o的风弯矩，nmm容器第i段的操作质量，kgmmax容器的最大质量，kgmmin容器的最小质量，kgmo容器的操作质量，kgmi-i计算截面i-i以上操作时和非操作质量，kgp设计风压，mpap风载荷，nti容器第i振型的自振周期，st1容器的基本自振周期，szb基础环的抗弯截面系数，mm3zsb圆筒形或圆锥形裙座底部截面系数，mm3b基础环厚度，mmq换热管与管板连接的拉脱力，mpa管板计算厚度，mmt换热管管壁厚度，mm管板强度削弱系数，一般=0.4t换热管轴向应力，mpart设计温度下管板材料的许用应力，mpatt设计温度下换热管材料的许用应力，mpa第一章 绪 论1.1 合成氨在国民经济中的重要作用合成氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。别名氨气，分子式为nh3。世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。1.2 合成氨生产方法的介绍德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成，氨的含量达到6%以上。这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 （1）原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。 （2）净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 （3）氨合成 将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，故采用未反应氢氮气循环的流程。 合成氨具体工艺流程图如下： 蒸汽 煤 空气脱硫净化 造气 压 缩 碳 化变 换氨合成氨成品离 心 分 离 母 液 图1-1 合成氨工艺流程图1.3 碳化塔在生产方法中的作用 碳化塔由塔体、封头、溶液入口、冷却水箱、进气口、排气口及出料口构成，是合成氨厂碳化工段的主要设备。碳化塔是合成氨厂的心脏，直接影响各项性能指标的完成、消耗的高低、质量的优劣、生产能力的大小、甚至是投资的高低。碳化塔内除塔盘、汽液分布板、除沫装置与其他的塔设备有相同的结构外，还有使反应顺利进行的冷却装置等结构，是合成碳酸氢氨的反应器，为类压力容器。在碳化塔内进行着二氧化碳的吸收、碳化反应、碳酸氢铵结晶等过程，塔内同时存在着气体、液体、固体。含有氮气、氢气和二氧化碳的变换气进入碳化塔后，二氧化碳与氨水反应生成碳酸氢氨。典型的生产碳酸氢氨小型氮肥厂以无烟煤为原料，先制取半水煤气，后经脱除硫化氢后，进入加压变换反应系统，得到的氮氢气和二氧化碳混合气体进入碳化塔，在碳化塔内二氧化碳与浓度为17%左右的氨水反应，生成碳酸氢氨结晶经离心机分离，即得到碳酸氢氨产品。1.4 发展状况 解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。由于石油价格的飞涨和深加工技术的进步，以“天然气、轻油、重油、煤”作为合成氨原料结构、并以天然气为主体的格局有了很大的变化，绝大多数目前已经停车或进行以结构调整为核心内容的技术改造。我国目前的合成氨产量已跃居世界第一位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃多种原料生产合成氨的技术。目前合成氨在与国际接轨后，今后发展重点是调整原料和产品结构，进一步改善经济性。根据合成氨技术发展的情况分析，估计未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变，其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期，改善经济性”的基本目标，进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。第二章 筒体及封头设计2.1设计技术参数的确定2.11液柱静压力对于液柱静压力的计算，通过查阅课本过程设备设计114页可知：通常状况下，计算压力等于设计压力加上液柱静压力，当元件所承受的液柱静压力小于5%的设计压力时，可以忽略液柱静压力的影响。 (2-1)上式中，-水的密度，kg/,=1000 kg/ g-重力加速度，g=9.81 h-塔体的高度，m =16.1+0.342=16.78m -筒体的高度，m -封头的高度，m=10009.8116.78=0.16mpa2.12 设计压力=1.10.8=0.88mpa （2-2）由p与pl的比值可得：0.16/0.88=18%5%,即液柱静压力大于设计压力的5%，所以应把液柱静压力计入计算压力中。因此，=0.88+0.16=1.04mpa。 （2-3）2.13 设计温度与设计压力一样，设计温度也为压力容器的设计载荷条件之一，它是指容器在正常工作情况下，设定的元件的金属温度，（沿元件金属截面的温度平均值）。t=tw=402.14 焊接接头系数 采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全熔透对接接头，无论检测比例为局部检测，取=0.85。2.2 圆柱塔体的厚度计算2.2.1筒体的厚度 成型后厚度是指制造厂考虑加工减薄量并按钢板厚度规格第二次向上圆整得到的坯板的厚度，再减去实际加工减薄量后的厚度，也为出厂时容器的实际厚度，一般情况下，只要成形后厚度大于设计厚度就可以满足强度要求。 根据gb150-2011，表4-1, 40时16mnr材料的许用应力值=163 mpa。 (2-4) 上式中，-筒体的计算厚度， -圆柱筒体的内经，已知=1200 -16mnr材料在设计温度下的许用应力，mpa -焊接接头系数对于q345r的腐蚀余量c2=2，腐蚀余量主要是防止容器受压元件由于均与腐蚀、机械磨损而导致厚度削薄减弱。设计厚度。 （2-5） 由化工容器及设备简明手册表13-2,可知，当钢板的厚度为6.0到7.0时，取钢板的负偏差=0.6，名义厚度=6.52+0.6=7.12 圆整后=12。 （2-6）有效厚度=12-0.6-2=9.4。 （2-7）当=12时=163 mpa没有变化，故取名义厚度=12合适。2.2.2 封头的厚度根据=1200,由jb/t4735-95得椭圆形封头主要参数:=1200 =300 h=25对于椭圆形封头，此时k=1，厚度计算式为: （2-8） 上式中 -筒体的计算厚度， pc 筒体的计算压力，mpa -圆柱筒体的内经，已知=1200 -16mnr材料在设计温度下的许用应力，mpa -焊接接头系数封头钢板的负偏差与腐蚀余量与筒体相同因此，计算厚度名义厚度=6.33+0.6=6.93 圆整后=12 有效厚度=12-0.6-2=9.4。2.3 水压试验2.3.1试验压力对于内压容器，耐压试验的目的:在超设计压力下，考虑缺陷是否会发生快速扩展造成破坏或开裂造成泄漏，检验密封结构的密封性能。对于外压容器，在外压的作用下，容器中的缺陷受压应力的作用，不可能发生开裂，且外压临界失稳压力主要与容器的几何尺寸、制造精度有关，跟缺陷无关，一般不用外压试验来校核其稳定性，而以内压试验进行“泄漏”检查以确定容器是否存在穿透性缺陷。取水压试验温度为20则对于内压容器: （2-9）上式中-试验时启闭金属温度下材料的许用应力，=153 mpa -设计温度下材料的许用应力，=153 mpa所以 mpa2.3.2 应力校核为了保证耐压试验时容器材料处于弹性状态，在内压试验前必须按照下式校核试验时筒体的薄膜应力： （2-10）式中-试验压力下圆筒的应力，mpa -材料的屈服强度，=325 mpa-圆筒的有效厚度，=122.77 mpa 由于 所以水压试验的结果为合格。第三章 风载荷3.1 塔的载荷分析3.11质量载荷塔设备大多安装在室外，靠裙座底部的地脚螺栓固定在混泥土基础上，通常称为自支撑式塔。除了承受介质压力外，塔设备还承受着各种重量，塔的质量包括：塔体、裙座的质量；塔内件如塔盘活填料的质量；保温材料的质量；操作平台及扶梯质量；操作时物料的质量；塔附件如人孔、接管、法兰等质量；水压试验时充水的质量；偏心载荷。（1）塔体、裙座的质量由化工容器及设备简明手册313页可知：当dn=1200，=8时，一米高筒节钢板的质量g=238，同样可由化工容器及设备简明手册319页可知：当dn=1200，=8时，封头的质量为106。= (3-1) =+= (3-2)(2) 塔内件的质量 (3-3)本设计采用的填料为陶瓷拉西环(乱堆),填料在塔内位置分为两段,每一段长度为6000。 （3-4）所以塔设备内部构件质量为：（3）保温材料的质量选石棉作为保温材料，取保温层厚度，由化工容器及设备简明手册可查的石棉的密度。为筒体的外径， （3-5）为封头的表面积，由jb/t 4735-95得 （3-6）所以 （3-7）（4）操作平台及扶梯的质量由化工容器及设备简明设计手册392页表16-1可得：名称笼式扶梯钢制平台单位质量平台的选择原则：操作平台应设置在人孔、手孔、塔顶吊柱、液面计等需要经常检修和操作的地方，并且操作平台布置的位置不再需要设置脚手架和缆索。根据各层平台之间的最小间距不得小于2.0m,以及若无特殊要求，层板间距也不宜大于8.0m的原则，本设计选择宽为b=1m,高为1.2m的平台。本设计一共设置5个平台，平台一设置在h=730处的富液出口处；平台二设置在h=2230处的卸料口处；平台三设置在h=8600处的卸料口处；平台四设置在h=16280处的进料口e处，平台五设置在h=16780处的上封头处。扶梯的选择：梯子至塔体保温层外表面的距离至少为20，当塔体上有补强圈时，距离还应该适当放大，梯子最低层一级踏步高出地面150到450，相邻间距一般为300，因此取第一级踏步高出高出400，距离保温层外表面的距离为250。由化工容器及设备简明设计手册429页公式得: （3-8） （3-9） （5）操作时物料的质量 （3-10）（6）塔附件质量按经验取塔附件的质量 (3-11） （7）水压试验时充水的质量 （3-12） （8）偏心载荷塔体上有时悬挂再沸器、冷凝器等附属设备或其他附件，因此承受偏心载荷，。塔设备在正常操作时的质量: （3-13）塔设备在水压试验时的最大质量 （3-14）塔设备在停工检修时的最小质量： （3-15）3.2 塔的自振周期在动载荷（风载荷，地震载荷）作用下，塔设各个截面的变形以及内力与塔的自振周期（或频率）及阵型有关，因此在进行塔设备的载荷计算以及强度校核之前，必须首先计算其固有（或自振）周期。由化工容器及设备简明设计手册393页可查的等直径等厚度容器的基本自振周期: ， （3-16） 3.3 风载荷中国设计规范中，对于空气密度，统一采用一个大气压下、10时的干空气密度计算，即;基本风速则采用该地区离地面高度为10m处，30年一遇，采用10min为时距所得的平均最大风速，国家有关部门已经制定了全国各地区的基本风压的分布图，查化工设备简明手册表11-9，呼和浩特市的风压力为。3.3.1 风力计算 安装在室外的塔设备将受到风力的作用，风力除了使塔体产生应力与变形外，还可能使塔体产生顺风向的振动（纵向振动）及垂直于风向的诱导振动（横向振动），过大的塔体应力会导致塔体的强度及稳定失效，而太大的塔体挠度则会造成塔内流体分布不均，从而使分离效率下降.当塔设备的高度与直径之比大于5，或高度大于10m时,在其强度和稳定性的计算中应考虑风载荷，计算分载荷时应分段进行，每段内的分压值认为是等值，整个塔的风载荷呈阶梯形分布。塔设备中的第i计算段所受的水平风力可由下式计算： （3-17） 上述基本风压中没有考虑结构的体型因素，在同样的风速条件下，风压在不同体型结构分布亦不相同，对于细长的圆柱形塔体结构，体形系数=0.7。风振系数是考虑风载荷的脉动性质和塔体的动力特性的折算系数，对于塔高de塔设备，取。地面粗糙度类别为b类（田野、乡村、丛林、丘陵、以及房屋比较稀疏的乡镇和城市）,当笼式扶梯与塔顶管线布置成90时，取下列两式中的较大值： （3-18） (3-19) 综上所述，各计算段的系数以及风压力统计如下表：塔段号123456塔段长度，m00.480.483.773.777.067.0610.3510.3513.6413.6416.935000.71.71111.00981.10191.18254803290329032903290329040000.0600.0600.061.7161.7761.7161.7761.7161.776490.093476.63359.23510.73701.54111.13.3.2 风弯矩的计算将塔沿高度分为若干段，则水平风力在第段塔底截面处的风弯矩为（不考虑横向风向的影响）： （3-20）由于塔体裙座并无人孔，故只需求出塔底截面与封头焊缝处风弯矩即可，则有截面0-0处的风弯矩：同理可得截面1-1处的风弯矩：第四章 地震载荷4.1 地震力的计算4.11水平地震力地震起源于地壳的深处，地震时产生的地震波，通过地壳的岩石或土壤向地球表面传播，当地震波传到地面时，引起地面的突然运动，从而使建筑物或设备发生震动，所谓地震力是地震时地面运动对于设备的作用力，对于底部刚性固定在基础上的塔设备，如将其简化为单质点的弹性体系，则地震力即为该设备质量相对于地面运动时的惯性力。将塔沿高度方向分成n段，视每段高度之间的质量为作用在该高度处的集中质量，在地震烈度为8级到9级的地区，塔设备应该考虑地震力的影响，一个质点体系见下图：因而第k段塔节重点处（k质点处）产生的相当于第一阵型（基本阵型）的水平地震力为： （4-1） （4-2）式中-地震影响系数；=0.682s；特性周期，按场地土的类型及震区类型，由过程设备设计307页表7-9可知，选择第ii类场地土类型的第二组，取=0.40；-地震影响系数的最大值，由过程设备设计307页表7-10可知，设防烈,度为8级，取=0.24；-衰减系数，根据塔的阻尼比按式(3-23)确定；-阻尼调整系数，按式（3-24）计算。 (4-3)（式中-塔的阻尼比） （4-4）4.12垂直地震力设防烈度为8度或9度区的塔式容器应该考虑上下两个方向垂直地震力的作用，如图4-1所示，塔式容器的底截面处总的垂直地震力应按式（4-5）计算： （4-5）任意质量i处所分配的垂直地震力（沿塔高按倒三角形分布重新分配）按式（4-6）计算：（i=1,2,3） (4-6)任意计算截面i-i处的地震垂直力为：（i=1,2,3） （4-7）4.13 地震载荷及地震弯矩的计算将塔沿高度方向分成6段，视每段高度之间的质量为作用在该高度1/2处的集中质量，各段计算质量对该截面所引起的地震力地震弯矩列于表4-1（分段图见图4-3）塔段号123456688.0783.0783.0783.0783.0783.02402125541570608705103500.590.811.050.00470.12380.50270.7451.0231.326 7.11213.26865.951283.341762.222569.47 130.901316.953363.774387.185410.597235.2821844.6721713.7720396.82因为 ，故不考虑高阵型的影响。（1）0-0截面的弯矩为: （4-8）(2)i-i截面的弯矩为： （4-9）4.2 偏心弯矩塔体上有时悬挂再沸器、冷凝器等附属设备或其他零件，因此承受偏心载荷，该载荷产生的弯矩为： （4-10）但此次设计的二氧化碳吸收塔没有悬挂再沸器、冷凝器等附属设备或其它附件，所以=0。4.3 最大弯矩确定最大的弯矩时，偏保守的假设风弯矩、地震弯矩和偏心弯矩同时出现，且出现在塔设备的同一方向，但考虑到最大风速和最高地震级别同时出席那的肯能性很小，在正常或停工检修时，取计算截面处的最大弯矩为： 取其中较大值 （4-11）在水压试验时，由于试验日期可以选择持续时间较短，取最大弯矩为。 （4-12）4.3.1 塔设备底部截面0-0处的最大弯矩4.3.2 塔设备底部截面i-i处的最大弯矩第五章 筒体的强度及稳定性校核验算塔壳i-i截面处操作时和压力试验时的强度以及稳定性，计算结果列于下表5-1。表5-1计算截面i-i计算截面以上塔的操作质量,kg4012.8塔壳的有效厚度5.4计算截面的横截面积20347.2计算截面的断面系数 最大弯矩 操作压力引起的轴向应力57.8mpa重力引起的轴向引力弯矩引起的轴向应力8.67最大组合压应力（计算见公式5-1,5-2,5-3）11.67226.7最大组合拉应力63.47192.78计算截面的风弯矩液压试验时计算截面以上塔的质量(计算见公式5-4)17078.7压力引起的轴向应力61重力引起的轴向应力8.39弯矩引起的轴向应力7.62周向应力(计算见公式5-5)140.63248.625液柱时最大组合压应力11.67226.7液压时最大组合拉应力63.47248.625表示计算时，在压应力中取“”号，在拉应力中取“”号 (5-1)式中k-组合系数，取k=1.2根据圆筒的内半径和所假设的圆筒计算壁厚，按下式计算系数a的值（5-2） 按下式计算b值 （5-3)式中e-材料在设计温度（40）下的弹性模数， (5-4) (5-5) 由表5-1可知，圆筒的轴向应力大小符合要求，筒体的稳定性符合要求，圆筒的拉应力同样符合要求，即筒体的强度及稳定性校核符合条件。第六章 裙座的强度及应力校核6.1 应力校核裙座的筒体受到重量和各种弯矩的作用，但不承受压力，重量和弯矩在裙座底部截面处最大，因而裙座底部的截面是危险截面，此外，裙座上的检验孔或人孔，管线引出孔有承载削弱作用，这些孔中心横截面处也是裙座筒体的危险截面。裙座筒体不受压力作用，轴向组合拉伸应力总是小于轴向组合压缩应力，因此，只需要校核危险截面的最大轴向压缩应力。6.11 基底截面0-0的应力校核（1）正常操作时 （6-1） 式中-裙座的半锥角，选用圆柱形裙座，=0-0-0截面处的最大弯矩，-裙座底部截面的截面系数， （6-2）-裙座的底部直径，-裙座壳设定有效壁厚， =12-0.6-2=9.4 -0-0截面处的垂直地震力，n -裙座底部截面面积， =3.1412249.4=36127.6k-截面组合系数，k=1.2 b-系数，b=226.7mpa -裙座材料在设计温度下的许用应力，113mpa=1.2226.7=272.04mpa=1.2113=135.6mpa所以取135.6mpa 因此满足强度要求。(2)液压试验时 （6-3） 式中-裙座在0-0截面处的风弯矩，-偏心弯矩，-设备在水压试验时的最大质量，kg-裙座材料在常温下的屈服点，mpa 6.12 开孔截面1-1的应力校核由于本设计中草用的裙座没有人孔，故不用校核。6.2 基础环的设计塔设备的重量，以及风载荷、地震载荷及偏心载荷引起的弯矩通过裙座筒体作用于基础环上，而基础环是安装在混凝土基础上。在基础环与混凝土基础接触面上，重量引起均布静压力，弯曲引起弯曲应力，压缩应力始终大于拉伸应力，最大压缩应力为，基础环板应有足够的厚度来承受这种应力。6.2.1 基础环尺寸基础环内径 （6-4） 式中-裙座的底截面内径，mm =1000mm基础环外径 （6-5） 6.2.2 基础环应力校核 （6-6）取其中较大者须满足式中 （6-7） （6-8） （6-9） （6-10）根据化工容器及设备简明设计手册表16-11可知，选用75号混凝土，其许用应力大小为=3.5，则。6.2.3 有筋板时基础环的厚度在两相邻筋板之间的基础环可近似为受均布载荷的矩形板，有筋板的两侧边(边长为)视为简支与裙座筒体连接的边缘（边长视为）作为固支，基础环的外边缘（长度视为）作为自由边，根据平板的理论，可以计算板中最大弯矩，此时基础环的厚度为： （6-11）上式中求得还应加上壁厚附加量，再圆整到钢板厚度规格上，且不得小于16mm。式中-基础环的厚度，mm-基础环材料许用应力，对于低碳钢=140mpa设螺栓直径为m30，由化工容器及设备简明设计手册表16-18得：l=120mm由化工容器及设备简明设计手册表6-12得： 取6.3 地脚螺栓的计算地脚螺栓的作用是使高的塔设备固定字啊混凝土基础上，以防风弯矩或地震弯矩等使其倾倒。6.3.1 螺栓承受的最大拉应力在重力及弯矩的作用下，如果迎风侧地脚螺栓承受的应力，则表示塔设备自身稳定而不会倾倒，原则上可不设地脚螺栓，但是为了固定设备的位置，还应设定一定数目的地脚螺栓，如果迎风侧地脚螺栓承受的应力,则必须安装地脚螺栓并进行计算。 (6-12)所以，0.42mpa6.3.2 地脚螺栓根径此时必须设置地脚螺栓，并进行计算，可先按4的倍数假定地脚螺栓个数n，并按下式计算所需要螺栓根径 （6-13）由化工容器及设备简明设计手册411页表16-13得m30螺栓根径为26.211mm，选取地脚螺栓m30共16个，符合要求。6.4 筋板6.4.1 筋板的压应力 (6-14) 6.4.2 筋板的许用压应力 （6-15） （6-16） （6-17）6.5 盖板的压力校核选用无垫板的环形盖板 （6-18）6.6 裙座与壳体的塔接焊缝验算塔接焊缝的剪应力验算 （6-19） 第七章 开孔及开孔补强7.1 接管规格选取所选接管规格 人孔人孔卸料出气管进气管进液管出液管液面计公称直径50040040020020010010015外径51641641621921910810818壁厚888664437.2开孔直径由于各种工艺和结构上的要求，不可避免的要在容器上开孔并安装接管，开孔以后，除削弱器壁的强度外，在壳体与接管的连接处，因结构的连续性被破坏，会产生很高的局部应力，给容器的安全操作造成了严重隐患，因此压力容器设计必须充分考虑开孔补强的问题。 gb150规定，当在设计压力小于等于2.5mpa的壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的两倍，且接管公称外径小于或等于89mm时，只要接管最小厚度达到下表要求，就可以不另行补强。接管公称直径253238454857657689最小厚度3.54.05.06.0过程设备设计表4-15，不另行补强的接管的最大公称直径为，液面计满足上述条件，故不需要补强。7.3 气体出口的开孔补强计算7.3.1补强及补强方法的判别a.补强判断 根据gb150-2011钢制压力容器，允许不不另行补强的接管的最大公称直径为，本开孔外径为219mm故需要另行考虑其补强。b.补强计算方法判别7.3.2开孔所需要的补强面积a.筒体的计算厚度 （7-1）b.开孔所需要的补强面积先计算强度削弱系数,等于设计温度下接管的材料与壳体材料许用应力之比，当该值大于1.0时，取。 （7-2）筒体封头和补强圈用q345r，=163mpa。接管用10#刚，=123.25mpa。7.3.3 有效补强范围a.有效宽度b的确定b.有效高度的确定 7.3.4 有效补强面积 a.筒体多余金属面积 （7-3）b.接管多余金属面积 （7-4） c.接管焊缝面积（焊脚取8.0mm） d有效补强面积 7.3.5 所需另行补强面积拟用补强圈补强7.3.6 补强圈设计根据接管公称直径dn200选补强圈，参照补强圈标准jb/t4736取补强圈外径按c型形式，则内径为: 。因。补强圈在有效补强范围内。7.4 气体进口的开孔补强计算7.4.1补强及补强方法的判别a.补强判断 根据gb150-2011钢制压力容器，允许不不另行补强的接管的最大公称直径为，本开孔外径为219mm故需要另行考虑其补强。b.补强计算方法判别7.4.2开孔所需要的补强面积a.筒体的计算厚度 （7-1）b.开孔所需要的补强面积先计算强度削弱系数,等于设计温度下接管的材料与壳体材料许用应力之比，当该值大于1.0时，取。 （7-2）筒体封头和补强圈用q345r，=163mpa。接管用10#刚，=123.25mpa。7.4.3 有效补强范围a.有效宽度b的确定b.有效高度的确定 7.4.4 有效补强面积 a.筒体多余金属面积 （7-3）b.接管多余金属面积 （7-4） c.接管焊缝面积（焊脚取8.0mm） d有效补强面积 7.4.5 所需另行补强面积拟用补强圈补强7.4.6 补强圈设计根据接管公称直径dn200选补强圈，参照补强圈标准jb/t4736取补强圈外径按c型形式，则内径为: 。因。补强圈在有效补强范围内。7.5 进（出）液管的开孔补强计算7.5.1补强及补强方法的判别a.补强判断 根据gb150-2011钢制压力容器，允许不不另行补强的接管的最大公称直径为，本开孔外径为108mm故需要另行考虑其补强。b.补强计算方法判别7.5.2开孔所需要的补强面积a.筒体的计算厚度 （7-1）b.开孔所需要的补强面积先计算强度削弱系数,等于设计温度下接管的材料与壳体材料许用应力之比，当该值大于1.0时，取。 （7-2）筒体封头和补强圈用q345r，=163mpa。接管用10#刚，=123.25mpa。7.5.3 有效补强范围a.有效宽度b的确定b.有效高度的确定 7.5.4 有效补强面积 a.筒体多余金属面积 （7-3）b.接管多余金属面积 （7-4） c.接管焊缝面积（焊脚取8.0mm） d有效补强面积 7.5.5 所需另行补强面积故不需要补强。7.6 筒体上的人孔以及卸料的开孔补强计算7.6.1补强及补强方法的判别a.补强判断 根据gb150-2011钢制压力容器，允许不不另行补强的接管的最大公称直径为，本开孔外径为416mm故需要另行考虑其补强。b.补强计算方法判别7.6.2开孔所需要的补强面积a.筒体的计算厚度 （7-1）b.开孔所需要的补强面积先计算强度削弱系数,等于设计温度下接管的材料与壳体材料许用应力之比，当该值大于1.0时，取。 （7-2）筒体封头和补强