塔设备设计说明书

1、化工设备机械基础塔设备设计课程设计说明书学院： 木 工 学 院 班级： 林产化工0 8 学号： 20081054035 20081054036 姓名： 万永燕 郑舒元分组： 第 四 组 目录前言3摘要3关键字4第二章 设计参数及要求41.1符号说明41.2.设计参数及要求51.2.1设计参数51.2.2设计要求5第二章 材料选择62.1概论62.2塔体材料选择62.3 裙座材料的选择7第三章 塔体的结构设计及计算73.1 按计算压力计算塔体和封头厚度73.2 塔设备质量载荷计算83.3 风载荷和风弯矩93.4 地震弯矩计算103.5 各种载荷引起的轴向应力113.6 塔体和裙座危险截面的强度与

2、稳定校核133.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核153.7.1 水压试验时各种载荷引起的应力153.7.2水压试验时应力校核153.8塔设备结构上的设计163.8.1基础环设计163.8.2地脚螺栓计算17板式塔的总体结构18小结19附录20附录一 有关部件的质量20附录二 矩形力矩计算表21附录三 螺纹小径与公称直径对照表21参考文献22前言摘要塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触

3、部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需

4、塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便关键字塔体、封头、裙座、。第二章 设计参数及要求1.1符号说明- 计算压力， ； - 圆筒或球壳内径，；-圆筒或球壳的最大允许工作压力，； - 圆筒或球壳的计算厚度，；n - 圆筒或球壳的名义厚度，；e - 圆筒或球壳的有效厚度，；- 圆筒或球壳材料

5、在设计温度下的许用应力，； - 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，； - 焊接接头系数；C - 厚度附加量，；1.2.设计参数及要求设计参数设计参数工作压力0.8塔体内径1200计算压力0.9塔高28680工作温度120设计寿命设计温度150浮阀规格介质名称浮阀间距介质密度800保温材料厚度100传热面积保温材料密度300基本风压400塔盘上存留介质层高度100地震基本烈度9壳体材料16MnR场地类别II内件材料塔形42裙座材料Q-235-A塔板数目偏心质量4000塔板间距偏心距2000腐蚀速率设计要求（1） 塔体内径Di =1200 mm,塔高近似取H=28680mm。（2） 计算压力，

6、设计温度t=200。（3） 设计地区：基本风压值，地震设防烈度为8度，场地土类：类，设计地震分组：第二组，设计基本地震加速度为0.3g。（4） 塔内装有N=26层浮阀塔，每块塔盘上存留介质层高度为，介质密度为。（5） 沿塔高每6块塔板左右开设一个手孔，手孔数为3个，相应在手孔处安装半圆形平台3个，平台宽度为B=800mm，高度为1000mm。（6） 塔外保温层的厚度为操作质量为。（7） 塔体与封头材料选用，其中，（8） 裙座材料选用Q235-A。（9） 塔体与裙座对接焊接，塔体焊接接头系数。（10） 塔体与封头厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm。第二章 材料选择2.1概论塔设备与其

7、他化工设备一样，置于室外，无框架的自支承式塔体，绝大多数是采用钢材制造的。这是因为钢材具有猪狗的强度和塑性，制造性能较好，设计制造的经验也比较成熟，因此，在大型的塔设备中，钢材更具有无法比拟的有点。2.2塔体材料选择设计中塔体的材料选择是：；塔体是塔设备的外壳，由等直径和等壁厚的圆筒和两个封头组成，塔体除满足工艺条件下的强度、刚度外，还应考虑风力、地震、偏心载荷所英气的强度、刚度问题，以及吊装、运输、检验、开停工作等的影响，所以选择塔体的材料很重要。2.3 裙座材料的选择设计中裙座材料的选择是：Q；塔体裙座是塔体安放到基础上的连接部分，它必须保证塔体坐落在确定位置上进行正常工作，为此，它应当具

8、有足够的强大和刚度，能够承受各种操作情况下的全塔质量，以及风力、地震等引起的载荷。第三章 塔体的结构设计及计算3.1 按计算压力计算塔体和封头厚度(1) 塔体厚度计算取=4mm，考虑厚度附加量C=2mm，经圆整，取，。(2) 封头厚度计算采用标准椭圆形封头：，取=4mm,考虑厚度附加量C=2mm经圆整后，取，。3.2 塔设备质量载荷计算1、筒体圆筒、封头、裙座质量圆筒质量：封头质量：裙座质量： 说明：(1）塔体圆筒的总高度为 （2）查得，厚度的圆筒质量为 （3）查得，厚度的椭圆形封头质量为 （4）裙座高度为2、塔内构件质量（由表8-1查得浮阀塔盘质量为75kg/m2）3、保温层质量其中，为保温

9、层的质量，kg4、平台、扶梯质量说明：由表8-1查得，平台质量；笼式扶梯质量；笼式扶梯总高；平台数量n=8。4、 操作时物料质量说明：物料密度,塔釜圆筒部分深度h0=1.8m，塔板层数N=42.，塔板上液层高度，由表4-21查得，封头容积。5、 附件质量按经验取附件质量为6、 冲水质量其中， 8、各种质量载荷：全塔操作质量（kg）32088全塔最小质量（kg）22869水压试验时最大质量（kg）642683.3 风载荷和风弯矩（1） 风载荷计算示例2-3段为例计算风载荷： =（2）各段塔风载荷计算结果：计算段1717235214345463501935394717088485717012065

10、6717010019（3） 风弯矩计算截面0-0：截面1-1：截面2-2：3.4 地震弯矩计算 地震弯矩计算 截面0-0截面1-1截面1-13.5 各种载荷引起的轴向应力（1） 计算压力引起的轴向拉应力其中，（2） 操作质量引起的轴向压应力截面0-0令裙座厚度，有效厚度。截面1-1式中，为人孔截面的截面积，查相关标准得：截面2-2其中，。（3） 最大弯矩引起的轴向应力截面0-0其中，截面1-1其中，为人孔截面的抗弯截面系数，查相关标准得：。截面2-2其中，3.6 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核（1）塔体的最大组合轴向拉应力校核截面2-2塔体的最大组合拉应力轴向发生在正常操作的2-2截面上。

11、其中，满足要求（2）塔体与裙座的稳定校核截面2-2塔体截面2-2上的最大组合轴向压应力 满足要求其中，查图得（）。截面1-1塔体1-1截面上的最大组合轴向压应力满足要求其中，查图得（）。截面0-0塔体0-0截面上的最大组合轴向压应力满足要求其中，(3)各危险截面强度与稳定校核汇总项目计算危险截面0-01-12-2塔体与裙座有效厚度666截面以上的操作质量320883220430091计算截面面积计算机面的抗弯截面系数最大弯矩最大允许轴向拉应力173.4-最大允许轴向压应力129129138135.6135.6204计算引起的轴向拉应力0044计算引起的轴向压应力13.9214.8912.31最

12、大弯矩引起的轴向应力71.6126.5463.83最大组合轴向拉应力-95.52最大组合轴向压应力 85.6339.4376.14 强度强度与稳定校核 稳定性 -满足要求满足要求满足要求3.7 塔体水压试验和吊装时的应力校核 水压试验时各种载荷引起的应力1.试验压力和液柱静压力引起的环向应力液柱静压力=0.06mpa2. 试验压力引起的轴向拉应力 3.最大质量引起的轴向拉应力4.弯矩引起的轴向应力水压试验时应力校核 1.筒体环向应力校核 所以满足要求 2.最大组合轴向拉应力校核 又 所以满足要求 3.最大组合轴向压应力校核满足要求3.8塔设备结构上的设计基础环设计1基础环尺寸取 2.基础环应力

13、校核其中（1）（2） 取以上两者中的较大值，选用75号混凝土。查表得，满足要求3.基础环厚度计算假设螺栓直径为M42，由表8-11查得L=160mm,当b/l=0.88时，由表8-10查得： 取其中最大值：故按有筋板时假设基础环厚度： 圆整后取地脚螺栓计算 1.地脚螺栓承受的最大拉应力其中，（1）.（2） .取以上两数中的较大值，2.地脚螺栓的螺纹小径 查表得M42螺栓的螺纹小径，选取地脚螺栓个数。查表得地脚螺栓的螺纹小径，故选用36个的地脚螺栓，满足要求板式塔的总体结构小结此次实习我们主要的任务是对他设备的各个部件进行设计和校核，在结构上，我们分别对塔盘结构，塔体空间，人孔数量及位置，仪表接

14、管选择，工艺接管管径计算等方面的设计，在校核方面，分别对其强度，刚度，稳定性进行了校核，在制图方面，我们分别绘制了塔设备的装配图和零件图。我们的设计计算步骤大致分为三部分：(1)根据GB150规定，通过已知条件，按计算压力确定塔体圆筒及封头的有效厚度。（2）根据地震载荷和风压载荷计算的需要，选取若干截面（包括所有危险截面），并考虑制造的、运输、安装的要求，设定各截面处的有效厚度。（3）按照规定依次对各个方面进行校核计算并满足相应的要求。通过这次实习，让我们学到了很多东西，让以前在在课堂上学习到的很多理论知识得到了实践性的操作，也让我体会到了团队合作的重要性。此次塔设备的设计有我们小组负责，让我们感受到了设计方面工作的所存在的难度。附录附录一 有关部件的质量名称单位质量名称单位质量名称单位质量笼式扶梯圆泡罩塔盘筛板塔盘开式扶梯条形泡罩塔盘浮阀塔盘钢制平台舌型塔盘塔盘填充液盘附录二 矩形力矩计算表0.70.80.91.01.11.2附录三 螺纹小径与公称直径对照表螺栓公称直径螺纹小径20.75223.75226.21131.670