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08学号：姓名：万永燕郑舒元分组：第四组目录前言错误！未定义书签。摘要2关键字2第二章设计参数及要求21.1 符号说明21.2 .设计参数及要求333第二章材料选择4(1) 概论4(1) 塔体材料选择4(1) 裙座材料的选择4第三章塔体的结构设计及计算53.1.0 按计算压力计算塔体和封头厚度53.2.0 塔设备质量载荷计算53.3.0 风载荷和风弯矩63.4.0 地震弯矩计算73.5.0 各种载荷引起的轴向应力73.6.0 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核83.7.0 塔体水压试验和吊装时的应力校核93 水压试验时各种载荷

2、引起的应力993.8塔设备结构上的设计101010板式塔的总体结构11小结11附录11附录一有关部件的质量11附录二矩形力矩计算表12附录三螺纹小径与公称直径对照表12参考文献12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，蒸播和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，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

3、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。蒸播操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，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

4、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Pc-计算压力，MPa；Di-圆筒或球壳内径，mm；Pw-圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa；6-圆筒或球壳的计算厚度，mm；nn-圆筒或球壳的名义厚度，mm；ee圆筒或球壳的有效厚度，mm；61-圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力，MPa；6t-圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，MPa；-焊接接头系数；C厚度附加量，mm；设计参数及要求设计参数设

5、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“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腐蚀速率设计要求塔体内径Di=1200mm,塔高近似取H=28680mm计算压力pc=0.20MPa,设计温度t=200C。2设计地区：基本风压值q0=400N/m,地震设防烈度为8度，场地土类：i类，设计地震分组：第二组，设计基本地震加速度为0.3

6、go塔内装有N=26层浮阀塔，每块塔盘上存留介质层高度为hw=60mm,介质密度为P1=794.5kg/m3。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1000mm3塔外保温层的厚度为6s=100mm操作质量为me=2000kg/m.。塔体与封头材料选用16MnR,其中kt=170MPa,k=170MPa,os=345Mpa,裙座材料选用Q235-A。塔体与裙座对接焊接，塔体焊接接头系数0=0.85O塔体与封头厚度附加量C=2mm裙座厚度附加量C=2mm第二章材料选择概论塔设备与其他化工设备一样，置于室外，无框架的自支承式塔体

7、，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。塔体材料选择设计中塔体的材料选择是：16MnR；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。裙座材料的选择设计中裙座材料的选择是：Q235-A；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，它应当具有足够的强大和刚度，能够承受各种操作情况

8、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Sn=8mm,&e=6mm（2）封头厚度计算采用标准椭圆形封头:PcDi2卜1-pc=3.74mm,0.9120021700.85-0.50.9取=4mm,考虑厚度附加量C=2mm经圆整后，取6n=8mm,6e=6mm塔设备质量载荷计算1、筒体圆筒、封头、裙座质量m01圆筒质量：m1=26526.38=6990.7kg封头质量：m2=1301.2=156kg裙座质量：m3=2652.2=582kg说明：（1）塔体圆筒的总高度为

9、H0=26.38mm（2）查得DN=1200mm,厚度8mm的圆筒质量为265kg/m（3）查得DN=1200mm,厚度8mm的椭圆形封头质量为130kg/m（4）裙座高度为2020mm2、塔内构件质量m02（由表8-1查得浮阀塔盘质量为75kg/m）3、保温层质量m03一.（其中，m03为保温层的质量，kg4、平台、扶梯质量m04m04=(IDi2、n2-2B2-Di2:.n2、.211nqpqFHF221*=0.785x11.2+2x0.008+2x0.1+2x1)-(1.2+2x0.008+2x0.1)0.5x3x150+40x39说=5262kg2一明：由表8-1查信，平台质重qp=1

10、50kg/m；笼式扶梯质量qF=40kg/m；笼式扶梯总局Hf=39m；平台数量n=8o4、操作时物料质量m053说明：物料密度R=800kg/m，塔釜圆筒部分深度h0=1.8m,塔板层数N=42.,塔板上液层高度hw=0.1m,由表4-21查得，封头容积Vf=Di3=.14x1.23=1m3。24245、附件质量ma按经验取附件质量为ma=0.25moi=0.258374=1932kg6、冲水质量mwmw=-Di2HwPW十2VfPw=0.785父1.22M26M1000+2父1父1000=32180kg其中，4?w=10kg/3m308、各种质量载荷全塔操作质量（kg）m°=m&

11、#176;1+0.2m°2+m°3+m°5+ma+me=32088全塔最小质量（kg）m°=m°1+m°2+m°3+m°5+ma+me=22869水压试验时最大质量（kg）m0=m°1+m°2+m°3+m°5+ma+mw+me=64268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:=0.7父1.205M400父1父5M2.298=3539N（2）各段塔风载荷计算结果计算段1717235214345463501935394717088485717012065671

12、7010019(3)风弯矩计算截面0-0:截面1-1:截面2-2:地震弯矩计算地震弯矩计算截面0-0截面1-1截面1-1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，、：e=、.n-C=8-2=6(mm)(2)操作质量引起的轴向压应力截面0-0令裙座厚度6s=8mm,有效厚度6es=82=6(mm);Asb=nDis6es。截面1-1式中，mF=32088-566=31522(kg);A为人孔截面的截面积，查相关标准得：Asm=58630mm2截面2-2其中，mj”=320885663149=28373(kg);A=nDi6e。(3)最大弯矩引起的轴向应力截面0-0其中，Mm：=M

13、：9Me=7.311080.7848108=8.0948108(N.mm)截面1-1其中，Mm*=MMe=6.561080.7848108=7.34108(N.mm)3Zsm为人孔截面的抗弯截面系数，查相关标准得：Zsm=27677000mm,截面2-2其中，Mm：=M：N+Me=6.43X108+0.7848Ml08=7.2148x108(N.mm)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。其中，二=170Mpa;；=0.85;K=1.2;K二,=173.4(Mpa)满足要求(2)塔体与裙座的稳定校核截

14、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(16MnR,200c)B=115Mpa,at=170Mpa,K=1.2o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(Q235AR,200C)B=107.5Mpa,仃，=113Mpa,K=1.2。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，B-107.5Mpa;ct=113Mpa;K-1.2(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crecre;/mm666截面以上的操作质量m0-k/kg320883220430091计算截面面积Aitkg计算机面

15、的抗弯截面系数Zi-L/mm3最大弯矩Mm卷/(N.mm)最大允许轴向拉应力Kcrt®/Mpa173.4-最大允许轴向压应力/MpaKB129129138135.6135.6204计算引起的轴向拉应力CT1/Mpa0044计算引起的轴向压应力仃2/Mpa13.9214.8912.31最大弯矩引起的轴向应力cr3-L/Mpa71.6126.5463.83最大组合轴向拉应力仃m'i/Mpa-95.52最大组合轴向压应力crmt/Mpa85.6339.4376.14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.试验压力

16、和液柱静压力引起的环向应力液柱静压力=0.06mpa.试验压力引起的轴向拉应力.最大质量引起的轴向拉应力.弯矩引起的轴向应力水压试验时应力校核.筒体环向应力校核0.9则sa=t所以满足要求.最大组合轴向拉应力校核又m:<0.9*所以满足要求.最大组合轴向压应力校核仃ma2=l=67.12<b1r=minKB,0.9仃s满足要求塔设备结构上的设计基础环设计1基础环尺寸取Dob=Dis300=1200300=1500(mm).基础环应力校核其中0_0(1)仃bmax=x+3=3.07mpaZbA&x=03M1+竿=1.587mpa取以上两者中的较大值。=2.05mpa，选用75

17、号混凝土。查表得Ra=3.5mpa;<ibmax=2.05<Ra=3.5mpa,满足要求.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:2Mx-0.1482。bmaxb2=9039.7(N/mm)_2_一My=0.0848；bmaxl=13675N/mm取其中最大值：故MS=13675(N.mm)C=按有筋板时假设基础环厚度:圆整后取二b=28mm613675,3=27.2mm140.8.2地脚螺栓计算.地脚螺栓承受的最大拉应力mmin=22869kgME“=3.354M108N.mmMW"=7.31108N.

18、mm其中，m0-32088kgZb-2.9108mm3A-1130400mm2(1).二BM：q+Memming7.31父108+0.7848M10822869M9.18eHimZb2.91081130400=2.58mpa(2).CTBM：'+0.25M：”+MeZmug=1.13mpa取以上两数中的较大值，c-B=2.58mpa.地脚螺栓的螺纹小径查表得M42螺栓的螺纹小径OB>0,选取地脚螺栓个数n=36;obt=147Mpa;C2=3mm。查表得M34地脚螺栓的螺纹小径d1=29.50mm,故选用36个M34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