板式塔设备机械设计

1、1板式塔设备机械设计任务书设计任务及操作条件试进行一蒸储塔与裙座的机械设计已知条件为：塔体内径 Di = 2000mm ,塔高30m,工作压力为1.2MPa ,设 计温度为300C,介质为原油，安装在广州郊区，地震强度为 7度，塔内安装55 层浮阀塔板，塔体材料选用16MnR裙座选用Q235-A。设计内容(1)根据设计条件选材；(2)按设计压力计算塔体和封头壁厚；(3)塔设备质量载荷计算；(4)风载荷与风弯矩计算；(5)地震载荷与地震弯矩计算；(6)偏心载荷与偏心弯矩计算；(7)各种载荷引起的轴向应力；(8)塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；(9)塔体水压试验和吊装时的应力校核；(10)基础

2、环设计；(11)地脚螺栓计算；(12)板式塔结构设计。.设计要求：(1)进行塔体和裙座的机械设计计算；(2)进行裙式支座校核计算；(3)进行地脚螺栓座校核计算；(4)绘制装备图(A3图纸)2塔设备已知条件及分段示意图已知设计条件分段示意图塔体内径Di2000mm塔体高度H30000mm设计压力P1.2MPa设计温度t300 c塔 体材料16MnR许用应力。170MPa6 t144MPa设计温度r弹性模量 e常温屈服点0 s345MPa厚度附加量C2mm塔体焊接接头系数40.85介质密度P塔盘数N55每块塔盘存留介质层高度hw100mm基本风压值q0500N/ m2地震设防烈度7度场地土类别II

3、类地面粗糙度B类偏心质里：me4000kg偏心距e2000mm塔外保温层厚度6s100mm保温材料密度P2材料Q235-A裙 座许用应力叼；86MPa常温屈服点as235MPa设计温度卜弹性模量 Es厚度附加量Cs2mm人孔，平台数6地 脚 螺 栓材料Q235-A许用应力147MPa腐蚀裕量C23个数n323塔设备设计计算程序及步骤按设计压力计算塔体和封头厚度计算内容计算公式及数据计算压力 Pc，MPa CPc=1.2Mpa圆筒计算厚度 6,mm+圆筒设计厚度6c,mmc ,圆筒名义厚度6n,mm圆筒功效厚度 5e,mm封头计算厚度不，mm封头设计厚度dhc,mm封头名义厚度6hn,mm封头功

4、效厚度6he,mm塔设备质量载荷计算计算内容计算公式及数据011223344顶塔段内直径 Di,mm2000塔段名义厚度dni,mm14塔段长度l i, mm1000200070001000010000塔体高度 Hi,mm30000单位筒体质量m1m ,kg / m695筒体高度 H1,mm26230筒体质里 内，kg封头质量 m2,kg裙座图度 H3,mm3000裙座质量 m3,kg塔体质量m01, kg6951875.8486569506900.65塔段内彳质量m02, kg002591.75654.94712.4保温层质量m03, kg二54730146.21469.92071.6178

5、5.3计算内容计算公式及数据011223344顶平台，扶梯质量 m04,kg平台质量qN -150kg/ m笼式扶梯质量qN=40kg/m平台数量n=6笼式扶梯总局H F = 29m40801606.61726.61686.8操作时塔内物料质量m05, kg0900.62764.636031.925026.6人孔、接管、法兰等附件质量ma，kg按经验取附件质量为：173.75468.951216.251737.51725.16充液质量mw, kg w,01125.723116.932541.727871.1偏心质量me, kg再沸器：me =400000140026000操作质量m0,kg90

6、8.753471.5115914.0826775.5221836.91最小质里mmin, kg908.752570.9511076.0916216.6813040.39最大质量mmax，kg908.753696.6536266.3553282.344681.41自振周期计算计算内容计算公式及数据塔设备的自振周期T1，s地震载荷与地震弯距计算计算内容计算公式及数据011223344顶各段操彳质里 mi, kg908.753471.5515914.0826772.5221836.91各点距地面图度hi, mm500200065001500025000计算内容计算公式及数据011223344顶基本振

7、型参与系数0 k10.1730.6071.307阻尼比G0.02衰减指数Y阻尼调整系数n2地震影响系数最大值 amax场地土的特征周期Ta g地震影响系数%水平地震力Fk1,N2.02861.981664.829818.4017231.22垂直地震影响系数 aV,max操作质量m0,kg47263.6当量质量meq, kg取 meq =0.75/=35447.7底截面处垂直地震力,-0-0 2Fv ,N计算内容计算公式及数据垂直地震力fJn60.3670.31207839088.849922.4底截 面处地 震弯距.0 0 .M E1 , N ,mm截面1-1处地震弯距截面2-2处地震弯距风载

8、荷与风弯距计算计算内容计算公式及数据011223344顶各计算段的外径 DOi,mm塔顶管线外径do,mm400第i段保温层厚度asi, mm100管线保温层厚度6ps,mm p2100笼式扶梯当量宽度K3400计算内容计算公式及数据011223344顶各计算段长度li,mm1000200070001000010000操作平台所在计算段的长度l0, mm0200070001000010000平台数00222各段平台构件的投影面积2工 A, mm00操作平台当量宽度 K4,mm0873.8514.3360360各计算段的有效直径Dei,mm282828283342.331883188262826

9、283142.329882988取大值Dei / mm282828283342.331883188各计算段顶截面距地面的高度 hit,m13102030风压局度变化系数fi根据hit查表5-221.01.01.01.251.42体型系数K10.7基本风压值q0, N /m2500塔设备的自振周期T1,s0.922脉动增大系数查表5-232.25脉动影响系数V查表5-240.720.720.720.790.830.0330.10.330.671计算内容计算公式及数据011223344顶第i段振型系数%根据hit /H与u查表5-250.020.020.0680.340.612各计算段的风振系数1

10、.03241.03241.2921.7692.315各计算段的水平风力1021.92043.710579.724673.136679.70-0 截面的风弯距MW0/-0, N *mm1-1 截面的风弯距1MW , N *mm2-2 截面的风弯距偏心弯距计算内容计算公式及数据偏心质量me, kg4000偏心距e, mm2000偏心弯距Me, N *mm最大弯距计算内容计算公式及数据0-0截回1-1截回2-2截回最大弯距M；1 Nmm max圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核计算内容计算公式及数据0-0截回1-1截回2-2截回功效厚度dei, mm12筒体内径Di, mm2000计算截面以上的操作质量

11、i a m0 ,kg68903.8167995.0664523.51设计压力引起的轴向应力仃 1, MPa0050操作质量引起的轴向应力o2,MPa8.968.848.39最大弯距引起的轴向应力cr3,MPa38.2236.3532.38载荷组合系数K1.2系数A设计温度卜材料的许用应力Mt, MPa查图 9-4(16MnR , 300 C)得：at =144t(Q235-A , 300 C)得：仃=868686144计算内容计算公式及数据0-0截回1-1截回2-2截回系数B,MPa查图 10-18(16MnR, 300 C)得：B=96(Q235-A, 300 C)得：B=959595961

12、14114115.2103.2103.2172.8许用轴向压应力取以上两者中小值103.2103.2115.287.7287.72146.88圆筒最大组合压应力对内压土苔器（仃2仃3）PL（满足要求）47.1845.1840.77圆筒最大组合压拉力对内压土音器（仃1 02 03） - K”（满足要求）29.2627.5173.99塔设备压力试验的应力校核计算内容计算公式及数据试验介质白密度 & kg / m31000液柱高度Hw,m27.28液柱静压力 为gHw,MPa0.272-2截面最J质量m；：kg试验压力pT, MPa筒体常温屈服点仃s,MPa3452-2 截面 0.9Kos,MPa3

13、72.62-2 tW KB, MPa115.2计算内容计算公式以及数据压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力acr,MPa c c cr取以上两者中小值115.2试验压力引起的周向应力hMPa液压试验时：仃T =171.1 0.9KOs试验压力引起的轴向应力0T1, MPaPt Di 1.771 父 2000 _QiT1 = 73.7946ei4父12重力引起的轴向应力仃 T2,MPa弯矩引起的轴向应力仃 T3,MPa压力试验时圆筒最大组合应力，MPaaT1-仃 T2+oT3 =73.79 17.45 + 11.15 = 67.49液压试验时TT1-TT2+ffT3 =67.49 Kj4 （满足要

14、求）ctT2+tT3 =17.45+11.15 =28.06 0塔设备必须设置地脚螺栓地脚螺栓个数n32地脚螺栓材料的许用应力abt, MPa地脚螺栓腐蚀裕量C2, mm地脚螺栓螺纹小径 d1,mm故取32-M36地脚螺栓满足要求筋板及盖板计算略裙座与塔壳焊缝验算略塔设备法兰当量设计压力计算结果塔体圆筒名义厚度 6n, mm14（满足强度和稳定性要求）塔体封头名义厚度6hn,mm14（满足强度和稳定性要求）裙座圆筒名义厚度6en,mm14（满足强度和稳定性要求）基础环名义厚度 6b, mm28（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓个数32（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓公称直径 d, mm36（满足

15、强度和稳定性要求）4计算结果总汇1按设计压力计算塔体和封头厚度项目数据al计算压力 pc, MPa1.2圆筒计算厚度 6,mm9.9+圆筒设计厚度6一mmc ,11.9圆筒名义厚度dn,mm14圆筒功效厚度 5e,mm12封头计算厚度不，mm9.8封头设计厚度dhC,mm lc ,11.8封头名义厚度dhn,mm14封头功效厚度dhe,mm122塔设备质量载荷计算项目数据011223344顶塔段内直径 Di,mm2000塔段名义厚度dni,mm14塔段长度l i, mm1000200070001000010000塔体高度 H1,mm30000单位筒体质量m1m ,kg / m695筒体高度 H

16、1,mm26230筒体质量 mi，kg18339.85封头质量 m2,kg971.6裙座图度 H3,mm3000裙座质量 m3,kg2085塔体质量 mo1,kg21286.456951875.8486569506900.65塔段内彳质量m02, kg12959002591.75654.94712.4保温层质量m03, kg54730146.21469.92071.61785.3项目数据011223344顶平台，扶梯质量 m04,kg541040801606.61726.61686.8操作时塔内物料质量m05, kg14723.60900.62764.636031.925026.6人孔、接管、

17、法兰等附件质量ma,kg5321.6173.75468.951216.251737.51725.16充液质量mw, kg w,84655.401125.723116.932541.727871.1偏心质量me, kg400000140026000操作质量m0,kg68903.81908.753471.5115914.0826775.5221836.91最小质量mmin, kg43812.85908.752570.9511076.0916216.6813040.39最大质量mmax, kg138835.46908.753696.6536266.3553282.344681.413自振周期计算计算

18、内容计算公式及数据塔设备的自振周期Ti，s0.9224地震载荷与地震弯距计算项目数据011223344顶各段操彳质量 mi,kg908.753471.5515914.0826772.5221836.91各点距地面图度hi, mm500200065001500025000A基本振型参与系数nk1k 10.1730.6071.307阻尼比q0.02衰减指数Y0.975阻尼调整系数“21.319地震影响系数最大值a maxmax0.12场地土的特征周期Ta g0.35地震影响系数口10.0616水平地震力Fk1,N2.02861.981664.829818.4017231.22垂直地震影响系数心心0

19、.2925操作质量m0,kg47263.6当量质重meq, kg35447.7底截面处垂直地震力0-0 .Fv, N101714.5垂直地震力f，n60.3670.31207839088.849922.4底截 面处地 震弯距M早,Nmm截面1-1处地震弯距截面2-2处地震弯距5风载荷与风弯距计算项目数据011223344顶各计算段的外径 Doi,mm2028塔顶管线外径dO,mm400第i段保温层厚度6si, mm100管线保温层厚度6ps,mm,100笼式扶梯当量宽度K3400各计算段长度li,mm1000200070001000010000操作平台所在计算段的长度l0, mm0200070

20、001000010000平台数00222各段平台构件的投影面积Z A, mm200操作平台当量宽度 K4,mm0873.8514.3360360取大值Dei / mm282828283342.331883188各计算段顶截面距地面的高度 ,m13102030风压局度变化系数fi1.01.01.01.251.42体型系数K10.7基本风压值q0, N /m2500塔设备的自振周期T1,s0.922425.04脉动增大系数已2.25脉动影响系数Vi0.720.720.720.790.830.0330.10.330.671项目数据011223344顶第i段振型系数%i0.020.020.0680.3

21、40.612各计算段的风振系数1.03241.03241.2921.7692.315各计算段的水平风力1021.92043.710579.724673.136679.70-0 截面的风弯距qMW , N *mm1-1 截面的风弯距iMW , N *mm2-2 截面的风弯距6偏心弯距偏心质量me, kg4000偏心距e, mm2000偏心弯距Me N *mm e ,7最大弯距项目数据0-0截回1-1截回2-2截回取大弯距Mmaix, N.mm8圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核项目数据0-0截回1-1截回2-2截回功效厚度6ei,mm12筒体内径Di, mm2000计算截面以上的操作质量i _L m

22、o ,kg68903.8167995.0664523.51设计压力引起的轴向应力。1, MPa500050操作质量引起的轴向应力 MPa8.968.848.39最大弯距引起的轴向应力i3,MPa38.2236.3532.38载荷组合系数K1.2系数A设计温度卜材料的许用应力Mt, MPa查图 9-4(16MnR , 300 C)得：crt =144t(Q235-A , 300 C)得：仃 L = 868686144系数B,MPa查图 10-18(16MnR, 300 C)得：B=96(Q235-A, 300 C)得：B=95959596114114115.2103.2103.2172.8许用轴

23、向压应力仃1, MPa l J cr ,103.2103.2115.287.7287.72146.88圆筒最大组合压应力对内压土苔器（仃2+仃3）仃3 （满足要求）47.1845.1840.77圆筒最大组合压拉力对内压土苔器（仃1 一仃2十仃3） W Ktl* （满足要求）29.2627.5173.999塔设备压力试验的应力校核试验介质白S密度 为kg / m31000液柱高度H w,m27.28液柱静压力 为gHw,MPa0.272-2破回取J质里mT , kg134230.06试验压力pT,MPa1.771筒体常温屈服点仃s,MPa3452-2 截面 0.9Kos,MPa372.62-2

24、tW KB, MPa115.2压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力ct , MPa c c cr 115.2试验压力引起的周向应力QT,MPa171.1液压试验时：仃T =171.1 0.9KOs试验压力引起的轴向应力仃 T1,MPa73.79重力引起的轴向应力- MPa17.45弯矩引起的轴向应力%3,MPa11.15压力试验时圆筒最大组合应力，MPa67.49aT2 +仃T3 = 28.06 ocr （满足要求）10裙座轴向应力校核计算内容计算公式以及数据 20-0截回积A5b ,mm小一一20-0截面系数 Z5b,mm114103.4裙座许用轴向应力，MPa103.40-0截面组合应力,M

25、Pa检查孔加弓II管长度lm,mm120检查孔加强管水平方向的最大宽度bm,mm450检查孔加强管厚度 6m,mm1228801-1截面处裙座筒体的截面积Asm,mm21-1截卸处的裙座筒体截卸系数 Zsm, mm31-1 截面最大弯矩一 1 44 Mmax,N mm1-1截面组合应力，MPa11基础环设计裙座内径Dis,mm2000裙座外径Dos,mm2028基础环外径Dob, mm2280基础环内径Dib, mm1720基础环伸出宽度b,mm252相邻两盘板最大外侧间距 l ,mm160基础外面积Ab,mm2基础环截回系数Zb, mm基础环材料的许用应力5b,MPa水压试验时压应力rb1,

26、 MPa2.21操作时压应力仃b2,MPa1.39混凝土基础上的最大压力%max,MPa2.211.6矩形板力矩Cx、Cy系数对 X 轴的弯距M X, N ,mm/ mm-6806.7对 Y 轴的弯距M y, N *mm/ mm7128.6计算力矩Ms,N *mm/mm7128.6有筋板时基础环厚度，mm17.48圆整取1812地脚螺栓计算最人拉应力ctbi, MPa1.58取人拉应力iB2, MPa0.87基础环中螺栓承受的最大拉应力B B1.58地脚螺栓个数n32地脚螺栓材料的许用应力obt,MPa147地脚螺栓腐蚀裕量 C2 ,mm3地脚螺栓螺纹小径 d1 ,mm30.44故取32-M3

27、6地脚螺栓满足要求筋板及盖板计算略裙座与塔壳焊缝验算略塔设备法兰当量设计压力13计算结果塔体圆筒名义厚度 5n,mm14（满足强度和稳定性要求）塔体封头名义厚度5hn,mm14（满足强度和稳定性要求）裙座圆筒名义厚度6en,mm14（满足强度和稳定性要求）基础环名义厚度 5blmm28（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓个数32（满足强度和稳定性要求）地脚螺栓公称直径 d, mm36（满足强度和稳定性要求）4后记本设计的任务是进行一蒸储塔与裙座的机械设计。计算量比较大，计算公式繁琐，数据比较大。在计算过程中遇上一些参数是需要从书本的图或表格中查找出，有些数据还需要结合我们的理论课的书本来查找相关系数。在设计的过程中，我们都会遇到各种各样的问题，但是大家一起努力工作的同时，对不懂的问题进行讨论之后，把遇到的问题都解决了。 只要 把大家的力量聚集起来， 就没有解决不了的问题。 这次课程设计让我们感受到， 工程类的设 计是多么的有特色，数据查找难，计算量大