化工设备机械基础(第四版)第8章 塔设备的机械设计.

第8章塔设备的机械设计第一节：塔设备设计的基本知识第二节：板式塔第三节：填料塔塔设备广泛应用于精馏、吸收、萃取、增湿、减湿等单元操作；塔设备的分类：按操作压力分：加压塔、常压塔、减压塔；按操作单元分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；按塔内结构分：板式塔、填料塔我们期望的塔设备性能：生产能力大传质效率高流体阻力小操作弹性大结构简单、材料消耗量小、制造安装方便便于操作、调节和维修自重载荷风载荷地震载荷偏心载荷第一节：塔设备设计的基本知识1.塔体承受的各种载荷操作质量m0=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me最大质量mmax=m01+m02+m03+m04+mw+ma+me最小质量mmin=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me1.1自重载荷其中：m01：塔设备壳体质量m02：塔设备内件质量m03：塔设备保温材料质量m04：平台、扶梯质量m05：操作时塔内物料质量me：偏心质量ma：人孔、法兰、接管等附属件质量mw：液压试验时塔内充液质量1.2地震载荷安装在七度及七度以上地震烈度地区的塔设备，必须考虑地震载荷。1.2.1水平地震力gmCFkkzk1其中：Cz：结构综合影响系数，对圆筒形直立设备取0.5niiniiikkhmhmh13115.15.1多质点体系，在高度hk处的集中载荷mk所引起的基本振型水平地震力为：1：地震影响系数33011033.90ieDESHmHT先计算T1，依据上图计算基本自振周期1.2.2垂直地震力gmFeqvoovmax塔底的垂直地震力计算公式:式中:maxv：垂直地震影响系数最大值，取maxmax65.0veqm：塔器的当量质量，取075.0mmeq任意质量处的垂直地震力计算公式:),2,1(001niFhmhmFvnkkkiiIIv1.2.3地震弯矩nkkkIIEhhFM1)(相邻两计算截面间的水平风力为：1.3风载荷)(1060000210NDlfqKKpei式中:K1：体型系数，取0.7K2i：风振系数q0：10m处的基本风压值f0：风压高度变化系数l0：操作平台所在段的计算长度De0：有效直径任意计算截面I-I的风弯矩为：22122121iiiiiiiiiiiwlllpllplpM1.4偏心载荷egmMee式中:me：偏心质量g:重力加速度e：偏心质量的重心到塔设备中心线的距离第二节：板式塔结构塔体与裙座结构塔盘结构除沫装置设备管道塔附件板式塔的直径可达10m以上，高度可达80m；板式塔的优点：效率高、处理量大、重量轻、便于维修；板式塔的缺点：结构复杂、阻力降较大；分类：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔。1.板式塔概述2.塔盘结构整块式：一般适用于800~900mm直径的塔体分块式：一般适用于直径大于800~900mm的塔体整块式塔盘由若干塔节组成，塔节与塔节之间则用法兰连接，每个塔节中安装3~6块层层叠起来的塔盘；降液管有弓形和圆形两种；弓形降液管可以最大限度地利用塔的截面，具有较大的降液能力，而且气液分离效果好，一般用于大直径的塔。2.1整块式塔盘圆形降液管带有益流堰圆形降液管定距管支撑的拉杆顶部结构定距管支撑的拉杆底部结构结构简单、装拆方便；制造方便、模具简单；2.2分块式塔盘对于直径不大的塔体，用焊接的支承圈；对于直径较大的塔体，用支承梁结构。3.塔盘的支承结构简单、压力降小，可用各种材料制造；由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板以及气、液的进出口等部件组成。对填料的要求：第三节：填料塔结构单位体积填料表面积大，即比表面大，且填料表面易为液体湿润；空隙率高。可提高气液通过能力，减小流动阻力；经久耐用。即具有良好的耐腐蚀性、较大的机械强度和必要的耐热性；取材容易，价格便宜。