塔设备课程设计

化工机械设备课程设计第1页共33页目录设计任务书........................................................2参考数据............................................................3一、塔体的设计条件........................................4二、按计算压力计算塔体和封头的厚度........5三、塔设备质量载荷计算................................6四、风载荷与风弯矩计算................................10五、地震载荷计算............................................15六、偏心弯矩计算............................................17七、各种载荷引起的轴向应力........................17八、筒体和裙座危险截面的强度性校核........20九、塔体水压试验和吊装时的应力校核........24十、基础环设计................................................26十一、地脚螺栓计算........................................28塔的机械设计结果............................................30主要符号说明....................................................31参考文献............................................................33化工机械设备课程设计第2页共33页塔设备设计任务书一、设计内容1、根据操作条件选择塔体、裙座材料；2、塔设备机械设计；3、塔设备结构设计；4、编写设计计算说明书，主要内容：①目录；②设计任务书；③设计方案的确定，包括材料选择、塔设备结构设计等；④塔设备机械设计过程；⑤设计小结；⑥参考资料；⑦附图：总装图(单溢流)塔盘板结构示意图；塔板连结结构示意图；塔盘支撑结构示意图（单溢流）；裙座与塔体焊缝结构图；化工机械设备课程设计第3页共33页设计参考数据塔体内径/mm2000塔高/mm28000计算压力/MPa1.2设计温度/℃200设置地区福州地震设防烈度/度8场地土类Ⅱ类设计基本地震加速度0.2g地面粗糙度B类塔盘数46塔盘存留介质层高度/mm100塔釜存留介质高度/mm2000塔盘间距/mm450介质密度/kg/m3830人孔间距/m5半圆形平台数平台宽度800平台高度1000保温层材料密度/kg/m3320保温层厚度/mm115再沸器操作质量/kg3600再沸器偏心距/mm2000介质腐蚀性无明显腐蚀化工机械设备课程设计第4页共33页一、塔体的设计条件一、1、塔体的内径2000iDmm，塔高近似取H=28000mm；2、计算压力1.2cpMpa，设计温度200℃；3、设置地区：基本风压值20/600mNq，地震设防烈度8度，场地土类：Ⅱ类，设计地震分组：第二组，设计基本地震加速度:0.2g；4、塔内装有46层浮阀塔盘，每块塔盘上存有介质高度为100whmm，介质密度为31/830mkg5、沿塔高每5m左右开设一个人孔，人孔数为6个，相应在人孔处安装的半圆形平台为6个，平台宽度B=800mm，高度为1000mm：6、塔外保温层厚度mms115，保温材料密度为32/320mkg化工机械设备课程设计第5页共33页7、塔体与裙座间悬挂一再沸器，其操作质量为kgme3600，偏心距e=2000mm；8、塔体在200℃的条件下工作，介质无明显腐蚀，筒体与封头材料选Q345R，裙座材料选用Q235-B，材料的有关性能参数如下：Q345RMPaMPt3459MPa,81][a,183][sMPaE51091.1Q235-BMPaMPaMPast235,113][,113][；9、塔体与裙座对接焊接，焊接接头系数0.85；10、塔体与封头厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm。二、按计算压力计算塔体和封头厚度1、塔体厚度计算mmPDPctic74.72.185.0183220002.1][2考虑厚度附加量C=2mm，经圆整后取mmn12化工机械设备课程设计第6页共33页2、封头厚度计算mmPDPctic73.72.15.085.0183220002.15.0][2考虑厚度附加量C=2mm，经圆整后取mmn12。三、塔设备质量载荷计算1、筒体圆筒、封头、裙座质量01m圆筒质量：kgm1442921.245961封头质量：24382876mkg裙座质量：kgm182406.35963kgmmmm1712918248761442932101说明：（1）塔体总高度mHH21.2404.0206.365.00；（2）查的DN2000mm，厚度12mm的圆筒质量为596kg/m；（3）查的DN2000mm，厚度12mm的椭圆形封头质量为438kg/m（封头曲面深度500mm，直边高度40mm）；（4）裙座高度3060mm，厚度按12mm计。2、塔内构件质量02m化工机械设备课程设计第7页共33页kgDmi1083346752785.0467542202（浮阀塔盘质量752/kgm）3、保温层质量03mkgmHDDmnisni6214320)18.154.1(232021.24])012.022()115.02012.022[(785.02])2()22[(422'03202203其中，'03m为封头保温层的质量，kg4、平台、扶梯质量04m22041[(222)(22)]42insinsPFFmDBDnqqHkg453210803452274015065.0])115.02012.022()8.02115.02012.022[785.022说明：由表8-1查得平台单位面积质量2150/Pqkgm，笼式扶梯单位长度质量40/Fqkgm；笼式扶梯总高mHF27，平台数量为6；平台宽度B=800mm.5、操作时物料质量05mkgVhDNhDmfiwi1765983018.18308.14785.0830461.04785.04411021205说明：物料密度31/830mkg，封头内容积31.18fVm，化工机械设备课程设计第8页共33页塔釜圆筒部分深度mh8.10，塔板数N=46，塔板上液层高度0.1whm。6、附件质量am按经验取附件质量为kgmma42821712925.025.0017、充水质量为wmkgVHDmwfwiw78379100018.12100021.242785.024202其中31000/wkgm8、各种质量载荷汇总化工机械设备课程设计第9页共33页将全塔分为6段，计算各质量载荷（计算中近似）塔段0～11～22～33～44～55～顶合计塔段长度/mm10002000700060006000600028000人孔与平台数0012126塔板数00913141046m01/kg5961630417235763576357917129注：2m裙座+下封头质量=2×596+438=1630，其余为596×各塔段长度m02/kg--211930623297235510833注：塔盘质量=0.785×4×75×各段塔盘数，塔盘单位面积质量为75kg/m2m03/kg-11517301483148314036214注：保温材料，下封头质量115，其余为单位长度保温层质量×各塔段长度m04/kg4080856139181513504532注：平台扶梯质量，每个平台质量为575.4kg，每米扶梯为40kg，平台质量算法同前m05/kg-979703733883649260617659注：封头内的物料质量=830×1.18=979，其余各段为各段塔板总的存留介质质量2～3段为塔釜直筒段存留介质质量+9块塔板上存留的介质质量ma/kg14940710438948948954282注：附件质量=0.25×m1mw/kg—11802198018840188401753978379充水质量=塔容积×水密度，1～2段为封头充水质量=1.18×1000=1180me/kg—130023003600m0/kg78545111925713794137141218964250各塔段最小质量78535321110073807427770037924全塔操作质量=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me=64250kg全塔最小质量=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me=37924kg水压试验时最大质量=m01+m02+m03+m04+mw+ma+me=124969kg化工机械设备课程设计第10页共33页全塔操作质量kgmmmmmmmmea64250360042821765945326214108331712905040302010全塔最小质量kgmmmmmmmea379243600428245326214108332.0171292.0040302min01水压试验时最大质量kgmmmmmmmmewa124969360078379428245326214108331712904030201max四、风载荷与风弯矩计算1、风载荷计算示例以2~3段为例计算风载荷3P)(10633302313NDlfqKKPe式中：化工机械设备课程设计第11页共33页p1p2p3p4p5p61K——体形系数，对圆筒形容器，7.01K0q——10m高处基本风压值，20/600mNq3f——风压高度变化系数，查表8-5得3f1.003l——计算段长度，mml700033v——脉动影响系数，由表8-7得：3v0.721T——塔的基本自振周期，对等直径、等厚度得圆截面塔：33011033.90ieDEHmHT化工机械设备课程设计第12页共33页)(8678.0102000101091.128000642502800033.90335s——脉动增大系数，根据自振周期1T，由表8-6查的：2.273z——振型系数，由表8-8得：3z0.1923K——风振系数311.100.119.072.027.21133323fvKz3eD——塔的有效直径。设笼式扶梯与塔顶管线成90°，取下a、b中较大者。30334.2eisaDDKK30340.22eispsbDDKdmmK4003，mmd4000，mmpss1153)(4577000100080022234mmlAKa.)(3111457400115220243mmDeb.)(3341230457400115220243mmDe取mmDe33413化工机械设备课程设计第13页共33页)(1287710334170001600311.17.0106633302313NDlfqKKPe2、各段塔风载荷计算结果塔段号123456mmli/100020007000600060006000)//(20mNq6001K0.7类Bi