化工設(shè)備基礎(chǔ)-塔設(shè)備--教案

1、塔設(shè)備基本結(jié)構(gòu)：塔體；包括筒節(jié)、端蓋、和聯(lián)接法蘭等； 內(nèi)件：塔板或填料及其支承裝置； 支座：一般為裙式支座； 附件：包括人孔、進(jìn)出料接管、各類(lèi)儀表接管液體和氣體的分配裝置，以及塔外的扶梯、平臺(tái)、保溫層等。）第一節(jié) 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)一、 塔體厚度的計(jì)算：1按計(jì)算壓力計(jì)算塔體及封頭厚度：根據(jù)我們以前第4章和第5章所學(xué)知識(shí)計(jì)算2塔體承受的各種載荷計(jì)算自支承式塔設(shè)備的塔體除承受工作介質(zhì)壓力之外，還承受自重載荷，風(fēng)載荷，地震載荷，偏心載荷的作用。如圖8-3（1）塔設(shè)備自重載荷的計(jì)算主要要求計(jì)算正常操作下、水壓試驗(yàn)時(shí)和吊裝時(shí)各自的質(zhì)量。分別為最大質(zhì)量，最小質(zhì)量和操作質(zhì)量。（2）地震載荷當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，塔

2、設(shè)備作為懸壁梁，在地震載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形。所以，安裝在7度及7度以上地震烈度地區(qū)的塔設(shè)備必須考慮它的抗震能力，計(jì)算出水平地震力，垂直地震力和地震彎矩。（3）風(fēng)載荷風(fēng)對(duì)塔體的作用之一是造成風(fēng)彎矩，在迎風(fēng)面的塔壁和裙座體壁引起拉應(yīng)力，背風(fēng)面一側(cè)引起壓應(yīng)力；作用之二是氣流在風(fēng)的背向引起周期性旋渦，即卡曼渦街，導(dǎo)致塔體在垂直于風(fēng)的方向產(chǎn)生周期振動(dòng)，這種情況僅僅出現(xiàn)在H/D較大，風(fēng)速較大時(shí)比較明顯，一般不予以考慮。計(jì)算步驟 分段，圖8-8 選危險(xiǎn)截面00截面，塔設(shè)備的基底截面；1 1截面，裙座上人孔或較大管線(xiàn)引出孔處的截面；22截面，塔體與裙座連接焊縫處的截面。 兩相鄰計(jì)算截面間的水平風(fēng)力 風(fēng)彎矩塔

3、設(shè)備作為懸臂梁，在風(fēng)載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形。（4）偏心載荷計(jì)算3.塔體穩(wěn)定校核1) 先假定筒體有效厚度Sei, 計(jì)算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力1重量載荷及垂直地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力2彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力32) 求出最大組合壓應(yīng)力3) 最大組合壓應(yīng)力內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車(chē)情況；圖(a)外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況；(b) 4.塔體拉應(yīng)力校核1） 假定筒體有效厚度Sei計(jì)算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力1重量載荷及垂直地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力2彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力32） 求出最大組合拉應(yīng)力3） 最大組合拉應(yīng)力內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大

4、組合軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況；圖(a) 外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車(chē)情況；圖 (b)5塔體最終厚度的確定按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算的塔體厚度Se;按穩(wěn)定條件驗(yàn)算確定的厚度Sei;按抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算條件確定的厚度Sei;取上述三者中的最大值，作為塔體的有效厚度。6塔設(shè)備水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力驗(yàn)算（自學(xué)）二、裙座設(shè)計(jì)1 裙座的結(jié)構(gòu)組成：座體、基礎(chǔ)環(huán)、螺栓座、管孔2 設(shè)計(jì)第二節(jié) 板式塔結(jié)構(gòu)一、總體結(jié)構(gòu)1、塔體與裙座結(jié)構(gòu)2、塔盤(pán)結(jié)構(gòu)：塔盤(pán)板、降液管、溢流堰、緊固件和支承件。3、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。4、設(shè)備管道：人孔、接管等。5、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺(tái)等。二、塔

5、盤(pán)結(jié)構(gòu)：塔盤(pán)實(shí)際上是塔中的氣、液通道。為了滿(mǎn)足正常操作要求，塔盤(pán)結(jié)構(gòu)本身必須具有一定的剛度以維持水平，塔盤(pán)與塔壁之間要保持一定的密封性以避免氣、液短路。塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。一般塔徑在800900mm以下時(shí)，為方便安裝和檢修，采用整塊式塔盤(pán)，而塔徑在800900mm以上時(shí)，人可以進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可采用分塊式塔盤(pán)。800900mm兩種均可。（一）整塊式塔盤(pán)：特點(diǎn)：塔徑小，生產(chǎn)能力較小。（二）分塊式塔盤(pán)1做成分塊式的原因1） 在工藝上，塔徑大，塔盤(pán)過(guò)大，分液不均勻；2） 對(duì)碳鋼，塔板厚34mm，不銹鋼23mm，塔徑過(guò)大，易形成弧形，安裝時(shí)水平度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊；3） 塔板過(guò)大

6、，不能放進(jìn)塔內(nèi)，因一般從人孔進(jìn)出，人孔尺寸有限制，因而塔盤(pán)受此限制要分塊。2與整塊式的區(qū)別分塊式：無(wú)塔盤(pán)圈，有支持圈(支持板)，無(wú)密封結(jié)構(gòu)整塊式：有塔盤(pán)圈，無(wú)支持圈(支持板)，有密封結(jié)構(gòu)3、塔盤(pán)板結(jié)構(gòu)塔盤(pán)板形式很多，主要有自身梁式和槽式。（三）塔盤(pán)的支承1 對(duì)直徑不大的塔（2000mm），塔盤(pán)的支承一般用焊在塔壁上的支持圈（如圖8-43，就是內(nèi)徑為1600mm單流塔盤(pán)采用支持圈支承塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)圖）；2 對(duì)直徑較大的塔（20003000mm），需用支承梁結(jié)構(gòu)（如圖8-44）第三節(jié) 填料塔一、噴淋裝置：要求：使整個(gè)塔截面的填料表面很好潤(rùn)濕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便。作用：噴出液體，使整個(gè)塔截面的填料很

7、好潤(rùn)濕，直接影響塔的處理能力和分離效率。1、噴灑型：a、管式噴灑器：圖847DN300mm，可選用管式噴灑器，通過(guò)填料上的進(jìn)液管（直、彎或缺口）進(jìn)行噴灑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但噴淋面積較小且不均勻。b、環(huán)管多孔噴灑器：圖848DN1200mm，可選用單環(huán)管多孔噴灑器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便，缺點(diǎn)是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。（環(huán)管下面開(kāi)小孔，一般為35排）。c、蓮蓬頭噴灑器：圖849其結(jié)構(gòu)主要有半球形、碟形、杯形，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，其主要缺點(diǎn)是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體，一般可用于塔徑小于600mm的塔中。2）溢流型溢流型噴淋裝置可分為盤(pán)式分布板和槽式分布器

8、兩種，操作彈性大，不易堵塞，操作可靠和便于分塊安裝。a、盤(pán)式分布板（圖850、51）它是應(yīng)用廣泛的一種溢流型噴淋裝置，液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤(pán)內(nèi)，然后從噴淋盤(pán)上的降液管溢流（管高出盤(pán)，溢流堰），淋灑到填料上，降液管通常接等邊三角形（正方形也可）排列，焊在噴淋盤(pán)的分布板上，中有直徑3mm的淚孔，停工時(shí)排液，用掛耳支承。b、槽式分布器（圖852）主要用于DN1000mm的塔，其優(yōu)點(diǎn)是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖852），液體先加入分配槽，然后再由分配槽的開(kāi)口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開(kāi)口，各開(kāi)口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。3）沖

9、擊型常用的沖擊型噴淋裝置有反射板式噴淋器和寶塔式噴淋器兩種。反射板式噴淋器由中心管和反射板組成，反射板可以做成平板、凸板或錐形板。操作時(shí)液體沿中心管流下，靠液流沖擊反射板的反射分散作用而分布液體。反射板中央鉆有小孔以使液體流下噴淋到填料的中央部分。為了使液滴分散更均勻，可由幾個(gè)反射板組成寶塔式噴淋器。其優(yōu)點(diǎn)是噴灑半徑（范圍）大，液體流量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易堵塞，缺點(diǎn)是改變液體流量和壓力時(shí)要影響噴灑范圍，操作彈性小。二、 液體再分布器1 設(shè)置原因當(dāng)液體流過(guò)填料層時(shí)，流體慢慢地會(huì)從器壁流走（壁流）現(xiàn)象產(chǎn)生，使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒(méi)有潤(rùn)濕，起不到作用，降低了整個(gè)塔的效率。因此在流體流經(jīng)一定高度后需安裝再分布器便液重新均勻地分配到填料上。2、作用：(1)將上層填料流下的液體收集，再分布，避免塔中心的填料不能被液體濕潤(rùn)而形成“干錐”(2)當(dāng)塔內(nèi)氣液相出現(xiàn)徑向濃度差時(shí)，液體收集再分布器將上層填料流下的液體完全收集、混合，然后均分布到下層填料，并將上升的氣體均勻分布到上層填料以消除各自的徑向濃度差。3、典型結(jié)構(gòu)三、 支承結(jié)構(gòu)