化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書

1、化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書學(xué)生姓名：學(xué)號：所在學(xué)院：專 業(yè)：設(shè)計題目：指導(dǎo)教師：2011年 月 日一. 設(shè)計任務(wù)書 2二. 設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)簡圖 4三. 設(shè)備的總體設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計 5四. 強度計算7五. 設(shè)計小結(jié) .13六. 參考文獻(xiàn) .14、設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計題目根據(jù)化工原理課程設(shè)計工藝計算內(nèi)容進(jìn)行填料塔（或板式塔）設(shè)計。設(shè)計題目：各個同學(xué)按照自己的工藝參數(shù)確定自己的設(shè)計題目：填料塔（板式塔） DNXXX設(shè)計。例：精餾塔（DN1800）設(shè)計2、設(shè)計任務(wù)書2.1設(shè)備的總體設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 根據(jù)化工原理課程設(shè)計，確定塔設(shè)備的型式（填料塔、板式塔）；（2）根據(jù)化工工藝計算，確定 塔板數(shù)目

2、（或填料高度）；（3）根據(jù)介質(zhì)的不同，擬定管口方位；（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定材料。2.2設(shè)備的機械強度設(shè)計計算（1）確定塔體、封頭的強度計算。（2）各種開孔接管結(jié)構(gòu)的設(shè)計，開孔補強的驗算。（3）設(shè)備法蘭的型式及尺寸選用；管法蘭的選型。（4）裙式支座的設(shè)計驗算。（5）水壓試驗應(yīng)力校核。2.3完成塔設(shè)備裝配圖（1）完成塔設(shè)備的裝配圖設(shè)計，包括主視圖、局部放大圖、焊縫節(jié)點圖、 管口方位圖等。（2）編寫技術(shù)要求、技術(shù)特性表、管口表、明細(xì)表和標(biāo)題欄。3、原始資料3.1化工原理課程設(shè)計塔工藝計算數(shù)據(jù)。3.2參考資料：1 董大勤.化工設(shè)備機械基礎(chǔ)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.2 全國化工設(shè)備技術(shù)中心站化工

3、設(shè)備圖樣技術(shù)要求2000版S.3 GB150-1998.鋼制壓力容器S.4 鄭曉梅.化工工程制圖 化工制圖M 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.5 JB/T4710-2005.鋼制塔式容器S.4、文獻(xiàn)查閱要求設(shè)計說明書中公式、內(nèi)容等應(yīng)明確文獻(xiàn)出處；裝配圖上應(yīng)寫明引用標(biāo)準(zhǔn)號。5、設(shè)計成果1、提交設(shè)計說明書一份。2、提交塔設(shè)備（填料塔、板式塔）裝配圖一張（A1）。（精餾塔設(shè)計例題）設(shè)計參數(shù)與結(jié)構(gòu)簡圖1、設(shè)計參數(shù)精餾塔設(shè)計的工藝條件由化工原理課程設(shè)計計算而得工作溫度 C：120設(shè)計溫度 C：150工作壓力MPa：0.1設(shè)計壓力MPa：0.11塔體內(nèi)徑mm：1800塔板數(shù)塊：38介質(zhì)：苯-甲苯混合物2、

4、結(jié)構(gòu)簡圖（根據(jù)自己的設(shè)計題手畫）圖1精餾塔結(jié)構(gòu)簡圖進(jìn)人 孔三. 精餾塔的總體設(shè)計及結(jié)構(gòu)設(shè)計1、根據(jù)化工原理課程設(shè)計，確定塔設(shè)備的型式 （填料塔、板式塔）本設(shè)計的精餾塔型式為板式塔2、根據(jù)化工工藝計算，確定塔板數(shù)目（或填料高度）由化工工藝計算塔板數(shù)目為30塊3、根據(jù)介質(zhì)條件的不同，擬定管口方位。1F 口 iLIST DF NOZZLEHEMii自歐emion m.TIPEatmSERVICEPFDJEXWin)C煩i.gHG2te5O02SOMFN300D20D1.QsoMFM150E12&0LtsoMFM口LKDE22W1.0sourn口側(cè)FJJO1soMFM咖35ttGW1soMFN蹴口LU

5、01.11HsoMFM淞!計口15)M14p，所以 PN=0.25MPa。(c) 確定結(jié)構(gòu)尺寸(p254)。(d) 法蘭標(biāo)記法蘭RF1800 - 0.25 JB/T4701-2000選取結(jié)果如下表：設(shè)備法蘭MFM 1800-0.25JB/T4703-2000材料 Q345R(16 MnR)管法蘭選取結(jié)果匯總:進(jìn)料管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816Mn II塔頂回流管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816Mn II塔頂蒸汽管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816Mn II塔底出料管法蘭HG20594 法蘭 SO450-1.0MFM

6、 2816Mn II在沸器回流管法蘭HG20594 法蘭 SO500-1.0MFM 2816Mn II5）法蘭密圭寸墊片的選取法蘭密封墊片的選取參照化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表 10-30法蘭密封墊片選非金屬軟墊片 PN=0.25MPa （JB/T4704-2000）P265墊片 1800-0.25 JB/T4704-20006）裙座選取裙座的選取根據(jù)參照化工設(shè)備機械基礎(chǔ)圖17-21確定裙座各尺寸。支座選取裙式支座7）人孔設(shè)置人孔的選取根據(jù)筒體直徑和公稱壓力參照化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表 11-1和 表 11-6,本設(shè)計中選用帶頸平焊法蘭人孔，公稱壓力1.0MPa,公稱直徑500 mm，標(biāo)準(zhǔn)號為 HG20594

7、-95。8）手孔設(shè)置手孔選取同上，本設(shè)計中選用不銹鋼板式平焊人孔（僅限凸面），公稱壓力0.6MPa,公稱直徑 150mm,標(biāo)準(zhǔn)號為 HG20597-95。9）視鏡和液位計的選取視鏡和液位計的選取根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表11-9、表11-11選取10）焊接接頭形式和和焊接材料的選取焊接接頭形式的選取參照化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第十四章第二節(jié)（p367-377），焊接接頭形式按HG20583-1998,A、B類焊接接頭按照HG20583-1998中DU4，D類焊接接頭按照HG20583-1998中G2,帶補強圈D類焊接接頭按照J(rèn)B/T4736-2002 中 C,焊接材料的選取參照第十四章化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第四

8、節(jié)（P379-382）,標(biāo)準(zhǔn) GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接頭的檢驗化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第十四章第三節(jié) （p378）11）壓力容器類別的劃分壓力容器類別的劃分按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，化工設(shè)備機械基礎(chǔ)p386 本設(shè)計塔器為低壓分離設(shè)備，介質(zhì)為易燃、中毒危害介質(zhì)，故劃分為一類壓力容器四、強度計算1、塔體壁厚計算（筒體的設(shè)計參照第八章第二節(jié) p172-185）。塔體圓筒體壁厚計算按照GB150-1998鋼制壓力容器式5-1計算壁厚：PcD（ 4-1）2 t Pc式中：塔體的理論計算壁厚，mmpc：塔體的計算壓力，MPaDi :塔體內(nèi)徑，mmt :鋼板在設(shè)計

9、溫度下的許用應(yīng)力， MPa:焊接接頭系數(shù)；名義厚度：n C ；（ 4-2）C1 C2 ；式中n :名義厚度;C1：腐蝕裕量；C2：鋼板負(fù)偏差;:圓整量；e :有效厚度；查表化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表 8-7 t=170 MPapc：取塔體的設(shè)計壓力，0.11 MPa焊縫為雙面焊，局部射線檢測，=0.85代入數(shù)據(jù)到式（4-1 ）得:PcDj2 tPc0.11 18002 170 0.85 0.11=0.69 mmC1 =1 mmC2 =0 mm代入數(shù)據(jù)到式（4-2 ）得：名義厚度:C = 2 mm按最小厚度 min要求取 n= 6 mm2）封頭的強度計算（封頭的設(shè)計參照第八章第二節(jié) P175-185）。

10、塔體封頭壁厚計算按照GB150-1998鋼制壓力容器式7-1計算壁厚:Pc Di2H0.5PC(4-3)式中：塔體圭寸頭的理論計算壁厚，mmpc：塔體的計算壓力，MPaDi :塔體內(nèi)徑，mmt :鋼板在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力， MPa:焊接接頭系數(shù)；名義厚度：n C ；C g C2 ；式中n :名義厚度;C1：腐蝕裕量；C2：鋼板負(fù)偏差;:圓整量；e :有效厚度； 查表化工設(shè)備機械基礎(chǔ)表 8-7 t=170 MPapc：取塔體的設(shè)計壓力，0-11 MPa焊縫為雙面焊，100%射線檢測，取 =1代入數(shù)據(jù)到式（4-3）得:Pc Di2 t 0.5pcmm0.11 18002 170 1 0.5 0.

11、11Ci =1 mmC2 =0 mm代入數(shù)據(jù)到式(4-2 )得：名義厚度：n C = 2 mm按標(biāo)準(zhǔn)橢圓圭寸頭最小厚度min0.15%Di要求 取 n = 6 mm查化工設(shè)備機械基礎(chǔ)(p196)選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭JB/T4746-2002封頭直邊高度h。取25mm圭寸頭高度h取450mm3) 開孔補強計算開孔補強結(jié)構(gòu)選用JB/T4736-2002補強圈結(jié)構(gòu)，補強圈尺寸按照化工設(shè)備 機械基礎(chǔ)p327 (列出所選尺寸)，焊接坡口尺寸選化工設(shè)備機械基礎(chǔ)第十 四章第二節(jié)p375 C型。開孔補強計算采用等面積補強法，其公式參照第十二章第一節(jié)(p326-p335) 例：人孔開孔補強計算：人孔選公稱壓力1.0

12、MPa，公稱直徑500 mm,標(biāo)準(zhǔn)號為HG20594-95 接管 C 530 8(p302) 材料：20a.開孔所需補強面積；A=d +2et(1-fr)(4-4)式中fr ：強度削弱系數(shù)d :開孔直徑mm:塔體的計算壁厚mm et：接管的有效厚度mmd=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518 mmet= nt- Ct=8-1=7 mm塔體材料：16MnR t =170 MPa接管材料：20tt=130 MPatfr= 130= 170=0.78代入式(4-4) A=d +2et(1-fr)=518 0.69+2 0.69 7(1-0.78)2=359.5 mmb.有效補強范圍內(nèi)

13、的補強面積： 有效補強范圍有效寬度：B=2d=2 518=1036 mm外伸高度：h1= . d nt = ,518 8 =64.4 mm內(nèi)伸高度：h2= 0 mm 殼體多余截面積A1=(B-d)(e- )-2 et( e- )(1- fr)(4-5)代入式(4-5)A1= (1036-518)(7-0.69)-27(7-0.69)(1-0.78)2=1211.2 mm 接管多余截面積A2=2h 1( et- t) fr +2h2( et-C2)( 4-6)接管計算厚度t=Pcdi2 tPc0.11 5142 130 1 0.11=0.22mm式中 di :接管內(nèi)直徑 mm di=530-16

14、=514 mm代入式(4-6)A2=2h1( et- t) fr +2h?( et-C2) fr2=2 64.4(7-0.22)0.78=681 mni 焊縫金屬截面積2A3=6 6=36 mmA1+A2+A3A滿足不另行補強條件，所以不需補強。其它開孔直徑比人孔直徑要小，故不需再進(jìn)行開孔計算（如計算結(jié)果需要補強，還需對其他接管進(jìn)行補強計算）4）筒體的穩(wěn)定性校核因圓筒不受外壓，所以此處不必對圓筒的周向穩(wěn)定進(jìn)行校核。 如筒體工作壓力為真空，筒體的軸向穩(wěn)定性校核參照第九章第六節(jié)p242-244)5）裙座的軸向穩(wěn)定性校核裙座的軸向穩(wěn)定性校核：參照化工設(shè)備機械基礎(chǔ)p442圖17-21確定裙座各項尺寸，

15、查取相關(guān)許用應(yīng)力。根據(jù)化工設(shè)備機械基礎(chǔ)p242進(jìn)行裙座的軸向穩(wěn)定性校核。6）座圈的壓應(yīng)力校核m封頭=120 2=240 kg (p197)m 筒體=267 26.5=240 kg (p195)m 塔盤=n(Aa+Af+Ai) p = 6995.4 kgm 水=v 筒 26.2 p 水+ v 封 2 p 水=2.545 26.2 1000+0.8262 1000=68331 kg (p195、 197)Q設(shè)備=m封頭+ m筒體+ m塔盤=88445 NQ 附件=10%Q 設(shè)備=8844.5 NQ 水=m 水 g=68331 9.81=670327 NA= n (1.8162-1.82)/4=0.034 m2Q = _Q設(shè)備 Q附件 Q水=22.6 MPa t AAl校核合格7）水壓試驗應(yīng)力校核水壓試驗壓力Pt片1.25P卄(3-7)Pr 1.25PI 冷.25x0.11=0.14 MPa t臥置水壓試驗壓力:R R+h=0.14+0.23=0.37 MPa水壓試驗壓力下的應(yīng)力校核:(3-8)T 叮 0.9 S式中：焊接接頭系數(shù)=0.85e :塔體有效厚度e= n-Cl-C2s :塔體材料的屈服極限（p168） S=345 MPaP:水壓試驗壓力T