塔設備設計說明書

1、24 NOVember 2020化工設備機械基礎塔設備設計課程設計說明書學院：木工學院班級：林產化工O 8學號：姓名：萬永燕鄭舒元分組：第四組目錄前言摘要塔設備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產設備。塔設備的基本功能在于 提供氣、液兩相以充分接觸的機會，使質、熱兩種傳遞過程能夠迅速有效地進行；還 要能使接觸之后的氣、液兩相及時分開，互不夾帶。因此，蒸鐳和吸收操作可在同樣 的設備中進行。 根據塔內氣液接觸部件的結構型式，塔設備可分為板式塔與填料 塔兩大類。 板式塔內沿塔高裝有若干層塔板（或稱塔盤），液體靠重力作用由頂部 逐板流向塔底，并在各塊板面上形成流動的液層；氣體則靠壓強差推動，由塔底向

2、上 依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣、液兩相在塔內進行逐級接觸，兩相的組成 沿塔高呈階梯式變化。 填料塔內裝有各種形式的固體填充物，即填料。液相由塔 頂噴淋裝置分布于填料層上，靠重力作用沿填料表面流下；氣相則在壓強差推動下穿 過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液在填料的潤濕表面上進行接觸，其組 成沿塔高連續(xù)地變化。 目前在工業(yè)生產中，當處理量大時多采用板式塔，而當處 理量較小時多采用填料塔。蒸鐳操作的規(guī)模往往較大，所需塔徑常達一米以上，故采 用板式塔較多；吸收操作的規(guī)模一般較小，故采用填料塔較多。板式塔為逐級接觸式氣液傳質設備。在一個圓筒形的殼體內裝有若干層按一定間 距放置的水平塔板

3、，塔板上開有很多篩孔，每層塔板靠塔壁處設有降液管。氣液兩相 在塔板內進行逐級接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。板式塔的空塔氣速很高, 因而生產能力較大，塔板效率穩(wěn)定，造價低，檢修、清理方便關鍵字塔體、封頭、裙座、。第二章設計參數及要求符號說明PC計算壓力，MPa ；Di圓筒或球殼內徑，M ；Pw圓筒或球殼的最大允許工作壓力，MP"；&圓筒或球殼的計算厚度m ；/n圓筒或球殼的名義厚度I mm ；/ e圓筒或球殼的有效厚度，；Ir圓筒或球殼材料在設計溫度下的許用應力，MP"； 夕圓筒或球殼材料在設計溫度下的計算應力，MPa ； 焊接接頭系數；C 厚度附加量，加；.設

4、計參數及要求1.2.1設計參數設計參數工作壓力塔體內徑1200計算壓力塔高28680工作溫度120設計壽命設計溫度150浮閥規(guī)格介質名稱浮閥間距介質密度800保溫材料厚度100傳熱面積保溫材料密度300基本風壓400塔盤上存留介質 層咼度100地震基本烈度9殼體材料16MnR場地類別II內件材料塔形42裙座材料Q-235-A塔板數目偏心質量4000塔板間距偏心距2000腐蝕速率1.2.2設計要求(1) 塔體內徑Di二1200 mm,塔高近似取H=28680mmo(2) 計算壓力PC = 0.20I設計溫度t=200Coo 設計地區(qū)：基本風壓值=400N凡 地震設防烈度為8度，場地土類：I類，設

5、計地震分組：第二組，設計基本地震加速度為。(4) 塔內裝有*26層浮閥塔，每塊塔盤上存留介質層高度為九=60m",介質密度 為 Pl =794.5w(5) 沿塔高每6塊塔板左右開設一個手孔，手孔數為3個，相應在手孔處安裝半圓 形平臺3個，平臺寬度為B=800mm,高度為IOOOmmO(6) 塔外保溫層的厚度為Q = 100"操作質量為= 200Okg/F. o(7) 塔體與封頭材料選用16M"R,其中 = 170Mpd,b= 170MPa .s = 345 MPa f(8) 裙座材料選用Q235-Ao(9) 塔體與裙座對接焊接，塔體焊接接頭系數0 = 0.85。(

6、10) 塔體與封頭厚度附加量C=2mm1裙座厚度附加量C二2mm。第二章材料選擇概論塔設備與其他化工設備一樣，置于室外，無框架的自支承式塔體，絕大多數是采 用鋼材制造的。這是因為鋼材具有豬狗的強度和塑性，制造性能較好，設計制造的經 驗也比較成熟，因此，在大型的塔設備中，鋼材更具有無法比擬的有點。塔體材料選擇設計中塔體的材料選擇是：16M”/?；塔體是塔設備的外殼，由等直徑和等壁厚的 圓筒和兩個封頭組成，塔體除滿足工藝條件下的強度、剛度外，還應考慮風力、地 震、偏心載荷所英氣的強度、剛度問題，以及吊裝、運輸、檢驗、開停工作等的影 響，所以選擇塔體的材料很重要。裙座材料的選擇設計中裙座材料的選擇是

7、：Q235-A ；塔體裙座是塔體安放到基礎上的連接部分，它 必須保證塔體坐落在確定位置上進行正常工作，為此，它應當具有足夠的強大和剛 度，能夠承受各種操作情況下的全塔質量，以及風力、地震等引起的載荷。第三章塔體的結構設計及計算按計算壓力計算塔體和封頭厚度(1) 塔體厚度計算取5=4mm,考慮厚度附加量C=2mm,經圓整 取Jn = Smm , e = Gmnl O(2) 封頭厚度計算采用標準橢圓形封頭：5 =f=竺空=3.74M2 0- 代 2×170×0.85-0.5×0.9'取 =4mn考慮厚度附加量C=2mm經圓整后，取=, e = 6mrn O塔設

8、備質量載荷計算1、筒體圓筒、封頭、裙座質量如圓筒質量：= 265 X 26.38 = 6990.7kg封頭質量：=130×1.2 = 156裙座質量：加3 = 265 × 2.2 = 582 kg說明：(1)塔體圓筒的總高度為70 = 26.38/WH(2)查得DN = I200D 厚度8個的圓筒質量為265n 查得DN = 200mmt厚度8"的橢圓形封頭質量為13Okgm（4）裙座高度為202Omm2、塔內構件質量加02（由表8-1查得浮閥塔盤質量為75kgm2）3、保溫層質量S3其中 “）3為保溫層的質量，kg4、平臺、扶梯質量如叫=彳(D, + 2n +2

9、+2B-(Di+ 25” + 2J)2 耳 HqP +qFXHF= 0.785×(l .2 + 2×0.008+2×0J + 2xl)'-(1.2 + 2x0.008 +2×0.l)2×O.5×3× 150+40×39l =5262明：由表8-1查得，平臺質量qp=l50kgm2 ；籠式扶梯質量"=40n ；籠式扶梯總、高HF =397 ；平臺數量n=8o4、操作時物料質量說明：物料密度/91=800,塔釜圓筒部分深度h=,塔板層數N=42.,塔板上液 層高度hw=0m,由表4-21查得，封頭容積

10、V, =-Dj3 = ×1.23 =1 o24245、附件質量叫按經驗取附件質量為叫=。25叫=0.25 x 8374 = 1932 kg6、沖水質量叫HIW = f DHWPW + 2Vlpw = 0.785×1.22 ×26× 1000+2×l×1000 = 32180Rg 其中 IPW = IOoOkg8、各種質量載荷全塔操作質量(kg)m0 = m01 +0.2m02 +m03 +w05 +ma+me =32088全塔最小質量(kg)加U =+加02 +z3 +W05 +tna+,ne =22869水壓試驗時最大質量 (kg)

11、mQ = 如 + 叫 2 + 叫3 + ,n05 +ina+mw + Ine = 64268風載荷和風彎矩(1) 風載荷計算示例23段為例計算風載荷:= 0.7×1.205×400×l×5× 2.298 = 3539N(2)各段塔風載荷計算結果:計算段17172352143454635019353947170884857170120656717010019(3)風彎矩計算截面0-0 : 截面IT :截面2-2 :地震彎矩計算地震彎矩計算各種載荷引起的軸向應力(1) 計算壓力引起的軸向拉應力其中，e =lt-C = S-2 = 6(nn)(2)

12、操作質量引起的軸向壓應力截面0-0令裙座厚度6 =8加，有效厚度 =8-2 = 6(wh);Sb =也血o截面1-1式中I /<2 = 32088 -566 =31522伙g)；觴為人孔截面的截面積，查相關標準得：心=58635",截面2-2其中I 局J = 32088 - 566 - 3149 = 28373 (); A = Die O(3) 最大彎矩引起的軸向應力截面0-0其中，m；X =+ Me= 7.31 ×IO8 + 0.7848 ×IOS = 8.0048 ×N.mtn)截面1-1其中I= MJ +Me= 6.56XIO8 + 0.78

13、48 XIO8 = 7.34XIOS(N.mm)ZAw為人孔截面的抗彎截面系數，查相關標準得：Zm=276力005加。截面2-2其中 I M盂=My + Me = 6.43 XIO8 + 0.7848 ×108 = 7.2148 × 1O8(2V.?)塔體和裙座危險截而的強度與穩(wěn)定校核(1)塔體的最大組合軸向拉應力校核截面2-2塔體的最大組合拉應力軸向發(fā)生在正常操作的2-2截面上。其中,' = 1 IOMPa = 0.85; K = 1.2; K, = 173.4(滿足要求(2) 塔體與裙座的穩(wěn)定校核截面2-2塔體截面2-2上的最大組合軸向壓應力滿足要求其中，查圖得

14、(16M“R,200C。)B = 115MPa,' = 10Mpa,K = .2 o截面1-1塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應力滿足要求其中，查圖得(Q235-AR,200Co) 5 = 107.5MPay, = 113MPai K .2o截面0-0塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應力滿足要求其中，B = 107.5MPa-yt = 1 3Mpa; K = .2(3) 各危險截面強度與穩(wěn)定校核匯總項目計算危險截面0-01-12-2塔體與裙座有效厚度ctJmm666截面以上的操作質量ml-ik8320883220430091計算截面面積A'-'kg計算機面的抗彎截面系數

15、Zi-iZrnm5最大彎矩MQ（N.刖n ）取大允許軸向拉應力K !Mpa最大允許軸向壓應力/Mr KB129129138204計算引起的軸向拉應力bjMpa0044計算引起的軸向壓應力i7iMpa最大彎矩引起的軸向應力 iiMpa最大組合軸向拉應力最大組合軸向壓應力,JMpa強度 強度與穩(wěn)定校核穩(wěn)定性滿足要求滿足要求滿足要求塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核3. 7.1水壓試驗時各種載荷引起的應力1試驗壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應力液柱靜壓力二2. 試驗壓力引起的軸向拉應力3最大質量引起的軸向拉應力4.彎矩引起的軸向應力3. 7. 2水壓試驗時應力校核1筒體環(huán)向應力校核0.9衍< >

16、 l 所以滿足要求2 最大組合軸向拉應力校核又ax < O.90Q所以滿足要求3. 最大組合軸向壓應力校核X = 21 + 32 = 67.12 <,. = min ,0.9v滿足要求塔設備結構上的設計3. 8. 1基礎環(huán)設計1基礎環(huán)尺寸取Dnh = DlX + 300 = 1200 + 3OO= 1500 (Jrlm)2. 基礎環(huán)應力校核其中(1) 嘰嚴字+竽=3.07叱(2) dmax =()WN + 字 =1.5跖陽取以上兩者中的較大值ZbmaX = 2.05"?",選用 75 號混凝土。查表得Ra = 3.5陽；z,max = 2.05 <Ra=

17、3.5Wd I滿足要求3. 基礎環(huán)厚度計算假設螺栓直徑為M42,由表8-11查得L=160mm,當b/1二時，由表8-10查得：MX = -0.1482maZ?2 = -9O39.7(7Vn)My=O.0848z,max/2 = 1367V 血)取其中最大值：故MS=I3675 (M訕)按有筋板時假設基礎環(huán)厚度：6x13675Y 140+ 3 = 27.2mm3. 8. 2地腳螺栓計算1地腳螺栓承受的最大拉應力/WnUn = 22869kgMF= 3.354x10加加M笄=7.31x10* Mm 加H f,加o=32O88Zh = 2.9x10'"'Ah=W3040O

18、tmH2ZhInnUnS 7.31xl"+0.7848x10'2.9 × 10s22869×9.181130400=2.5SHlpaMT+0.25Mr) + 故叫話=13mpa取以上兩數中的較大值，刃=2.58艸2.地腳螺栓的螺紋小徑查表得M42螺栓的螺紋小徑w >0,選取地腳螺栓個數H = 36hl = 147MPa;C2 = 3mm O查表得M34地腳螺栓的螺紋小徑/=29.50“，故選用36個M34的地腳螺栓，滿足要求板式塔的總體結構小結此次實習我們主要的任務是對他設備的各個部件進行設計和校核，在結構上，我們分別對塔盤結構，塔體空間，人孔數量及位置，儀表接管選擇，工藝接管管徑計算 等方面的