課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)塔器2課件

1、設(shè)計(jì)室安排設(shè)計(jì)室安排01、07班班 東院東院 222教室教室02、03班東院班東院 223教室教室04、05、06 、08班東院班東院 156教室教室答疑時(shí)間答疑時(shí)間14、15周周 周二、四、六全天周二、四、六全天點(diǎn)名、簽到、設(shè)計(jì)過程考核點(diǎn)名、簽到、設(shè)計(jì)過程考核化工過程與設(shè)備化工過程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo) 設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的和意義課程設(shè)計(jì)的目的和意義1. 綜合運(yùn)用化機(jī)基礎(chǔ)課程及其它相關(guān)課程的知識(shí)，并使之得到鞏固和深化；2. 培養(yǎng)正確的工程設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟;3. 熟悉常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的使用；4. 訓(xùn)練機(jī)械制圖能力；5. 培養(yǎng)分析問題和

2、解決問題的能力。二、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)任務(wù)（一）工藝條件采用前面化工原理課程設(shè)計(jì)的工藝條件和計(jì)算結(jié)果。（二）機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容 1. 確定設(shè)計(jì)依據(jù) 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制結(jié)構(gòu)草圖） 3.材料選擇 4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算） 5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭） 6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 7. 繪制1號(hào)裝配圖一張 8. 編寫設(shè)計(jì)說明書三、設(shè)計(jì)方法和步驟三、設(shè)計(jì)方法和步驟1.設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)依據(jù) 鋼制壓力容器 GB150 1998 及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1999 鋼制塔式容器 JB4710 2000 鋼制管殼式換熱器 GB151 1999 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 塔盤結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)說

3、明書中，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖，標(biāo)注形位尺寸。塔頂、塔釜尺寸各種接管的位置、方位人孔數(shù)量、位置裙座結(jié)構(gòu)塔總體結(jié)構(gòu)3.材料選擇材料選擇（要寫出選材理由和依據(jù)） 分析影響材質(zhì)的各種因素； 明確標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和選材原則； 確定出塔體、支座、塔內(nèi)件、零部件的材質(zhì)（1）考慮壓力（2）考慮溫度（3）考慮介質(zhì)性質(zhì) 是否有毒、易燃、易爆（4）考慮安全監(jiān)察、管理 屬幾類容器4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算）（一）計(jì)算步驟 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh ； （2）設(shè)定各截面處筒體有效壁厚Sei、封頭有效壁厚Seh 、裙座 殼有效壁厚Ses ； （3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險(xiǎn)截面），計(jì)算各種

4、載荷； （4）計(jì)算塔在各種載荷作用下的軸向應(yīng)力； （5）筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 計(jì)算塔在多種載荷聯(lián)合作用下的組合軸向應(yīng)力，并應(yīng)滿足 相應(yīng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性條件。否則須重新設(shè)定壁厚，直至滿 足全部校核條件為止； （6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 （7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) （8）地腳螺栓計(jì)算 4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算）（二）計(jì)算方法 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和和Seh 確定設(shè)計(jì)參數(shù)（說明理由） Pc、 t、 、 C1、 C2 、 n。 cticPDPS2筒體計(jì)算壁厚：設(shè)計(jì)壁厚： 22CpDpScticd名義壁厚： 圓整量 2

5、12CCpDpScticn有效壁厚：)(21ccssnecticpDpS5.0 2 封頭計(jì)算壁厚： （標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭）設(shè)計(jì)壁厚： 5 . 0 22CpDpScticd名義壁厚： 5 .0 212圓整量CCpDpScticn有效壁厚：)(21ccssneh（2）設(shè)定塔各截面處的壁厚）設(shè)定塔各截面處的壁厚（若取等截面塔，則各截面處壁 厚相等） 筒體名義壁厚Sni和有效壁厚Sei （可參照Se設(shè)定） Sei應(yīng)不小于Se 封頭名義壁厚Snhi和有效壁厚Sehi （可參照Seh設(shè)定） Sehi應(yīng)不小于Seh 裙座殼有效壁厚Ses ，Ses應(yīng)不小于6 mm；（3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險(xiǎn)截面）選取若

6、干計(jì)算截面（包括所有危險(xiǎn)截面） 計(jì)算各種載荷計(jì)算各種載荷37000900090009000500040001000P6P5P4P3P2P1001122 塔體及裙座機(jī)械計(jì)算簡(jiǎn)圖偏心載荷風(fēng)載荷地震載荷質(zhì)量載荷001122質(zhì)量載荷計(jì)算質(zhì)量載荷計(jì)算塔操作質(zhì)量：mo = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ mo5+ ma+ me 塔最大質(zhì)量： mmax = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ma+ mw+ me塔最小質(zhì)量： mmin = mo1+ 0.2mo2+ mo3+ mo4+ma + memo1 塔殼體和裙座質(zhì)量，kg；mo2 內(nèi)件質(zhì)量，kg；mo3 保溫材料質(zhì)量，kg；mo4 平臺(tái)、扶梯

7、質(zhì)量，kg；mo5 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg；ma 人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，kg；mw 液壓試驗(yàn)時(shí)，塔內(nèi)充液質(zhì)量，kg；me 偏心質(zhì)量，kg。 塔殼體和裙座質(zhì)量 mo1（1） 圓筒質(zhì)量m1 鋼oioHDDm)(4221式中： Ho 塔體圓筒總高度（已由工藝計(jì)算求得） mDi 、 Do分別為塔的內(nèi)、外直徑 m鋼 材料的密度 kg/m3（2）封頭質(zhì)量m2根據(jù)封頭的公稱直徑DN和壁厚，查取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。（3）裙座質(zhì)量m3鋼sisosHDDm)(4223式中： Hs裙座高度 mDi 、 Do分別為裙座的內(nèi)、外直徑 mmo1 = m1 + m2 + m3 塔內(nèi)件質(zhì)量 mo2查化機(jī)基礎(chǔ)教材P236 表8-

8、1或課程設(shè)計(jì)教材P437 表9-21得浮閥（或篩板）塔盤單位質(zhì)量 q kg/m2 則人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 maqNDmpio224塔板數(shù)pN125. 0oamm 保溫材料質(zhì)量 mo3322232)2(4ooosoomHDDm2/03/3 ）（封頭保溫層質(zhì)量ffoVVmm（查封頭標(biāo)準(zhǔn)）帶保溫層封頭的容積（查封頭標(biāo)準(zhǔn)）不帶保溫層封頭的容積 3/3mVmVff32/ mkg保溫層材料密度ms 保溫層厚度 平臺(tái)、扶梯質(zhì)量 mo4FFpsosooHqnqDBDm21)2()22(4224qp 平臺(tái)單位質(zhì)量，150 kg/m2 ； B 平臺(tái)寬， 取B = 900 mm ；n 平臺(tái)數(shù)量，在每個(gè)人孔處

9、安裝一個(gè)平臺(tái)； qF 籠式扶梯單位質(zhì)量，40 kg/m；HF 扶梯高度，根據(jù)塔高確定。 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量 mo5 LfLoiLpLioVhDNhDm22544hL 塔盤上清液層高度 m （工藝設(shè)計(jì)確定） ho 塔釜深度 m （工藝設(shè)計(jì)確定） 充水質(zhì)量 mw wfwoiVHDm242w 全塔操作質(zhì)量 moaoooooommmmmmm54321 全塔最小質(zhì)量 mminaoooommmmmm4321min2 . 0 全塔最大質(zhì)量 mmaxwaoooommmmmmm4321max 將各段質(zhì)量載荷列表123456合計(jì)mo1 mo2 mo3 mo4 mo5 ma mw mo mmax mmin 塔段長(zhǎng)度

10、 人孔、平臺(tái)數(shù) 塔段號(hào) 質(zhì)量 塔板數(shù) 地震載荷計(jì)算地震載荷計(jì)算 塔的自振周期計(jì)算 3311033.90ieoDESHmHT由課程設(shè)計(jì)P437表9-22查得： （設(shè)計(jì)地震烈度7級(jí)） 23.0max由表9-23查得 場(chǎng)地土的特征周期：Tg = 0.3 (類場(chǎng)地土，近震。) 地震影響系數(shù) max9.011)(TTg 結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)Cz = 0.5 iiEiiEMM25.1 計(jì)算：當(dāng)H/D15，或 H20m 時(shí)，必須考慮高振型影響， 這時(shí)，地震彎矩按下式計(jì)算： 計(jì)算危險(xiǎn)截面的地震彎矩 0-0（基底）截面： mm)N ( 25.1mm)N ( 351600 00100 EEoZEMMgHmCM1-1（

11、裙座人孔）截面： mm)N ( 25.1mm)N ( 41410175811 115 .35 .25 .35 .2111 EEoZEMMhhHHHgmCM2-2（筒體與裙座連接處）截面： mm)N ( 25. 1mm)N ( 41410175822 225 . 35 . 25 . 35 . 2122 EEoZEMMhhHHHgmCM式中：h 計(jì)算截面距地面的高度，mm 風(fēng)載荷計(jì)算風(fēng)載荷計(jì)算 風(fēng)力計(jì)算 風(fēng)振系數(shù) 由（9-26）式計(jì)算各塔段的風(fēng)振系數(shù)K2i，計(jì)算結(jié)果列于表中： 123456計(jì)算截面距地面高度 hit / m 脈動(dòng)增大系數(shù) (B類) 脈動(dòng)影響系數(shù)i (B類) 振型系數(shù) 風(fēng)壓高度變化系

12、數(shù) fi (B類) 塔 段 號(hào) 項(xiàng) 目 iziiifvK 12 水平風(fēng)力計(jì)算 由式（9-25）計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力： (N) 106021eiiiiiDlfqKKP各段有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于表中123456體型系數(shù) K1 取0.7風(fēng)振系數(shù) K2i 基本風(fēng)壓值風(fēng)壓高度變化系數(shù) 塔第i 段計(jì)算長(zhǎng)度有效直徑水平風(fēng)力塔段號(hào) 項(xiàng) 目 20N/m / qifmm/ il /mmeiDN /ip 風(fēng)彎矩計(jì)算 0-0截面 ：(N.mm) )2()2(265432162121100wllllllpllplpM 1-1截面： mm)(N )2()2(26543263232211w lllllpllplpM2-2截

13、面： (N.mm) )2()2(2654364343322wllllpllplpM （4）各種載荷引起的軸向應(yīng)力各種載荷引起的軸向應(yīng)力 計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力1 MPa)( 41eicSDP 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力2 1-1截面截面： (MPa) 11112smoAgm0-0截面截面 ：(MPa) 0000002esisosboSDgmAgmAsm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算)2(mesmmesimsmASSbSDAmmmSlA2lmbmSmDimSes2-2截面截面： (MPa) 22222eioSDgm最大彎

14、矩引起的軸向應(yīng)力最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3 最大彎矩取下式計(jì)算值中較大者： iiiiEiiiiiiMMMMMwmaxwmax25.0計(jì)算結(jié)果列表： 截 面 0-01-12-2mmN / maxiiM(MPa) 4200max00max003esissbSDMZM 各危險(xiǎn)截面的3計(jì)算如下： )2(42mesimmesimsmZSDbSDZ22)2()2(2mimmesmbDlSZ(MPa) 11max113smZM）得由式（截面系數(shù)裙座人孔處截面的抗彎bsmZ439 , mm 3lmbmSmDimSes (MPa) 4 222max22max223 eiSDMZM（5）筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)

15、定性校核）筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 強(qiáng)度校核 筒體危險(xiǎn)截面2-2處的最大組合軸向拉應(yīng)力組拉22max (MPa) 223222122max組拉 K 22max t組拉 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件： 穩(wěn)定性校核 筒體危險(xiǎn)截面2-2處的最大組合軸向壓應(yīng)力 組壓22max(MPa) 22322222max組壓 2-2maxcr組壓 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件： 許用軸向壓應(yīng)力： 取其中較小值 KBtKcrB 系數(shù)，MPa； 按GB150-1998鋼制壓力容器中的規(guī)定， eiSRA/094. 0由：查相應(yīng)的材料圖得出 B = MPa K 載荷組合系數(shù)

16、，取 K=1.2裙座的穩(wěn)定性校核裙座的穩(wěn)定性校核 裙座危險(xiǎn)截面0-0及1-1處的最大組合軸向壓應(yīng)力： (MPa) (MPa) 11311211max00300200max組壓組壓 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件： 11max00-maxcrcr組壓組壓 許用軸向壓應(yīng)力： 取其中較小值 KBtKcr（6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 (MPa) 2P(MPa) 25.1 TT eieiitSSDPP液柱靜壓力試驗(yàn)壓力 校驗(yàn)，是否滿足： 9.0s 由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力1 (MPa) 41eiiTSDP 水壓

17、試驗(yàn)時(shí),重力引起的軸向應(yīng)力2 (MPa) 22max222eiSDgm 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3 (MPa) 43 .0222w223eiiSDM 最大組合軸向拉應(yīng)力校核 (MPa) 223222122max組拉 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件： 9 . 0 2-2maxsK組拉 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 (MPa) 22322222max組壓 取其中較小值軸向許用壓應(yīng)力 9 . 0 :KBsKcr 2-2maxcr組壓 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件： 裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 水壓試驗(yàn)時(shí)，重力引起的軸向應(yīng)力2 (MPa) (MPa) 11max11200max002smesisAgmSDgm

18、Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3 (MPa) 43.0200w003esisSDM(MPa) 3 .011w113smZM mm 439 ,3）得由式（截面系數(shù)裙座人孔處截面的抗彎bsmZ 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 (MPa) (MPa) 11311211max00300200max組壓組壓crcr11 max00 max壓組壓組 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件： 取其中較小值軸向許用壓應(yīng)力 9 .0 scrKKBDi.sSsDi.bDo.bSbb（7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)環(huán)尺寸基礎(chǔ)環(huán)尺寸 取 Dob = Dis + (160400) （

19、mm） Dib = Dis (160400) （mm） 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 bbbobbAgmZMAgmZMmax00w00maxmax3 . 0取其中較大值 Zb 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm3 obibobbDDDZ32)(44Ab 基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm2 )(422ibobbDDAabRmax. 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件：Ra 混凝土許用應(yīng)力，MPa 若選用75號(hào)混凝土，則 Ra = 3.5 MPa 基礎(chǔ)環(huán)厚度基礎(chǔ)環(huán)厚度 (mm) 6bsbMS參見圖9-67（b），按有筋板時(shí)，計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb 基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力，對(duì)低碳鋼取 =140MPa bbsM計(jì)算力矩，Nmm/mm，

20、取矩形板X、Y軸的彎矩Mx、My 中絕對(duì)值較大者，Mx、 My按表9-29 計(jì)算 圓整量CSSbnb)(且 (Sb)n 12 mm （8）地腳螺栓計(jì)算）地腳螺栓計(jì)算 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 bobEbbBAgmZMMAgmZM00w00min00w25. 0取其中較大值當(dāng) 時(shí)，塔設(shè)備自身穩(wěn)定，但應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的地腳螺栓，以固定位置；當(dāng) 時(shí)，塔設(shè)備必須設(shè)置地腳螺栓。 0B0B 地腳螺栓直徑 )mm( 421CnAdbtbB圓整后地腳螺栓的公稱直徑不得小于M24 d1 地腳螺栓的螺紋根部直徑，mm； n 地腳螺栓個(gè)數(shù)，一般取4的倍數(shù)； C2 腐蝕裕度，一般取3mm； bt地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，

21、MPa 地腳螺栓材料一般選用Q235-A或16Mn， 對(duì)Q235-A， =147 MPa；對(duì)16Mn， =170 MPa。 btbt 在以上各項(xiàng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件后， 將塔的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果列于表中。 塔 的 名 義 壁 厚 塔的載荷及其彎矩 質(zhì) 量 載 荷 風(fēng) 彎 矩 地 震 彎 矩 各種載荷引起的軸向應(yīng)力 計(jì)算壓力引起的軸向應(yīng)力 操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力 最大組合軸向拉應(yīng)力 最大組合軸向壓應(yīng)力 塔機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表強(qiáng)度及穩(wěn)定性校核 強(qiáng) 度 校 核 穩(wěn) 定 性 校 核 水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核 筒 體 裙 座 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 基 礎(chǔ) 環(huán) 尺 寸 基 礎(chǔ) 環(huán) 的 應(yīng) 力 校 核地 腳 螺 栓 設(shè) 計(jì) 5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭）6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法（1）計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 B 、 h1 、 h2max .22