浮閥塔設計計算說明書

1、山東大學課 程 設 計（論 文）設計(論文)題目：乙醇水浮閥式精餾塔設計姓 名 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 過程裝備與控制工程年 級 2012 級 指導教師 唐委校 宋清華 2015 年 12 月 31 日山東大學課程設計（論文）成績評定表學院：機械工程學院 專業(yè)：過程裝備與控制工程 年級：2012級姓 名設計（論文）成績設計（論文）題目乙醇水浮閥式精餾塔設計指 導 教 師 評 語評定成績： 簽名： 年 月 日評 閱 人 評 語評定成績： 簽名： 年 月 日答 辯 小 組 評 語 答辯成績： 組長簽名： 年 月 日目錄目錄摘 要IVAbstractV第一章 緒論- 1 -1.1設計背景- 1

2、 -1.2設計任務- 1 -設計任務概述- 1 -設計任務書- 2 -1.3設計方案- 2 -第二章 塔總體結構設計- 3 -2.1總體結構- 3 -2.2主體尺寸- 3 -塔高- 3 -（注：H指從基礎環(huán)到上封頭切線高度）- 5 -設計參數(shù)及材料指標- 5 -壁厚- 5 -2.3總結- 6 -第三章 塔盤設計與校核- 7 -3.1塔盤型式設計- 7 -3.2塔盤的結構設計- 7 -塔盤結構- 7 -浮閥- 7 -3.2.3 受液盤- 7 -3.2.4 排液孔- 8 -3.2.5 降液板- 8 -3.2.6 入口堰- 8 -3.2.7 出口堰- 8 -3.2.8 液封盤- 9 -3.3 塔盤的

3、校核- 9 -塔盤載荷計算- 9 -塔盤邊板強度校核- 10 -通道板的強度校核- 13 -3.4總結- 15 -第四章 塔設備的強度設計與穩(wěn)定校核- 16 -4.1塔體載荷分析- 16 -質量載荷- 16 -風載荷和風彎矩- 19 -地震載荷- 22 -偏心彎矩- 25 -計算截面處載荷- 25 -將上述各截面的計算結果匯總于下表- 25 -最大彎矩- 26 -4.2筒體的強度及穩(wěn)定校核- 27 -操作工況- 27 -液壓實驗- 29 -4.3裙座殼體軸向應力校核- 30 -4.3.1 裙座底部截面的校核- 30 -檢查孔中心截面的校核- 31 -4.4 本章小結- 33 -第五章 塔附件設

4、計- 35 -5.1 保溫層與保溫圈- 35 -5.1.1 保溫層- 35 -5.1.2 保溫圈- 35 -5.2 裙座- 35 -5.2.1 裙座形式及材料- 35 -5.2.2 裙座與封頭連接結構- 36 -5.2.3 地腳螺栓座- 36 -5.2.4 排氣管- 36 -5.2.5 塔底接管引出孔- 37 -5.3 塔頂?shù)踔? 37 -5.4 除沫器- 37 -5.5操作平臺與梯子- 38 -操作平臺- 38 -梯子- 39 -5.6 本章小結- 42 -第6章 裙座強度校核- 43 -6.1 基礎環(huán)強度校核- 43 -6.1.1 基礎環(huán)尺寸- 43 -基礎環(huán)強度校核- 43 -6.2地腳

5、螺栓座強度校核- 44 -6.2.1 筋板強度校核- 45 -蓋板強度校核- 46 -6.3 裙座與筒體對接焊縫強度校核- 46 -6.4 本章小結- 47 -第7章 開孔及開孔補強設計- 48 -7.1開孔補強設計- 48 -氣體出口補強設計- 48 -氣體入口補強設計- 50 -液體出口補強設計- 52 -人孔補強設計- 54 -7.2接管及法蘭選型- 56 -7.3 本章小結- 58 -參考文獻- 59 -謝辭- 60 -摘 要 在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護等工業(yè)部門，塔設備是一種重要的單元操作設備，它廣泛應用于蒸餾、吸收、氣提、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中。而在這之中

6、，浮閥塔因其優(yōu)良的性能成為當今應用最廣泛的塔型之一。本次設計以化工設備設計手冊、NB47041-2014塔式容器、GB150-2011壓力容器、塔設備等為主要依據，綜合考慮設計條件對塔總體結構、塔盤結構、附件結構、載荷分析、強度校核等幾個方面進行了設計計算；并繪制裝配圖和零件圖。關鍵詞：浮閥塔；設計；校核AbstractThe tower equipment is an important unit operation equipment in the chemical industry,oil refining, pharmaceutical, food and

7、 environmental protection and other industrial sectors.It is widely used in distillation,absorption,extraction,gas lift,gas washing,humidification cooling and other unit operations.And in this,the float valve became one of todays most widely used tower type due to its excellent performance

8、.The design mainly based on the “Chemical Equipment Design Manual”, NB47041-2014“Tower Container”,GB150-2011“Pressure Vessel” and “Tower Equipment,considering the design conditions to design and calculate several aspects,including the overall structure of the tower,the structure of tray,he structure

9、 of accessory,load analysis,strength check and so on;and draw assembly and parts drawings.Keyword:Floating valve tower;design;check第一章 緒論 本章主要對本次課程設計的內容進行簡單敘述，介紹設計的背景，給出并分析設計任務，確定設計方案。1.1設計背景 在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護等工業(yè)部門，塔設備是一種重要的單元操作設備，它廣泛應用于蒸餾、吸收、氣提、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對整個裝置的生產，產品產量、質量、成本以及環(huán)境保

10、護、“三廢”處理等都有較大的影響。隨著石油、化工的迅速發(fā)展，塔設備的合理造型及設計將越來越受到關注和重視。浮閥塔是塔設備中應用較多的一種類型，它是在20世紀50年代前后開發(fā)和應用的，并在石油、化工等工業(yè)部門代替了傳統(tǒng)使用的泡罩塔，成為當今應用最廣泛的塔型之一，并因具有優(yōu)異的綜合性能，在設計和選用塔型時常是被首選的板式塔。浮閥塔的優(yōu)點：生產能力大，比泡罩塔提高20-40%；操作彈性大，塔板效率變化小；效率高，氣液接觸好，霧沫夾帶??；重量輕,造價低，僅為泡罩塔的60-80%。1.2設計任務 本節(jié)對本次設計的設計任務進行了簡要介紹，并以表格的形式給出了設計任務書。設計任務概述精餾塔設備設計包括工藝設

11、計和機械設計兩部分，本次設計是在化工原理課程設計即工藝設計基礎上進的機械設計。依據工藝設計參數(shù)及使用條件等，從制造、安裝、使用、檢修等出發(fā)，進行結構的設計，并對其強度、剛度、穩(wěn)定性等進行校核，以保證設備的安全運行。設計任務書表1-1 設計任務書1.3設計方案本設計主要依據化工設備設計手冊、NB47041-2014塔式容器、GB150-2011壓力容器、塔設備等進行以下方面的設計：塔的總體結構設計、塔盤結構設計與校核、塔體載荷分析、塔體校核計算、塔設備零部件設計、地腳螺栓座校核計算、塔體開孔與補強設計等。下面將針對以上內容逐章節(jié)展開。第二章 塔總體結構設計 本章主要對塔的總體結構進行初步的設計，

12、確定塔大致結構，并參考塔設備、過程設備設計等文獻確定塔的主體尺寸如塔高、壁厚等。2.1總體結構該設計主體塔的總體結構如總裝圖所示，包括封頭、筒體、裙座、塔盤、塔附件、塔內件、開孔與接管等。2.2主體尺寸 本節(jié)主要根據塔設備、過程設備設計等文獻確定塔的高度、壁厚等主體尺寸。塔高 本條主要是根據塔設備等書確定塔、筒體等部分的高度。.1封頭高度封頭為橢圓標準封頭。塔內徑，取直邊段高度為。由文獻1,1314可知，封頭深度為，其結構形式如圖2-1所示。圖2-1 橢圓標準封頭.2塔頂空間塔頂空間是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.21.5m。此次設

13、計中，塔頂空間取值為。.3人孔布置在塔頂空間、精餾段、進料板處、塔底空間各布置一個人孔，即人孔數(shù)目。.4塔板間距根據設計條件可得，普通塔板間距為，人孔處塔板間距為。對于進料板處，此處開人孔，故塔板間距也為700mm。.5塔底空間塔底空間是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線處的距離。由設計條件可得，塔底液柱高度為2000mm；塔底液面至最下層塔板之間留12m的間距，本次設計取為1375mm，則塔底空間高度為.6裙座高度由設計條件可得，裙座高為.7塔體總高（注：H指從基礎環(huán)到上封頭切線高度）.8塔主體高 設計參數(shù)及材料指標設計壓力，設計溫度取，塔底液柱靜壓力為0.02Mpa。由于0.02Mpa &

14、lt;5%×0.9Mpa，故液柱靜壓力可忽略不計。 根據設計條件，筒體和封頭材料均為16MnR（Q345R），由文獻3,43，假設壁厚為316mm，設計溫度t=120下，材料的許用應力，。壁厚 本條主要根據過程設備設計等書確定筒體、封頭的壁厚。.1筒體壁厚 由文獻3,1314可知，焊接接頭系數(shù)可取。由文獻4,1可知，B類偏差固定負偏差為；由文獻5,115可知，腐蝕裕量可取。筒體計算厚度為 （2-1）筒體設計厚度為設計厚度加上厚度負偏差，并進行圓整，取筒體名義厚度為筒體有效厚度.2封頭壁厚 焊接系數(shù)，厚度負偏差，腐蝕裕量。封頭計算厚度為 (2-2)封頭設計厚度設計厚度加上厚度負偏差，并

15、進行圓整，取封頭名義厚度為封頭有效厚度2.3總結本章根據設計任務給定的條件并參考相關標準，確定了塔高、塔體壁厚等主體結構尺寸，初步設計了塔的總體結構。第三章 塔盤設計與校核 本章主要是對塔盤型式及結構的設計和校核，并選取了相應的塔盤附屬部件，主要參考的文獻有塔設備、化工設備設計手冊、GB150-2011壓力容器、NB/T47041-2014塔式容器、SH/T3088-2012石油化工塔盤技術規(guī)范等。3.1塔盤型式設計由文獻6,10341035可知，塔徑為1000mm800mm，故選用單液流程分塊式浮閥塔盤；塔盤材料無特別說明，選用16MnR；塔盤板厚度為4mm，降液板厚度4mm。3.2塔盤的結

16、構設計 本節(jié)主要依據化工設備設計手冊、GB150-2011壓力容器、NB/T47041-2014塔式容器、SH/T3088-2012石油化工塔盤技術規(guī)范等文獻，對塔盤的尺寸、結構、附件等進行設計。塔盤結構整個塔盤分為1塊塔盤通道板（寬度450mm）、2塊切角塔盤邊板，共3塊。具有結構見塔盤部件圖。浮閥 為減少漏液，選用重閥；材料選用0Cr18Ni9；由文獻7,2可知，浮閥標記為F1Z-4B，其基本參數(shù)如表3-1所示。表3-1 F1Z-4B型浮閥3.2.3 受液盤應為所操作物料黏度小，不易結晶，并且塔徑較大?？紤]到凹形受液盤對流體有緩沖作用，可降低塔盤入口處的液封高度，使液流平穩(wěn)，有利于塔盤入口

17、處更好的鼓泡。故受液盤形式采用凹形受液盤。相關尺寸見圖紙。3.2.4 排液孔又稱為淚孔。為停工檢修時排液之用。為減小正常操作時對塔板效率的影響，此孔通常開在塔盤的溢流堰附近，對受液盤、液封盤，不論其面積大小，至少應開設一個的排液孔。據此在每個受液盤、液封盤上開設兩個的排液孔，其定位尺寸見零件圖。 降液板降液面積比塔盤面積>12%時采用傾斜式降液板，本設計中面積比為9.8%<12%，所以采用凹形受液盤，但仍采用垂直式式降液板。與塔體連接形式采用分塊式連接結構：取降液板總高度，因，為便于通過人孔，采用分塊式連接結構。降液板厚度取與塔盤板等厚，。 入口堰受液盤采用凹形受液盤，降液板高度比

18、較大，為避免入口堰與見夜班間隙過小導致液流速度過大，不設入口堰。3.2.7 出口堰（1） 橢圓形封頭壁厚出口堰形式 出口堰形式采用可調（高度）式平堰。（2） 出口堰板結構尺寸取出口堰高度，厚度與塔盤板等厚，；出口堰板高度；出口堰板長度與降液板等長。 液封盤（1）液封盤結構形式液封盤結構形式采用可拆連接結構。（2）受液盤結構尺寸受液盤厚度同樣取4mm，據前所述，液封盤上開設兩個的排液孔。3.3 塔盤的校核3.3.1塔盤載荷計算 塔盤邊板面積，通道板面積,塔盤板面積根據SH/T 3088-2012石油化工塔盤技術規(guī)范表5.4.1進行計算1000均布載荷等于溢流堰高+50的水靜壓 水柱高塔盤上液層引

19、起的集中載荷等于二倍溢流堰高的液相介質靜壓 液相高度塔盤板上100液相介質靜壓所以，取最大值1000塔盤板質量載荷（均布載荷）塔盤板的質量：浮閥的質量：卡子的質量：螺栓的質量：所以，安裝和檢修是，在塔盤中心半徑為r的小圓面積內作用1150的載荷3.3.2塔盤邊板強度校核塔盤板的俯視圖如下圖（3-1）所示： 圖3-1 塔盤邊板截面視圖如下（3-2）所示： 圖3-2 塔盤邊板將此塔盤板作為一個形狀如截面，跨度為的簡支梁計算，校核操作條件下的應力與撓度，以及安裝檢修的應力。梁的截面由I、II和III三個矩形斷面組合而成。（1）確定截面的中性軸位置圖形面積形心至軸距離靜矩 I 932 62II 156

20、 58III 240 30總和利用表中計算結果，求出截面的中性軸距軸距離（2）截面對軸的組合慣性矩，列表如下圖形形心至軸距離面積各截面對于與軸平行的自身中性軸的慣性矩I93236406.25II156789.75III240159125總和由慣性矩平行軸原理求得組合慣性矩 （3-4）(3)在操作條件下，塔盤板承受的均布載荷和塔盤板自重塔盤板承受載荷：載荷集度： （3-5）塔盤板中心處承受最大彎矩，產生最大應力和最大撓度 （2-6）（3-7）（3-8）校核合格(4)檢修條件下，塔盤板在任一點承受1150的集中載荷，塔盤板的受載如下圖（3-3）所示圖（3-3）塔盤載荷集中載荷：均布載荷：載荷集度：

21、集中載荷在處產生最大彎矩： （3-9）塔盤板自重在處產生最大的彎矩： （3-10）則最大彎矩為： （3-11）校核合格3.3.3通道板的強度校核校核前將通道板簡化為簡支梁查規(guī)范SHT 3088-2012有如下表1.40.07700.45180.78901.50.04830.48720.8320由插入法可知塔盤開孔示意如下圖（3-4）：圖3-4 塔盤開孔圖，塔盤板開孔削弱系數(shù) （3-13）操作工況下，通道板承受均布載荷彎曲應力為： （3-14）撓度： （3-15）校核合格3.4總結 本章對塔盤的型式與結構進行了設計，并對塔盤零部件進行了設計計算，最后對塔盤的載荷進行了分析并進行了校核，并且校核安

22、全。第四章 塔設備的強度設計與穩(wěn)定校核 本章先是對塔體的各種載荷進行分析計算，然后對筒體、裙座及其連接結構進行強度與穩(wěn)定校核，對裙座各零部件進行強度計算，主要參考的文獻有NB/T47041-2014塔式容器、化工設備設計手冊、GB150-2011壓力容器等。4.1塔體載荷分析 本節(jié)主要是對塔體所受的載荷和彎矩進行分析計算，包括質量載荷、風載荷、地震載荷、偏心距、最大彎矩等，主要參考了NB/T47041-2014塔式容器、化工設備設計手冊等文獻。質量載荷 相關符號解釋如下：-塔體、裙座質量-塔內件質量-保溫材料質量-操作平臺及扶梯質量-操作時物料質量-塔附件質量-水壓試驗充水質量-偏心質量.1封

23、頭、塔、體裙座質量查JB/T 47462002，每個封頭質量為72.1。塔體、裙座的質量為： （4-1）塔內構件質量浮閥塔盤單位面積質量為75，總塔盤數(shù)為23，塔內件質量為：.3保溫材料質量封頭保溫層體積 （4-2）單個封頭保溫層質量 。保溫層總質量 （4-3）.4平臺、扶梯質量在塔體的人孔處安裝操作平臺，共4層，平臺寬，包角180°，平臺與保溫層間隙，扶梯總高度，距地面2以上設計為籠式扶梯，2以下為開始扶梯，平臺重 （4-4）.5操作時塔式容器內介質質量出口堰高，塔板上液層高度，塔盤持液高度。查國標JB/T 47462002鋼制壓力容器用封頭,，標準橢圓封頭 （4-5）.6人孔、接

24、管、法蘭等附屬件質量.7偏心質量取偏心質量，偏心距.8水壓試驗時充水質量（4-6）.9各種工況下的質量載荷 塔在正常操作時的質量（4-7）塔在水壓試驗時的最大質量（4-8）塔在停工檢修時的最小質量 （4-9）風載荷和風彎矩 本條是對塔體所受風載荷和風彎矩的分析計算。.1塔高分段沿塔高將塔分為5段，從塔底部起，第1段為00.9,第2段為0.92，第3段為27，第4段為712，第5段為12以上部分。各段數(shù)據如下表：表4-2 塔高分段數(shù)據（kg）質量12345367.09448.672039.412039.412100.5900294.52589.04471.24029350.6350.6372.5

25、91822967.93967.93 1703.860111.31435.3534.1427.30130.93927.03927.03979.400001000385.09610.975087.764481.085075.58385.09630.577579.467893.989627.68385.09499.673416.8443475.7845271.286塔段長度9001100500050005150塔段中心距地面距離45014504500950014575人孔/平臺數(shù)00112塔板數(shù)005106.2塔的自振周期查標準GB.150.2-2011固定式壓力容器表B-13,在設計溫度（120）

26、下，Q345的彈性模量，由JB 4710-2005鋼制塔式容器公式有 (4-10)4.1.2.3水平風力計算塔第i段所受的水平風力（4-11）（1） 基本風壓（2） 高度變化系數(shù)查表得各段高度變化系數(shù)如下： 因設備安裝在城市郊區(qū)，故地面粗糙度類別為B類。各段距地面高度（頂端），查風壓高度變化系數(shù)表，由內插法可得：，（3） 體型系數(shù)對西昌的圓柱形塔體結構，體型系數(shù)（4） 風振系數(shù)對塔高的塔設備，?。?） 塔設備迎風面的有效直徑籠式扶梯與塔頂管線布置成180°，則 （4-12）塔設備段等徑 各段保溫層的厚度 塔頂管線外徑 管線保溫層的厚度 籠式扶梯的當量寬度 操作平臺的當量寬度 （4-1

27、3）所以，, （4-14）所以各段風力為： （4-15）.4風彎矩（1）0-0截面風彎矩(4-16)（2）I-I截面風彎矩 （4-17） （3）II-II截面風彎矩（4-18）地震載荷4.1.3.1水平地震力此處不再計算水平地震力，在計算地震彎矩時可以用其他方法進行。4.1.3.2垂直地震力地震烈度為8級的塔式容器應考慮上下兩方向的垂直地震力。垂直地震力影響系數(shù)的最大值 （4-19）塔設備的當量質量塔式容器底截面處總的垂直地震力 （4-20）把塔設備分為五段，n=5，如下圖（4-1）所示：圖4-1 塔體分段圖任意質量處所分配的垂直地震力為 （4-21） 每段的垂直地震力如下表所示：表4-3垂直

28、地震力分段12345各段質量mi (kg)385.09610.975087.764481.085075.58質心高度hi (m)0.451.454.59.514.575173.29885.9122894.9242570.2673976.58140500.96 (N)15.7280.372076.933861.796710.84地震彎矩設計溫度為120，查GB 150-2011固定式壓力容器第2部分GB150.2-2010附錄B表B-13，Q345R的彈性模量Et=195000MPa。塔的基本自振周期 （4-22）本設計，塔所在地區(qū)為北京東城，場地類型為類，地震烈度為8級，設計基本地震加速度值為

29、0.20g，根據GB 50011-2010 建筑抗震設計規(guī)范附錄A得設計地震為第一組，查NBT 47041-2014塔式容器表9得場地土的特性周期=0.35。根據NBT 47041-2014塔式容器取一階振型阻尼比則衰減指數(shù)（4-23）阻尼調整系數(shù) （4-24）地震烈度為8級，查NBT 47041-2014塔式容器表8得地震影響系數(shù)的最大值，則按第一階振型計算的地震影響系數(shù) （4-25）塔體分段如圖4-1所示，總塔高H=17150mm=17.15m，塔的危險截面為裙座底端截面0-0截面，裙座上檢查孔截面-截面，裙座與筒體的焊接截面-截面。各截面據地面的距離分別為H0=0，H1=900mm=0.

30、9m，H2=2000mm=2m.因為，故需要考慮高振型影響，查NBT47041-2014塔式容器計算各截面的地震彎矩如下：0-0截面 （4-26） -截面 （4-27）-截面 (4-28)偏心彎矩取偏心距，偏心彎矩 （4-29）計算截面處載荷將上述各截面的計算結果匯總于下表截面風彎矩地震彎矩偏心彎矩0-0I-III-II最大彎矩4.1.6.1正常操作或停工檢修工況計算截面處最大彎矩取大值（1）0-0截面 （4-30）（2）I-I截面 （4-31）（3）II-II截面 （4-32）4.1.6.2液壓試驗取最大彎矩 （4-33）液壓試驗時，各截面最大彎矩：將上述結果匯總與下表：工況0-0I-III

31、-II正常操作及停工檢修液壓試驗4.2筒體的強度及穩(wěn)定校核 本節(jié)是對塔體各部分包括筒體、裙座、筒體與裙座連接處在操作工況和液壓試驗情況下的強度與穩(wěn)定校核。操作工況本條是對筒體在操作工況和液壓試驗情況下的強度與穩(wěn)定校核。 由內壓引起的軸向應力 （4-34）由重力和垂直地震力引起的軸向應力，根據JB4710 8-27 （4-35）II-II截面以上塔設備承受的質量 （4-36）II-II截面以上的地震力 （4-37） （4-38）最大彎矩引起的軸向應力 （4-39）.1筒體軸向應力許用軸向拉應力，, （4-40）對內壓塔式容器校核合格。 （4-41）許用軸向壓應力查JB4710 8-29取小者 （

32、4-42）查GB 150固定式壓力容器圖4-4 得 （4-43）最大組合壓應力， （4-44）校核合格。液壓實驗水壓試驗所加壓力 （4-45）水壓試驗引起的軸向應力 （4-46）重力引起的軸向應力 （4-47）II-II截面以上塔設備液壓試驗時承受質量 （4-48） （4-49）最大彎矩引起的軸向應力 （4-50）（1）軸向拉應力校核 （4-51）校核合格。（2）軸向壓應力校核取小值，（4-52） （4-53）綜合以上計算結果，筒體的強度滿足要求。4.3裙座殼體軸向應力校核 裙座底部截面的校核裙座名義厚度，有效厚度。 （4-54）裙座殼為圓形，則。（4-55）查GB150-2011圖4-5得。

33、操作工況時軸向許用應力，（4-56）液壓試驗時軸向許用應力，(4-57)0-0截面（裙座底部截面）0-0截面的抗彎截面系數(shù) （4-58）0-0截面的面積 （4-59）4.3.1.1操作工況（4-60）小于許用應力；校驗合格。4.3.1.2水壓試驗（4-61）小于許用應力；校驗合格。綜上，裙座底截面滿足強度要求。4.3.2檢查孔中心截面的校核計算截面如下圖（4-2）所示：圖4-2檢查孔裙座上設置兩個A型檢查孔，相關尺寸如下：。加強管面積 裙座殼截面面積 （4-62）裙座殼的抗彎截面系數(shù)（4-63）（4-64）4.3.2.1操作工況（4-65）小于許用應力；校驗合格。4.3.2.2水壓試驗（4-6

34、6）小于許用應力；校驗合格綜上檢查孔截面強度和穩(wěn)定性滿足要求。4.4 本章小結本章對塔體所受的質量載荷、風載荷、地震載荷、偏心載荷進行分析計算，并計算出各種載荷對危險截面的彎矩。進而對塔體的三個危險截面在各種工況下進行強度校核，通過校核，所設計的塔滿足強度要求。第五章 塔附件設計 本章主要對塔的零部件進行設計和選型。其中零部件包括：保溫層、保溫圈、裙座、塔頂?shù)踔⒊?、操作平臺和梯子等。5.1 保溫層與保溫圈5.1.1 保溫層塔內操作溫度大于環(huán)境溫度，且不允許塔壁散熱或防止高溫塔壁燙傷人體，塔體需設置保溫層。從設計中可知應設置保溫層。保溫層材料選用巖棉，厚度為，密度為200kg/m3。5.1

35、.2 保溫圈為支撐保溫層，塔體上須設置保溫支持圈。保溫圈材料選用Q235A，單個保溫圈由幾個環(huán)塊組成，具體尺寸見零件圖。保溫圈與塔體直接焊接，類型分為塔頂保溫圈、塔體保溫圈及塔底封頭保溫圈三類。塔頂保溫圈置于塔頂距封頭焊縫一定尺寸處（見零件圖）；塔體保溫圈最底層置于裙座與封頭焊縫線以下400mm處，之間各塊間距33.5m。5.2 裙座 裙座形式及材料裙座采用圓筒形裙座結構，材料選用Q235-AF。 裙座與封頭連接結構5.2.2.1 連接形式采用焊接連接，接頭形式采用對接接頭，焊縫為全焊透連續(xù)焊，且與塔底封頭外壁圓滑過渡。5.2.2.2 連接處尺寸裙座內徑和厚度均與殼體相等，Dis=1000mm

36、，dns=8mm。裙座頂部到底封頭切線的距離：查NBT 47041-2014 塔式容器，取h=39mm。 地腳螺栓座5.2.3.1 地腳螺栓座形式地腳螺栓座形式采用外螺栓結構形式，包括有筋板、蓋板、墊板等零件。地腳螺栓座結構尺寸根據SHT 3098-2011 石油化工塔器設計規(guī)范，選用A型地腳螺栓座，結構尺寸如下： 表5-1地腳螺栓座尺寸(mm)螺栓規(guī)格ABC(D)L3L1LsL4d2d3d4M36X42507060（230）8516221616013080395050 排氣管裙座上端與底封頭對接焊縫以下400mm高度內設置有保溫層，因此，應在裙座上設置排氣管。查化工設備設計手冊表11-22，

37、排氣管規(guī)格選用鋼管，數(shù)量為2。排氣管中心至裙座筒體上端距離H2=b2+dsi；查化工設備設計手冊表11-23，取封頭參數(shù)b2=220mm，H2=320mm。 塔底接管引出孔塔體底封頭處液體出口接管需伸出裙座殼壁外，故應在裙座上設置引出孔。查化工設備設計手冊表11-24，引出管規(guī)格為1084，引出孔規(guī)格取213×8（引出管不保溫）。查化工設備設計手冊表11-25，取引出孔中心至封頭切線高度H=900mm，在介質溫度（t=120）下，取支撐板與引出管間隙C=2mm。5.3 塔頂?shù)踔鶕鸬踺d荷重量和塔徑，選用HG/T21639塔頂?shù)踔鶚藴驶踔畲笃鸬踺d荷，取W=500kg10。綜上，

38、根據標準，選用塔頂?shù)踔鶚擞洖?1：塔頂?shù)踔?G=500 S=1200 HG/T21639-2005 吊柱材料選用20號無縫鋼管。5.4 除沫器除沫器選用絲網除沫器。根據人孔設置在除沫器下方的條件，采用下裝式除沫器，氣液過濾網型式采用SP型。絲網及格柵、支撐件材料均選用Q235A。根據塔內徑，查HG/T21618-1998絲網除沫器表5.0.1.6，將絲網除沫器主要外形尺寸列于表5-212：表5-2 絲網除沫器主要外形尺寸/mm公稱直徑DNHH1D1000150226920其標記為：HG/T21618 絲網除沫器 X1000-150 SP Q235A/Q235A5.5操作平臺與梯子5.5.1操作

39、平臺依據GB4053.3-2009 選擇防護欄桿和平臺鋼材為Q235-B。塔外徑Do= 1000mm,根據HG/T 21543-2009，塔周圍平臺有1000mm、1200mm兩種寬度。查SHT 3098-2011 石油化工塔器設計規(guī)范，取平臺寬度W=1200mm。因為塔外布置100mm保溫層，取平臺內邊緣距塔壁150mm。平臺標高：平臺距人孔中心線800mm。鋪板采用6mm厚花紋鋼板。根據HG/T 21543-2009，每1.4左右鋼板上鉆 mm小孔，以利于排水。取每塊鋪板鉆一個孔。采用在托梁中部設置一道60x6加勁板。據HG/T 21543-2009表6，5-1 塔周圍圓形鋼平臺托臺選用表

40、（二）XTJ-12-2b選取平臺托架為懸臂式托架。依據GB4053.3-2009 因為平臺高度在2m和20m之間，取欄桿高度1050mm。采用L50X5立柱，依據GB4053.3-2009 立柱間隙不大于1000mm。，取平臺外圓形邊緣立桿5根。依據HG/T 21543-2009扶手采用38x2.5鋼管。依據GB4053.3-2009 取在扶手和腳踢板之間設置2道中間欄桿 選擇30x4的扁鋼。欄桿與上下間隙不應小于500mm。依據HG/T 21543-2009 取從上至下間隙為350、300、390。腳踢板采用100x5 規(guī)格。依據GB4053.3-2009 因為需要排水取腳踢板與平臺間隙6m

41、m。5.5.2梯子5.5.2.1直梯設計依據HG/T 21543-2009 每個直梯段長度小于8米，支撐點間距小于等于3米，取2米。（1） 開式段 依據GB 4053.1-2009 材料為Q235-B 直梯第一踏棍距基準面400mm，相鄰踏棍間距300mm ，直徑20mm；梯梁L63X6 間距500mm；直梯高2000 在，底部和1000處設置承撐。（2）籠式段護籠采取圓形結構，直徑取700mm；護籠取5根立桿間距相等 選用 40x5規(guī)格；水平籠箍選用50x5規(guī)格，垂直間距取600mm；護籠頂欄38x2.5鋼管；依據護籠底部距離地面不小于2100mm，取2100mm。5.5.2.2梯子的校核圖

42、5-1梯子將踏棍簡化為兩端固定的梁，如圖（5-2）其中。圖5-2 踏棍受力其中點撓度公式為 （5-1）依據GB 4053.1-2009踏棍設計載荷按在中點承受P=1kN垂直集中載荷計算。其中點撓度不得超過踏棍長度的1/250。踏棍材料選擇Q235B，直徑為20mm。其在20下的彈性模量E=。圓形踏棍的，其中踏棍直徑D=20mm，則為168mm。 依據GB 4053.1-2009踏棍設計載荷按在中點承受P=1kN垂直集中載荷計算。其中點撓度不得超過踏棍長度的1/250。 （5-2）梯子強度的校核：兩端固定梁的彎矩簡圖如圖（5-3）圖5-3 梁彎矩圖其中最大彎矩；最大正應力，圓形截面；則 （5-3

43、）經查Q235B在常溫條件下的許用應力因此該踏棍滿足要求。5.6 本章小結本章通過查閱相關參考書和標準，設計選取了了塔的部分零部件。零部件包括：保溫層、保溫圈、裙座、塔頂?shù)踔?、除沫器。其中標準件選取如下：塔頂?shù)踔?G=500 S=1200 HG/T21639-2005。絲網除沫器 HG/T21618 絲網除沫器 X1000-150 SP Q235A/Q235A第6章 裙座強度校核基于第4章的計算數(shù)據和第5章的地腳螺栓的選型，本章首先設計基礎環(huán)，并校核；其次對地腳螺栓座進行強度校核；最后對裙座與筒體之間的對接焊縫進行強度校核。6.1 基礎環(huán)強度校核 基礎環(huán)尺寸根據前章中對裙座地腳螺栓座的設計：基

44、礎環(huán)外徑 ； （6-1）基礎環(huán)內徑 ； （6-2）基礎環(huán)伸出寬度 ; （6-3）基礎環(huán)面積 ; （6-4）基礎環(huán)截面系數(shù) 。 （6-5）基礎環(huán)強度校核混凝土基礎上的最大壓應力：（6-6）上式中取較大值： ?；A環(huán)厚度計算選用帶筋板的地腳螺栓座，并取地腳螺栓數(shù)目為8。由上述設計初步選定的地腳螺栓規(guī)格，則相鄰兩筋板最大外側間距由螺栓數(shù)據計算得。因為，所以。查化工設備設計手冊表11-10，由線性插法得：（6-7）取其中絕對值較大者，即?；A環(huán)厚度 。 （6-8）6.2地腳螺栓座強度校核地腳螺栓承受的最大拉應力（取下式中較大值）， （6-9）取上式中較大者，因此。確定螺紋根徑，取八個地腳螺栓，因此，地腳螺栓的小徑取，。（6-10）故選用8個M36的地腳螺栓滿足要求。6.2.1 筋板強度校核地腳螺栓個數(shù)n=8，,筋板寬度,筋板高,筋板個數(shù)。一個地腳螺栓受的力 （6-11）細長比 （6-12）臨界細長比 （6-13）由于<，筋板的許用應力（6-14） （6-15）筋板穩(wěn)定性滿足要求。6.2.2蓋板強度校核地腳螺栓之間的距離 （6-16）因此選用環(huán)形蓋板加墊板(6-17)蓋板符合強度要求。6.3 裙座與筒體對接焊縫強度校核其焊縫形式為對接。對接焊縫截面J-J處的拉應力， ； （6-18）焊縫許用應力，；故滿足