分子篩吸附器設(shè)計說明書

1、 浙江工業(yè)大學(xué)分子篩吸附器設(shè)計說明書學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 班級：過控1302學(xué)號：201302071301姓名： 2016 06 06前 言作為過程裝備與控制工程專業(yè)的學(xué)生，不僅需要牢固掌握基本的理論知識，還要在設(shè)計，實踐的過程中學(xué)會應(yīng)用。正因為如此，認(rèn)真地去做設(shè)計肯定對將來的工作的一次演習(xí)，為今后的發(fā)展起到鋪墊作用。課題題目是1800mm分子篩吸附器機(jī)械設(shè)計。工作介質(zhì)是天然氣，最高工作溫度260，最高工作壓力為4.1Mpa。本設(shè)計說明書介紹了設(shè)計的主要過程,包括設(shè)計的思路。從材料的選取，結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計和選型，厚度計算，強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核，開孔補強(qiáng)設(shè)計，以及主要零部件的制造工藝等，都有基本的敘述。為

2、做到設(shè)計的正確性，合理性，就要嚴(yán)格按照設(shè)計原則進(jìn)行，所有數(shù)據(jù)必須經(jīng)過查表和計算得到，同時要考慮實際中存在的問題，比如安裝吊運、檢修等。考慮到設(shè)備和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性,設(shè)計中遵循最優(yōu)原則,即在滿足基本要求的前提下最大限度地提高經(jīng)濟(jì)性和效率。 2016.06摘 要 吸附是一種物理現(xiàn)象，不發(fā)生化學(xué)變化。由于分子間引力作用，在吸附劑表面產(chǎn)生一種表面力。當(dāng)流體流過吸附劑時，流體與吸附劑充分接觸，一些分子由于不規(guī)則運動而碰撞在吸附劑表面，有可能被表面力吸引，被吸附到固體表面，使流體中這種分子減少，達(dá)到凈化的目的。 分子篩對極性分子的吸附力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非極性分子，因此，從低溫甲醇洗工序來的氣體中CO2、CH3OH因其

3、極性大于H2，就被分子篩選擇性地吸附，而H2為非極性分子，因此分子篩對H2的吸附就比較困難。被吸附到吸附劑表面上的分子達(dá)到一定，即達(dá)到了吸附平衡吸附劑達(dá)到了飽和狀態(tài)，這時每公斤吸附劑的吸附量達(dá)到最大值，稱為靜吸附容量（或稱平衡吸附容量）。 在吸附過程中，由于流體的流動速度的影響和出口氣體純度等的要求，并不能使全部吸附劑達(dá)到吸附平衡，尚有一部分吸附劑未飽和，這時的吸附容量是單位吸附劑的平均吸附容量，稱為動吸附容量。一般情況下，動吸附容量僅為靜吸附容量的0.40.6倍。吸附劑床層的切換時間的確定是根據(jù)吸附劑在一定操作條件下的動吸附容量來確定的，如果到了切換時間而不及時切換，出口氣體中雜質(zhì)含量就會超

4、標(biāo)，因此必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求的、定時切換再吸附器而進(jìn)行再生。 說明書反映了設(shè)計的基本過程。第一章為概述，主要闡述了設(shè)計的背景和塔的基本知識；第二章是基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計，從整體和部分各環(huán)節(jié)進(jìn)行了機(jī)械的設(shè)計和選型；第三章則對已設(shè)計的方案進(jìn)行各種載荷的計算以及校核，校核合格才能證明設(shè)計方案的合理性；第四章對需要補強(qiáng)的開孔進(jìn)行了補強(qiáng)設(shè)計；最后一章說明了主要零部件的制造工藝。 另外，繪制CAD圖也是必要的。圖紙亦是制造時的主要文件。繪制時必須嚴(yán)謹(jǐn)、盡量保持正確性。除了塔的整體裝配圖外，還繪制了零件圖對其進(jìn)行了補充，使表達(dá)更為清晰具體。 關(guān)鍵詞：分子篩吸附器，設(shè)計，校核，裝配圖目 錄前 言1摘 要2第一章 概

5、 述51.1 塔設(shè)備概論51.2分子篩吸附器的主要結(jié)構(gòu)6第二章分子篩吸附器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計72.1 設(shè)計條件72.2材料的選擇72.1.1 筒體和封頭材料的選擇72.1.2 裙座材料的選擇7 2.1.3 接管的材料72.3 塔常規(guī)設(shè)計82.3.1 筒體的設(shè)計82.3.2封頭的設(shè)計92.3.3填料支撐梁的設(shè)計102.3.4人孔102.3.5接管102.3.6法蘭設(shè)計11 2.4 附件設(shè)計132.4.1 除沫器132.4.2 吊環(huán)10 2.4.3 裙座12第三章 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計算143.1厚度計算143.2設(shè)備校核計算15第四章 開孔補強(qiáng)234.1 補強(qiáng)的判據(jù)234.2排污口補強(qiáng)（接管46x14）2

6、44.3原料氣入口的補強(qiáng)（接管146x25）234.4卸料孔補強(qiáng)（接管357x50）264.5人孔補強(qiáng)（接管568x50）27第五章 主要零部件的制造工藝295.1 筒體制造291 原材料準(zhǔn)備295.2 封頭305.3 塔設(shè)備的制造305.4 塔體的制造技術(shù)條件的規(guī)定31設(shè)計小結(jié)33參考文獻(xiàn)33 第一章 概 述1.1 塔設(shè)備概論塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門的一種重要的單元操作設(shè)備。它的作用是實現(xiàn)氣（汽）液相或液液相之間的充分接觸，從而達(dá)到相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見的單元操作有：精餾、吸收、解吸和萃取等。此外，工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制

7、和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。塔設(shè)備應(yīng)用面廣、量大，其設(shè)備投資費用占整個工藝設(shè)備費用的較大比例。在化工或煉油廠中，塔設(shè)備的性能對于整個裝置的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、生產(chǎn)能力和消耗定額以及三廢處理和環(huán)境保護(hù)等各個方面都有重大的影響。因此，塔設(shè)備的設(shè)計和研究受到化工、煉油行業(yè)的極大重視。為了使塔設(shè)備能更有效、更經(jīng)濟(jì)地運行，除了要求它滿足特定的工藝條件外，還應(yīng)滿足以下要求：1.氣液兩相充分接觸，相際間傳熱面積大；2.生產(chǎn)能力大，即氣液處理量大；3.操作穩(wěn)定，操作彈性大；4.阻力?。?.結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修方便，設(shè)備的投資及操作費用低；6.耐腐蝕，不易堵塞。塔設(shè)備的分類：1.按操作壓

8、力分有加壓塔、常壓塔及減壓塔；2.按單元操作分有精餾塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔、干燥塔等；3.按內(nèi)件結(jié)構(gòu)分有填料塔、板式塔。1.2分子篩吸附器的主要結(jié)構(gòu) 在塔設(shè)備的類別中，由于目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是填料塔及板式塔，所以主要考慮這兩種類別。填料塔的總體結(jié)構(gòu)見裝配草圖。由圖可見，填料塔除了各種內(nèi)件之外，主要由塔體、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺組成。a.塔體塔體即塔設(shè)備的外殼，常見的塔體由等直徑、等厚度的圓筒及上下封頭組成。對于大型塔設(shè)備，為了節(jié)省材料也有采用不等直徑、不等厚度的塔體。塔設(shè)備通常安裝在室外，因而塔體除了承受一定的操作壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度外，還要考

9、慮風(fēng)載、地震載荷、偏心載荷。此外還要滿足在試壓、運輸及吊裝時的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。本設(shè)計分子篩吸附器4.1MPa，采用等直徑等厚度型式。b.支座塔體支座是塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)。因為該塔設(shè)備較高、重量較大，為保證其足夠的強(qiáng)度及剛度，故采用裙式支座。c.人孔及手孔為安裝、檢修、檢查等需要，本初餾塔體上設(shè)有人孔。d.接管用于連接工藝管線，使塔設(shè)備與其他相關(guān)設(shè)備相連接。本初餾塔的主要接管見草圖。e.吊柱安裝于塔頂，主要用于安裝、檢修時吊運塔內(nèi)件。此外，還有法蘭等其他結(jié)構(gòu)。第二章分子篩吸附器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計2.1 設(shè)計條件已知給定設(shè)計條件如下： 工作介質(zhì)：天然氣 塔徑：1800mm 工作參數(shù)：最高工作

10、壓力4.1MPa，最高工作溫度260 開口及接管根據(jù)現(xiàn)場確定。 地震基本烈度為7度，基本風(fēng)壓0.30KN/m2。2.2 材料的選擇2.2.1 筒體和封頭材料的選擇 在剛度或結(jié)構(gòu)設(shè)計為主的場合，應(yīng)盡量選用普通碳素鋼。在以強(qiáng)度設(shè)計為主的場合，應(yīng)根據(jù)壓力、溫度、介質(zhì)等使用限制，選用Q345R系列的碳素鋼。由于容器設(shè)計壓力為4.51MPa，使用溫度為280，故筒體和封頭都選用Q345R的鋼板。由于橢圓形封頭吸取了半球形封頭受力好和蝶形封頭受力淺的優(yōu)點，且橢圓部分經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，應(yīng)力分布比較均勻，所以選擇橢圓形封頭。2.2.2 裙座材料的選擇 裙座不直接與塔內(nèi)介質(zhì)接觸，也不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓力，因此

11、不受壓力容器用材的限制。可選用較經(jīng)濟(jì)的普通碳素結(jié)構(gòu)鋼。故也選用Q345R。2.2.3 接管的材料 選用接管用16Mn鍛件，法蘭選用16Mn鍛件。具體將在裝配圖上注明。2.3 塔常規(guī)設(shè)計2.3.1 筒體設(shè)計3.1.2 厚度計算 （1）圓筒厚設(shè)計壓力P=4.51MPa，設(shè)計溫度t=280 筒體和封頭材料均選Q345R 查GB150.22011中表可得： ，a.對于筒體： 考慮采用雙面對接焊，全部無損探傷，焊接接頭系數(shù)取=1，筒體計算厚度 腐蝕裕量取3mm筒體設(shè)計厚度 對Q345R，鋼板負(fù)偏差C1=0.3mm。因而可去名義厚度，對低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕余量的最小厚度不小于3mm，若加上2m

12、m的腐蝕余量，名義厚度至少取32mm,由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取32mm.經(jīng)檢查當(dāng)時，無變化，故合適。（1） 筒體的高度 筒體的高度是指從塔體上封頭切線到塔體下封頭切線之間的高度。根據(jù)提供的參數(shù)直徑是1800mm,設(shè)備的容積是15立方米，故計算出筒體高度為5300mm。2.3.2封頭設(shè)計（1） 橢圓形封頭 根據(jù)GB/T25198-2010 ，選用EHA1800×30Q345R型號封頭。如圖2-1。圖2-1表2.1 EHA橢圓形封頭參數(shù)公稱直徑DN /mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/mm2容積V/ mm3直邊高度h/mm質(zhì)量m/kg18005075.21.6251325對于封頭： 查表4

13、-16可得 封頭計算厚度： 同樣可取封頭名義厚度為32mm，其中C1=0.3，C2=3mm。（2）裙座殼厚度 取裙座殼有效厚度14mm，其名義厚度為16mm。2.3.4 填料支撐梁的設(shè)計當(dāng)塔體填料必須設(shè)置主梁時，應(yīng)設(shè)法盡量減少主梁高度，以減少它對工藝操作的影響，并要求在安裝時，人員能從梁底下通過。2.3.5 人孔 人孔的設(shè)置應(yīng)便于人員進(jìn)入塔體。塔體上封頭帶法蘭蓋開孔人孔。人孔法蘭的密封面型式及墊片用材，一般與塔的接管法蘭相同。采用對焊法蘭人孔。人孔深入塔內(nèi)部分應(yīng)與塔的內(nèi)壁修平，其邊緣須倒棱或磨圓。設(shè)計人孔尺寸為500mm。2.3.6 接管（1）原料氣入口 原料氣入口的結(jié)構(gòu)，要能防止液體淹沒氣體

14、通道，并防止固體顆粒的沉淀。原料氣入口的工程直徑為100mm。伸出的長度為200mm。管直徑選擇146x25規(guī)格鍛管。（2） 釜液排污口 釜液從塔底出口管流出時，會形成一個向下的漩渦，使塔釜液面不穩(wěn)定，且能帶走氣體。塔釜出口應(yīng)設(shè)置防渦流擋板，見施工圖。釜液出口管直徑選擇46x14mm規(guī)格鍛管。引出孔的加強(qiáng)管上，一般應(yīng)焊支撐板支撐。裙座上應(yīng)開設(shè)檢查孔，選圓形的檢查孔，數(shù)量一個。引出孔、檢查孔的加強(qiáng)管與裙座殼的連接應(yīng)采用全焊透結(jié)構(gòu)。（3） 其他接管選型a.塔頂裝料孔：DN500b.塔體卸料孔：DN250c. 塔頂原料氣出口：DN1002.3.7 管法蘭 （1） 根據(jù)法蘭標(biāo)準(zhǔn)歐洲體系HG/T2059

15、2-2009和HG/T20615-2009法蘭的選用，選擇帶頸對焊鋼制法蘭，采用凹面連接型式。如圖2-4。圖2-4表2.3 管法蘭尺寸表管口 原料氣入口 原料氣出口人孔，裝料孔卸料孔 排污口檢查孔 排氣口公稱直徑DN1001005002502050065管外徑14614656835746法蘭外徑D250250775470130螺栓孔中心圓直徑K200200685.840090螺栓孔直徑L2626363618螺栓孔數(shù)量n8824124螺紋ThM24M24M33M33M16法蘭厚度C3030624622法蘭頸N13813858731642SH11212188R88124法蘭高度H787816012

16、548法蘭重量9.59.5167.5482f254.54.554.5f343.53.543.5注：以上數(shù)據(jù)按照法蘭HG/T20592-2009和HG/T20615-2009標(biāo)準(zhǔn)選取。 （2） 墊片選擇 墊片是螺栓法蘭連接的核心，密封效果的好壞主要取決于墊片的密封性能，選纏繞墊片。表2.6公稱直徑內(nèi)環(huán)內(nèi)徑纏繞墊內(nèi)徑纏繞墊外徑外環(huán)外徑纏繞墊厚度內(nèi)外環(huán)厚度1001161281481744.531001161281481744.53500500525.5577.96534.532502762883163644.5320273345724.53（3） 緊固件的選擇 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)HG/T20613-2009和

17、HG/T20634-2009，密封面型式是凸面。 螺柱材料35CrMoA，螺母材料30CrMo。2.4 塔設(shè)備的附件2.4.1除沫器在塔內(nèi)操作氣速較大時，會出現(xiàn)塔頂霧沫夾帶，這不但造成物料的流失，也使塔效率降低，同時還可能造成環(huán)境污染。為了避免這種情況，需在塔頂設(shè)置除沫器，從而減少液體夾帶損失，確保氣體的純度，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。這里我們選擇絲網(wǎng)除沫器，它有比表面積大，重量輕，空隙率大以及使用方便等優(yōu)點。2.4.2 吊環(huán)安裝在室外，無框架的整體塔設(shè)備，為了安裝和拆卸內(nèi)件，更換或補充填料，往往在塔頂設(shè)置吊環(huán)裙座的高度 裙座的高度是指從塔底封頭切線到基礎(chǔ)環(huán)之間的高度。具體尺寸如下圖2-2所示，

18、裙座的全部高度有V和U相加和得到。其中U由工藝決定，在此分子篩吸附器設(shè)計中可以取裙座總高為1500mm。 圖 2-2 塔的總高度: H=1500+5300+507=7307mm第三章 強(qiáng)度和穩(wěn)定性計算3.1 厚度計算校核3.1.1 厚度計算過程步驟 安裝在室外的大型塔設(shè)備分子篩吸附器，除受操作壓力作用外，還受設(shè)備自身質(zhì)量引起的重力，地震、風(fēng)載荷等的作用，而引起的軸向應(yīng)力。從而可能使軸向組合應(yīng)力，大于設(shè)計壓力而引起的環(huán)向應(yīng)力，而使設(shè)備因軸向應(yīng)力過大而破壞。因此我國NB/T470142014塔式容器規(guī)定對高度大于10m，且高度與直徑之比大于5的裙座自支承塔式容器，按設(shè)計壓力計算確定塔殼的圓筒和封頭

19、的有效厚度后，再根據(jù)地震、風(fēng)載荷的需要，并考慮制造、運輸、安裝的要求，設(shè)定一個不得小于按壓力計算的圓筒有效厚度es，且es應(yīng)不小于6mm。然后進(jìn)行載荷計算，圓筒應(yīng)力校核和裙座計算，校核設(shè)定的e、es是否合適，以確保塔式設(shè)備的環(huán)向、軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性。3.2 設(shè)備校核計算內(nèi) 件 及 偏 心 載 荷介 質(zhì) 密 度kg/m3 1000塔 釜 液 面 離 焊 接 接 頭 的 高 度mm 1000塔 板 分 段 數(shù)12345塔 板 型 式 塔 板 層 數(shù) 每 層 塔 板 上 積 液 厚 度mm 最 高 一 層 塔 板 高 度mm 最 低 一 層 塔 板 高 度mm 填 料 分 段 數(shù)12345填 料 頂

20、部 高 度mm 7000 填 料 底 部 高 度mm 3000 填 料 密 度kg/m3 300 集 中 載 荷 數(shù)12345集 中 載 荷kg 集 中 載 荷 高 度mm 集 中 載 荷 中 心 至 容 器 中 心線 距 離mm 塔 器 附 件 及 基 礎(chǔ)塔 器 附 件 質(zhì) 量 計 算 系 數(shù) 1.2基 本 風(fēng) 壓N/m2 0基 礎(chǔ) 高 度mm 500塔 器 保 溫 層 厚 度mm 100保 溫 層 密 度kg/m3 300裙 座 防 火 層 厚 度mm 0防 火 層 密 度kg/m3 0管 線 保 溫 層 厚 度mm 100最 大 管 線 外 徑mm 100籠 式 扶 梯 與 最 大 管

21、線 的 相 對 位 置 180場 地 土 類 型 I1場 地 土 粗 糙 度 類 別 B地 震 設(shè) 防 烈 度 7度(0.1g)設(shè) 計 地 震 分 組 第二組地震影響系數(shù)最大值 amax0.08阻 尼 比0.01塔 器 上 平 臺 總 個 數(shù) 1平 臺 寬 度mm 1200塔 器 上 最 高 平 臺 高 度mm 3000塔 器 上 最 低 平 臺 高 度mm 3000裙 座裙 座 結(jié) 構(gòu) 形 式圓筒形裙 座 底 部 截 面 內(nèi) 徑mm 1800裙 座 與 殼 體 連 接 形 式對接裙 座 高 度mm 2000裙 座 材 料 名 稱Q345R裙 座 設(shè) 計 溫 度 0裙 座 腐 蝕 裕 量mm2

22、裙 座 名 義 厚 度mm 16裙 座 材 料 許 用 應(yīng) 力MPa189裙座與筒體連接段的材料裙座與筒體連接段在設(shè)計溫度下許用應(yīng)力MPa 裙座與筒體連接段長度mm裙 座 上 同 一 高 度 處 較 大 孔 個 數(shù)2裙 座 較 大 孔 中 心 高 度mm 1000裙 座 上 較 大 孔 引 出 管 內(nèi) 徑（或 寬 度）mm500裙 座 上 較 大 孔 引 出 管 厚 度mm 12裙座上較大孔引出管長度mm250地 腳 螺 栓 及 地 腳 螺 栓 座地 腳 螺 栓 材 料 名 稱Q235地 腳 螺 栓 材 料 許 用 應(yīng) 力MPa 147地 腳 螺 栓 個 數(shù) 16地 腳 螺 栓 公 稱 直 徑

23、mm 24全 部 筋 板 塊 數(shù) 32相 鄰 筋 板 最 大 外 側(cè) 間 距mm 294.11筋 板 內(nèi) 側(cè) 間 距mm 70筋 板 厚 度mm 12筋 板 寬 度mm 100蓋 板 類 型 整塊蓋 板 上 地 腳 螺 栓 孔 直 徑mm 40蓋 板 厚 度mm 16蓋 板 寬 度mm 0墊 板 有墊 板 上 地 腳 螺 栓 孔 直 徑mm 27墊 板 厚 度mm 12墊 板 寬 度mm 50基 礎(chǔ) 環(huán) 板 外 徑mm 1976基 礎(chǔ) 環(huán) 板 內(nèi) 徑mm 1656基 礎(chǔ) 環(huán) 板 名 義 厚 度mm 20計 算 結(jié) 果容 器 殼 體 強(qiáng) 度 計 算元 件 名 稱壓 力 設(shè) 計名 義 厚 度 (m

24、m)直 立 容 器 校 核取 用 厚 度 (mm)許 用 內(nèi) 壓 (MPa)許 用 外 壓 (MPa)下 封 頭 32 32 4.701 第 1 段 圓 筒 32 32 4.664 第 1 段 變 徑 段 第 2 段 圓 筒 第 2 段 變 徑 段 第 3 段 圓 筒 第 3 段 變 徑 段 第 4 段 圓 筒 第 4 段 變 徑 段 第 5 段 圓 筒 第 5 段 變 徑 段 第 6 段 圓 筒 第 6 段 變 徑 段 第 7 段 圓 筒 第 7 段 變 徑 段 第 8 段 圓 筒 第 8 段 變 徑 段 第 9 段 圓 筒 第 9 段 變 徑 段 第 10 段 圓 筒上 封 頭 32 32

25、 4.701 裙 座名 義 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm) 16 16風(fēng) 載 及 地 震 載 荷00AA裙座與筒體連接段11(筒體)11(下封頭)2233操 作 質(zhì) 量 22667.321767.419755.319755.3最 小 質(zhì) 量 1624215342.11333013330壓 力 試 驗 時 質(zhì) 量31382.830482.91333013330風(fēng) 彎 矩 0000Mca (I) Mca (II) 順風(fēng)向彎矩 (I)順風(fēng)向彎矩 (II)組合風(fēng) 彎 矩 0000地 震 彎 矩 注:計及高振型時,此項按B.24計算5329000042220000313600003136000

26、0偏 心 彎 矩 0000最 大 彎 矩 需橫風(fēng)向計算時 53290000422200003136000031360000垂 直 地 震 力 0000應(yīng) 力 計 算70.7170.712.872.841.191.191.531.230.430.430.810.81109.76109.763.973.980.810.810.000.000.000.00st189.00189.00148.60148.60B152.49152.49117.23117.14組合應(yīng)力校核(內(nèi)壓),(外壓)69.9569.95許 用 值178.32178.32(內(nèi)壓),(外壓)4.404.071.241.24許 用 值1

27、82.99182.99140.67140.57108.95108.95許 用 值292.50292.503.973.980.810.81許 用 值152.49152.49170.51117.14224.82224.82許 用 值292.50292.50校 核 結(jié) 果合格合格合格合格注 1: sij 中 i 和 j 的 意 義 如 下i=1 操 作 工 況 j=1 設(shè) 計 壓 力 或 試 驗 壓 力 下 引 起 的 軸 向 應(yīng) 力（ 拉 ）i=2 檢 修 工 況 j=2 重 力 及 垂 直 地 震 力 引 起 的 軸 向 應(yīng) 力（ 壓 ）i=3 液 壓 試 驗 工 況 j=3 彎 矩 引 起 的

28、 軸 向 應(yīng) 力（ 拉 或 壓 ）st 設(shè) 計 溫 度 下 材 料 許 用 應(yīng) 力 B 設(shè) 計 溫 度 下 軸 向 穩(wěn) 定 的 應(yīng) 力 許 用 值注 2:sA1: 軸 向 最 大 組 合 拉 應(yīng) 力 sA2: 軸 向 最 大 組 合 壓 應(yīng) 力sA3: 液 壓 試 驗 時 軸 向 最 大 組 合 拉 應(yīng) 力 sA4: 液 壓 試 驗 時 軸 向 最 大 組 合 壓 應(yīng) 力 s: 試 驗 壓 力 引 起 的 周 向 應(yīng) 力注 3: 單 位 如 下質(zhì) 量: kg 力:N 彎 矩: Nmm 應(yīng) 力: MPa計 算 結(jié) 果地 腳 螺 栓 及 地 腳 螺 栓 座基 礎(chǔ) 環(huán) 板 抗 彎 斷 面 模 數(shù) m

29、m3383821000基 礎(chǔ) 環(huán) 板 面 積 mm2912820基 礎(chǔ) 環(huán) 板 計 算 力 矩 Nmm934.186基 礎(chǔ) 環(huán) 板 需 要 厚 度mm6.17基 礎(chǔ) 環(huán) 板 厚 度 厚 度 校 核 結(jié) 果 合格混 凝 土 地 基 上 最 大 壓 應(yīng) 力MPa0.38受 風(fēng) 載 時 基 礎(chǔ) 環(huán) 板 與 基 礎(chǔ) 表 面 間 虛 擬 的 最 大 拉 應(yīng) 力 MPa0.00受 地 震 載 荷 時 基 礎(chǔ) 環(huán) 板 與 基 礎(chǔ) 表 面 間 虛 擬 的 最 大 拉 應(yīng) 力MPa0.00地 腳 螺 栓剪應(yīng)力MPa地 腳 螺 栓 需 要 的 螺 紋 小 徑 mm0地 腳 螺 栓 實 際 的 螺 紋 小 徑mm2

30、0.752地 腳 螺 栓 校 核 結(jié) 果 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力小于零,塔器可以自身穩(wěn)定，地腳螺栓僅起固定作用筋 板 壓 應(yīng) 力 MPa0.00筋 板 許 用 應(yīng) 力MPa0.00筋 板 校 核 結(jié) 果 合格蓋 板 最 大 應(yīng) 力 MPa0.00蓋 板 許 用 應(yīng) 力MPa147蓋 板 校 核 結(jié) 果¦ 合格裙 座 與 殼 體 的 焊 接 接 頭 校 核焊 接 接 頭 截 面 上 的 塔 器 操 作 質(zhì) 量kg19755.3焊 接 接 頭 截 面 上 的 最 大 彎 矩Nmm31358100對 接 接 頭 校 核對 接 接 頭 橫 截 面 mm277471.6對 接 接 頭 抗 彎

31、 斷 面 模 數(shù) mm334862200對 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 最 大 拉 應(yīng) 力MPa-1.60對 接 焊 接 接 頭 拉 應(yīng) 力 許 可 值MPa106.992對 接 接 頭 拉 應(yīng) 力 校 核 結(jié) 果合格搭 接 接 頭 校 核搭 接 接 頭 橫 截 面 mm2搭 接 接 頭 抗 剪 斷 面 模 數(shù) mm3搭 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 最 大 剪 應(yīng) 力MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 的 剪 應(yīng) 力 許 可 值MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 試 驗 工 況 下 最 大 剪 應(yīng) 力MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 試 驗 工

32、況 下 的 剪 應(yīng) 力 許 可 值MPa搭 接 接 頭 拉 應(yīng) 力校 核 結(jié) 果主 要 尺 寸 設(shè) 計 及 總 體 參 數(shù) 計 算 結(jié) 果裙 座 設(shè) 計 名 義 厚 度mm16容 器 總 容 積mm3直 立 容 器 總 高mm7807殼 體 和 裙 座 質(zhì) 量kg10949.3附 件 質(zhì) 量kg2189.86內(nèi) 件 質(zhì) 量kg0保 溫 層 質(zhì) 量kg965.059平 臺 及 扶 梯 質(zhì) 量kg2137.75操 作 時 物 料 質(zhì) 量kg6425.31液 壓 試 驗 時 液 體 質(zhì) 量kg15140.8吊 裝 時 空 塔 質(zhì) 量kg13139.2直 立 容 器 的 操 作 質(zhì) 量 kg22667

33、.3直 立 容 器 的 最 小 質(zhì) 量 kg16242直 立 容 器 的 最 大 質(zhì) 量 kg31382.8空 塔 重 心 至 基 礎(chǔ) 環(huán) 板 底 截 面 距 離mm4117.24直 立 容 器 自 振 周 期s0.57第 二 振 型 自 振 周 期s第 三 振 型 自 振 周 期s臨界風(fēng)速(第一振型)臨界風(fēng)速(第二振型)雷諾系數(shù)設(shè)計風(fēng)速風(fēng) 載 對 直 立 容 器 總 的 橫 推 力 N0地 震 載 荷 對 直 立 容 器 總 的 橫 推 力 N11105.9操 作 工 況 下 容 器 頂 部最 大 撓 度mm0容 器 許 用 外 壓MPa注：內(nèi)件質(zhì)量指塔板質(zhì)量；填料質(zhì)量計入物料質(zhì)量；偏心質(zhì)量

34、計入直立容器的操作質(zhì)量、最小質(zhì)量、最大質(zhì)量中。第四章 開孔補強(qiáng)4.1 補強(qiáng)的判據(jù)安裝接管要在容器上開孔，這就削弱了器壁的強(qiáng)度，在殼體和接管的連接處，因結(jié)構(gòu)的連續(xù)性被破壞，會產(chǎn)生很高的局部應(yīng)力，給容器的安全操作帶來隱患。所以需要開孔補強(qiáng)。 比較幾種開孔補強(qiáng)的方法，由于母材為Q345R系列，我們采用補強(qiáng)圈補強(qiáng)，由于接管的加厚部分正處于最大應(yīng)力區(qū)域內(nèi)，能有效降低應(yīng)力集中系數(shù)，而且補強(qiáng)的結(jié)構(gòu)簡單。焊縫少，補強(qiáng)效果比較好，鍛件補強(qiáng)由于制造成本我們在此沒有必要考慮。而厚壁管補強(qiáng)我們也可以選用。 當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5MPa的殼體上開孔，而相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的兩倍，且接管工稱外徑小于或等

35、于89mm時，只要接管最小厚度滿足要求，就可不另行補強(qiáng)。需要另行開孔補強(qiáng)的開孔為：4.2排污口補強(qiáng)（接管46x14）開孔直徑接管許用應(yīng)力強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度開孔所需補強(qiáng)面積a.有效寬度Bb有效高度外側(cè)有效內(nèi)側(cè)有效c.封頭多余金屬面積d.接管多余金屬面積接管計算厚度 接管多余面積e.接管區(qū)焊接面積（焊腳取6.0mm）f.有效補強(qiáng)面積>A不需要補強(qiáng)。4.3原料氣入口的補強(qiáng)（接管146x25）開孔直徑強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度開孔所需補強(qiáng)面積a.有效寬度Bb有效高度外側(cè)有效內(nèi)側(cè)有效c.封頭多余金屬面積d.接管多余金屬面積接管計算厚度 接管多余面積e.接管區(qū)焊接面積（焊腳取6.0mm）f.有效

36、補強(qiáng)面積>A不需要補強(qiáng)。4.4卸料孔補強(qiáng)（接管357x50）開孔直徑強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度開孔所需補強(qiáng)面積a.有效寬度Bb有效高度外側(cè)有效內(nèi)側(cè)有效c.封頭多余金屬面積d.接管多余金屬面積接管計算厚度 接管多余面積e.接管區(qū)焊接面積（焊腳取6.0mm）f.有效補強(qiáng)面積>A不需要補強(qiáng)。4.5人孔補強(qiáng)（接管568x50）開孔直徑強(qiáng)度削弱系數(shù)接管有效厚度開孔所需補強(qiáng)面積a.有效寬度Bb有效高度外側(cè)有效內(nèi)側(cè)有效c.封頭多余金屬面積d.接管多余金屬面積接管計算厚度 接管多余面積e.接管區(qū)焊接面積（焊腳取6.0mm）f.有效補強(qiáng)面積>A不需要補強(qiáng)。第五章 主要零部件的制造工藝5.1 筒體

37、制造其主要工序包括：原材料準(zhǔn)備，劃線，切割，彎曲，成型，邊緣加工。1 原材料準(zhǔn)備 原材料定義為工件材料（各種鋼材、鍛件、鑄件等）和焊接材料（焊條、焊絲、焊劑等）。其準(zhǔn)備步驟包括：（1） 原材料的驗收和管理；（2） 鋼材的凈化，包括焊口處的凈化、涂漆及襯里表面的清理，凈化對象是油、銹、氧化膜，凈化方法采用手工凈化或機(jī)械凈化；（3）用彎曲法對鋼材進(jìn)行校正。2 .劃線（1）展圖，用計算法將正圓柱面展開成一矩形，L*B=（Di+2）*H（2） 號料：1）余量:正式劃到鋼材上的尺寸 A=A1+ A2+ A3A4A1：切割時的加工余量，一般留23mm；A2：切后刨邊余量，留約5mm；A3：焊縫收縮余量；A

38、4：焊縫組隊時留的間隙。2）樣板劃線：用紙板制成樣板再在鋼板上作圖；3）排樣；4）標(biāo)號。3 .切割，即下料用等離子切割；4 .邊緣加工，加工出符合要求的破口形式；5. 彎曲，即對鋼板進(jìn)行卷板，卷板后用電焊筋板固定，以防鋼板變形；6 .焊接；7 .熱處理；8. 無損檢測；9. 總檢。5.2 封頭1 原材料準(zhǔn)備（1） 材料的驗收與管理；（2） 鋼材的凈化；（3）用彎曲法對鋼材進(jìn)行矯形。2. 劃線（1） 展圖，依變形近似法中的等面積法，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的中心直徑為D，直邊為h；（2） 號料。3 .切割，即下料用等離子切割；4 .邊緣加工，加工出符合要求的破口形式；5. 由于封頭DN=1800mm，采用整

39、體沖壓成型，且冷沖為好；6. 熱處理；7 .無損檢測；8 .總檢。5.3 塔設(shè)備的制造1. 塔盤板長度偏差不得超過4至+0之間，寬度偏差不得超過+0至2之間。2. 塔盤板需要維持一定的水平度，否則將影響氣液的分布。除在制造及安裝中會引起偏差外，且因塔盤板的自重，液體負(fù)荷以及塔體彎曲及局部不平整在整個板面外均不得超過2mm；在安裝后，塔盤板水平在整個面上的偏差fm不得超過4mm。3 .為了保證塔盤的水平度，支持圈的表面水平度亦有一定的要求，在300mm旋長的表面上，局部水平度不超過1mm，總的水平度的允許偏差與塔盤相同，相鄰兩支持圈間距的偏差不超過±20mm。4 .支持圈的表面與主梁及

40、支持梁的表面應(yīng)在同一表面上，兩表面的最高與最低只差不得超過±3mm。5 .溢流堰頂?shù)乃蕉葘λP板的操作及效率均有影響，故堰頂?shù)牟黄蕉炔怀^堰寬的1/1000，且不大于3mm。6 .降液班安裝后，其下端與受液盤距離E的偏差為±3mm。7.塔體彎曲度應(yīng)小于1/1000塔高，塔體最大彎曲度為，但塔高大于20mm，不得超過30mm，塔體安裝垂直度偏差應(yīng)小于1/1000塔高，且不大于15mm。8. 塔體在同一斷面上的最大直徑與最小直徑：對常壓塔e< 10%Dg。9 .接管一般在塔體安裝好以后進(jìn)行，在安裝后要檢查塔的位置和塔的方位是否正確，個管口的高度偏差一般均在±6mm以內(nèi)。5.4 塔體的制造技術(shù)條件的規(guī)定1 .制造用的原材料：應(yīng)符合各項要求，如設(shè)計要求GB150-2011，對入廠的材料進(jìn)行檢查和驗收，如有必要可進(jìn)行復(fù)檢。2 .加工和成型：塔體材料在加工過程中，標(biāo)記應(yīng)保留。必要時，應(yīng)將標(biāo)記轉(zhuǎn)移到工件上，并保證轉(zhuǎn)移標(biāo)記的正確、無誤、清晰、耐久。3 .焊接和切割：塔體上開孔應(yīng)盡量不安排在焊縫及其臨近區(qū)域，焊接采用電弧焊。4 .焊后熱處理：應(yīng)符合GB150-2011的有關(guān)規(guī)定。心得體會 通過這次課程設(shè)計，讓我更加深刻了解課本知識，和以往對知識的疏忽得以補充，在設(shè)計過程中遇到一些模糊的公式和專業(yè)用語，在使用手冊時，有的數(shù)據(jù)很難查出，