塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)

1、第八章塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)本章重點(diǎn) ：板式榙的基本結(jié)構(gòu)和塔設(shè)備的應(yīng)力校核本章難點(diǎn) ：風(fēng)載荷的計(jì)算建議學(xué)時(shí) ：4 學(xué)時(shí)基本結(jié)構(gòu)：塔體；包括筒節(jié)、端蓋、和聯(lián)接法蘭等；內(nèi)件：塔板或填料及其支承裝置；支座：一般為裙式支座；附件：包括人孔、進(jìn)出料接管、各類儀表接管液體和氣體的分配裝置，以及塔外的扶梯、平臺(tái)、保溫層等。）第一節(jié) 塔體與裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)一、塔體厚度的計(jì)算：1按計(jì)算壓力計(jì)算塔體及封頭厚度：根據(jù)我們以前第4 章和第 5 章所學(xué)知識(shí)計(jì)算2塔體承受的各種載荷計(jì)算自支承式塔設(shè)備的塔體除承受工作介質(zhì)壓力之外， 還承受自重載荷， 風(fēng)載荷，地震載荷，偏心載荷的作用。如圖 8-3（ 1）塔設(shè)備自重載荷的計(jì)算主要要求

2、計(jì)算正常操作下、水壓試驗(yàn)時(shí)和吊裝時(shí)各自的質(zhì)量。分別為最大質(zhì)量，最小質(zhì)量和操作質(zhì)量。（ 2）地震載荷當(dāng)發(fā)生地震時(shí)，塔設(shè)備作為懸壁梁，在地震載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形。所以，安裝在7度及 7 度以上地震烈度地區(qū)的塔設(shè)備必須考慮它的抗震能力，計(jì)算出水平地震力，垂直地震力和地震彎矩。（ 3）風(fēng)載荷風(fēng)對(duì)塔體的作用之一是造成風(fēng)彎矩，在迎風(fēng)面的塔壁和裙座體壁引起拉應(yīng)力，背風(fēng)面一側(cè)引起壓應(yīng)力；作用之二是氣流在風(fēng)的背向引起周期性旋渦，即卡曼渦街，導(dǎo)致塔體在垂直于風(fēng)的方向產(chǎn)生周期振動(dòng)，這種情況僅僅出現(xiàn)在H/D 較大，風(fēng)速較大時(shí)比較明顯，一般不予以考慮。計(jì)算步驟分段，圖 8-8選危險(xiǎn)截面0-0 截面，塔設(shè)備的基底截面；

3、1-1 截面，裙座上人孔或較大管線引出孔處的截面；2-2截面，塔體與裙座連接焊縫處的截面。兩相鄰計(jì)算截面間的水平風(fēng)力風(fēng)彎矩塔設(shè)備作為懸臂梁，在風(fēng)載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形。（4）偏心載荷計(jì)算3.塔體穩(wěn)定校核1) 先假定筒體有效厚度 Sei,計(jì)算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力1重量載荷及垂直地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力2彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力32) 求出最大組合壓應(yīng)力3) 最大組合壓應(yīng)力內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車情況；圖 (a)外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況；(b)4.塔體拉應(yīng)力校核1） 假定筒體有效厚度 Sei計(jì)算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力1重量載荷及垂

4、直地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力2彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力32） 求出最大組合拉應(yīng)力3） 最大組合拉應(yīng)力內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況；圖(a)外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車情況；圖(b)5塔體最終厚度的確定按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算的塔體厚度Se;按穩(wěn)定條件驗(yàn)算確定的厚度Sei;按抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算條件確定的厚度Sei;取上述三者中的最大值，作為塔體的有效厚度。6塔設(shè)備水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力驗(yàn)算（自學(xué)）二、裙座設(shè)計(jì)1 裙座的結(jié)構(gòu)組成：座體、基礎(chǔ)環(huán)、螺栓座、管孔2 設(shè)計(jì)第二節(jié)板式塔結(jié)構(gòu)一、總體結(jié)構(gòu)1、塔體與裙座結(jié)構(gòu)2、塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤板、降液管、溢流堰、緊固件和支承件。3、除沫裝

5、置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。4、設(shè)備管道：人孔、接管等。5、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺(tái)等。二、塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤實(shí)際上是塔中的氣、 液通道。 為了滿足正常操作要求， 塔盤結(jié)構(gòu)本身必須具有一定的剛度以維持水平，塔盤與塔壁之間要保持一定的密封性以避免氣、液短路。塔盤的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。一般塔徑在 800900mm 以下時(shí)，為方便安裝和檢修，采用整塊式塔盤，而塔徑在 800900mm 以上時(shí)，人可以進(jìn)入塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可采用分塊式塔盤。 800900mm 兩種均可。（一）整塊式塔盤：特點(diǎn)：塔徑小，生產(chǎn)能力較小。（二）分塊式塔盤1做成分塊式的原因1） 在工藝上，塔徑大，塔盤過(guò)

6、大，分液不均勻；2） 對(duì)碳鋼，塔板厚34mm，不銹鋼23mm ，塔徑過(guò)大，易形成弧形，安裝時(shí)水平度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊；3） 塔板過(guò)大，不能放進(jìn)塔內(nèi)，因一般從人孔進(jìn)出，人孔尺寸有限制，因而塔盤受此限制要分塊。2與整塊式的區(qū)別分塊式：無(wú)塔盤圈，有支持圈( 支持板 )，無(wú)密封結(jié)構(gòu)整塊式：有塔盤圈，無(wú)支持圈( 支持板 )，有密封結(jié)構(gòu)3、塔盤板結(jié)構(gòu)塔盤板形式很多， 主要有自身梁式和槽式。（三）塔盤的支承1 對(duì)直徑不大的塔（2000mm ，塔盤的支承一般用焊在塔壁上的支持圈（如圖8-43，就是內(nèi)徑為 1600mm 單流塔盤采用支持圈支承塔盤的結(jié)構(gòu)圖）；2 對(duì)直徑較大的塔（20003000mm ），

7、需用支承梁結(jié)構(gòu)（如圖8-44）第三節(jié) 填料塔一、噴淋裝置：要求：使整個(gè)塔截面的填料表面很好潤(rùn)濕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修方便。作用：噴出液體，使整個(gè)塔截面的填料很好潤(rùn)濕，直接影響塔的處理能力和分離效率。1、噴灑型：a、管式噴灑器：圖8 47DN 300mm ，可選用管式噴灑器，通過(guò)填料上的進(jìn)液管（直、彎或缺口）進(jìn)行噴灑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但噴淋面積較小且不均勻。b、環(huán)管多孔噴灑器：圖848DN 1200mm ，可選用單環(huán)管多孔噴灑器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和安裝方便，缺點(diǎn)是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。（環(huán)管下面開(kāi)小孔，一般為35排）。c、蓮蓬頭噴灑器：圖8 49其結(jié)構(gòu)主要有半球形、碟形、

8、杯形，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造安裝方便，其主要缺點(diǎn)是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體，一般可用于塔徑小于600mm 的塔中。2）溢流型溢流型噴淋裝置可分為盤式分布板和槽式分布器兩種，操作彈性大， 不易堵塞， 操作可靠和便于分塊安裝。a、盤式分布板（圖8 50、 51）它是應(yīng)用廣泛的一種溢流型噴淋裝置，液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤上的降液管溢流（管高出盤，溢流堰），淋灑到填料上，降液管通常接等邊三角形（正方形也可）排列，焊在噴淋盤的分布板上，中有直徑3mm 的淚孔，停工時(shí)排液，用掛耳支承。b、槽式分布器（圖852）主要用于 DN 1000mm 的塔，其優(yōu)點(diǎn)是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大

9、，操作彈性大，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)（圖8 52），液體先加入分配槽，然后再由分配槽的開(kāi)口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開(kāi)口，各開(kāi)口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。、3）沖擊型常用的沖擊型噴淋裝置有反射板式噴淋器和寶塔式噴淋器兩種。反射板式噴淋器由中心管和反射板組成，反射板可以做成平板、凸板或錐形板。 操作時(shí)液體沿中心管流下，靠液流沖擊反射板的反射分散作用而分布液體。反射板中央鉆有小孔以使液體流下噴淋到填料的中央部分。為了使液滴分散更均勻，可由幾個(gè)反射板組成寶塔式噴淋器。其優(yōu)點(diǎn)是噴灑半徑 （范圍）大，液體流量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不易堵塞，缺點(diǎn)是改變液體流量和壓力時(shí)要影響噴灑范圍，操作彈性小。二、液體再分布器1 設(shè)置原因當(dāng)液體流過(guò)填料層時(shí)，流體慢慢地會(huì)從器壁流走（壁流）現(xiàn)象產(chǎn)生，使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒(méi)有潤(rùn)濕，起不到作用， 降低了整個(gè)塔的效率。因此在流體流經(jīng)一定高度后需安裝再分布器便液重新均勻地分配到填料上。2、作用：(1) 將上層填料流下的液體收集，再分布，避免塔中心的填料不能被液體濕潤(rùn)而形成“干錐 ”(2)當(dāng)塔內(nèi)氣液相出現(xiàn)徑向濃度差時(shí)，液體收集再分布器將上層填料流下的液體完全收集、混合，然后均分布到下層填料，并將上升的氣體均勻分布到上層填料以消除各自的徑向濃度差。3、典型結(jié)構(gòu)三、