塔設(shè)備 復(fù)習題

1、1塔設(shè)備塔設(shè)備2第八章第八章 塔設(shè)備的機械設(shè)計塔設(shè)備的機械設(shè)計教學重點：教學重點：板式塔的基本結(jié)構(gòu)和塔設(shè)備的應(yīng)力校核板式塔的基本結(jié)構(gòu)和塔設(shè)備的應(yīng)力校核教學難點：教學難點：風載荷的計算風載荷的計算3第八章第八章 塔設(shè)備的機械設(shè)計塔設(shè)備的機械設(shè)計內(nèi)件內(nèi)件支座支座附件附件塔體塔體4一、塔體厚度的計算一、塔體厚度的計算第一節(jié)第一節(jié) 塔體與裙座的機械設(shè)計塔體與裙座的機械設(shè)計 1、按計算壓力計算塔體及封頭厚度、按計算壓力計算塔體及封頭厚度 2、塔體承受的各種載荷計算、塔體承受的各種載荷計算 5承受載荷承受載荷介質(zhì)壓力介質(zhì)壓力自重載荷自重載荷偏心載荷偏心載荷風載荷風載荷地震載荷地震載荷如圖如圖8-367塔設(shè)

2、備自重載荷的計算塔設(shè)備自重載荷的計算 m01-塔體重量（包括外殼及伸出的接管）塔體重量（包括外殼及伸出的接管）m02-塔內(nèi)件重量塔內(nèi)件重量m03-保溫層重量保溫層重量 m04-平臺和扶梯的重量平臺和扶梯的重量m05-物料重量物料重量 me-偏心重量偏心重量ma-附件重量（人孔、法蘭）附件重量（人孔、法蘭） mw-充水重量充水重量8塔設(shè)備在正常操作時的質(zhì)量塔設(shè)備在正常操作時的質(zhì)量塔設(shè)備在水壓試驗時的最大質(zhì)量塔設(shè)備在水壓試驗時的最大質(zhì)量塔設(shè)備在吊裝時的最小質(zhì)量塔設(shè)備在吊裝時的最小質(zhì)量eammmmmmmm05040302010eawmmmmmmmm04030201maxeammmmmmm040302

3、01min2 . 0(8-1)(8-2)(8-3)9地震載荷地震載荷安裝在安裝在7度及度及7度以上度以上地震烈度地區(qū)的塔設(shè)地震烈度地區(qū)的塔設(shè)備必須考慮它的抗震備必須考慮它的抗震能力能力 塔設(shè)備作為懸壁梁，塔設(shè)備作為懸壁梁，在地震載荷作用下在地震載荷作用下產(chǎn)生彎曲變形產(chǎn)生彎曲變形 10風載荷風載荷 作用之一作用之一 造成風彎矩造成風彎矩 作用之二作用之二 卡曼渦街卡曼渦街 圖圖8-5 風載荷的分布風載荷的分布11圖圖8-6 卡曼渦街卡曼渦街12圖圖8-7 卡曼渦街卡曼渦街13計算步驟計算步驟 分段（分段（P235圖圖8-8） 選危險截面選危險截面 00截面，塔設(shè)備的基底截面，塔設(shè)備的基底截面；截

4、面； 11截面，裙座上人孔截面，裙座上人孔或較大管線引出孔處的或較大管線引出孔處的截面；截面；22截面，塔體與裙座連截面，塔體與裙座連接焊縫處的截面。接焊縫處的截面。14圖圖8-8 風載荷計算簡圖風載荷計算簡圖15兩相鄰計算截面間的水平風力兩相鄰計算截面間的水平風力 602110eiiiiiDlfqKKP(8-18)eiDiP式中式中塔設(shè)備中第塔設(shè)備中第i i段的水平風力，段的水平風力，N；1K體型系數(shù)體型系數(shù), ,取取0.7；iK2塔設(shè)備中第塔設(shè)備中第i i 計算段的風振系計算段的風振系數(shù)；數(shù)；if風壓高度變化系數(shù)風壓高度變化系數(shù), ,按表按表8-58-5查查??；??；0q各地區(qū)的基本風壓，各

5、地區(qū)的基本風壓，N/mN/m2 2，見表見表8-48-4；il塔設(shè)備各計算段的計算高度塔設(shè)備各計算段的計算高度(見圖見圖8-8)，mm； 塔設(shè)備中第塔設(shè)備中第i 段的有效直徑，段的有效直徑， mm .16風彎矩風彎矩 將塔設(shè)備沿高度分為若干段，則水平風力在任意截面處的將塔設(shè)備沿高度分為若干段，則水平風力在任意截面處的風彎矩為（圖風彎矩為（圖8-8所示）所示）22221211iiiiiiiiiIIWlllpllPlPM221niiinllllP(8-22)17偏心載荷計算偏心載荷計算 定義：塔體上懸掛的再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備或其它附件定義：塔體上懸掛的再沸器、冷凝器等附屬設(shè)備或其它附件 所引起

6、的載荷。所引起的載荷。載荷產(chǎn)生的彎矩為：載荷產(chǎn)生的彎矩為：gemMee(8-23) g重力加速度，重力加速度，m/s2; 式中式中e偏心距，即偏心質(zhì)量中心至塔設(shè)備中心線偏心距，即偏心質(zhì)量中心至塔設(shè)備中心線 間的距離，間的距離，m；eM偏心彎矩，偏心彎矩，Nm。183、塔體穩(wěn)定校核、塔體穩(wěn)定校核 計算壓力在塔體中引起計算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力的軸向應(yīng)力 重量載荷及垂直重量載荷及垂直地震力在塔體中地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力引起的軸向應(yīng)力 彎矩在塔體中引彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力起的軸向應(yīng)力 第一筒體軸向應(yīng)力第一筒體軸向應(yīng)力eiiPD41eiiIIVIIIIDFgm02eiiIIIIDM2ma

7、x3419eiiPD41II2II320求出最大組合壓應(yīng)力max，使max cr cr=minKB,Kt 軸向許用壓應(yīng)力軸向許用壓應(yīng)力 第二第二其中其中B為許用軸向壓縮應(yīng)力。為許用軸向壓縮應(yīng)力。t和和B的確定參見本書第的確定參見本書第5章。章。 21最大組合壓應(yīng)力的求法 第三第三eiiPD41II2II322內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車情況出現(xiàn)在停車情況 公式：=+ 23外壓操作的塔設(shè)備，外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向壓應(yīng)力最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況出現(xiàn)在正常操作情況 =+ 244、塔體拉應(yīng)力校核塔體拉應(yīng)力校核 計算壓力在塔體中引

8、起計算壓力在塔體中引起的軸向應(yīng)力的軸向應(yīng)力 重量載荷及垂直重量載荷及垂直地震力在塔體中地震力在塔體中引起的軸向應(yīng)力引起的軸向應(yīng)力 彎矩在塔體中引彎矩在塔體中引起的軸向應(yīng)力起的軸向應(yīng)力 第一筒體軸向應(yīng)力第一筒體軸向應(yīng)力eiiPD41eiiIIVIIIIDFgm02eiiIIIIDM2max3425第二第二求出最大組合拉應(yīng)力max，使max tK 26第三第三最大組合拉應(yīng)力的求法最大組合拉應(yīng)力的求法 eiiPD41II2II327 內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，內(nèi)壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸向拉應(yīng)力最大組合軸向拉應(yīng)力出現(xiàn)在正常操作情況出現(xiàn)在正常操作情況 =1+ 28外壓操作的塔設(shè)備，外壓操作的塔設(shè)備，最大組合軸

9、向壓應(yīng)力最大組合軸向壓應(yīng)力出現(xiàn)在停車情況出現(xiàn)在停車情況 =+ 295、塔體最終厚度的確定、塔體最終厚度的確定 取上述三者中的最大值，作為塔體的有效厚度。取上述三者中的最大值，作為塔體的有效厚度。 按設(shè)計壓按設(shè)計壓力計算的塔體厚度力計算的塔體厚度 按穩(wěn)定條件驗算確定的厚按穩(wěn)定條件驗算確定的厚度度按抗拉強度驗算條件確定的厚度按抗拉強度驗算條件確定的厚度 i eeiei306、塔設(shè)備水壓試驗時的應(yīng)力驗算（自閱）、塔設(shè)備水壓試驗時的應(yīng)力驗算（自閱） 31一、總體結(jié)構(gòu)一、總體結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 板式塔結(jié)構(gòu)板式塔結(jié)構(gòu) 1、塔體與裙座結(jié)構(gòu)、塔體與裙座結(jié)構(gòu)2、塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤板、降液管、溢、塔盤結(jié)構(gòu)：塔盤板、降液

10、管、溢流堰、緊固件和支承件。流堰、緊固件和支承件。3、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。液滴，多位于塔頂出口處。4、設(shè)備管道：人孔、接管等。、設(shè)備管道：人孔、接管等。5、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺等。平臺等。圖圖8-15 板式塔的總體結(jié)構(gòu)板式塔的總體結(jié)構(gòu)32二、塔盤結(jié)構(gòu)二、塔盤結(jié)構(gòu)塔盤實際上是塔中的氣、液通道。塔盤實際上是塔中的氣、液通道。為了滿足正常操作要求，塔盤結(jié)構(gòu)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平，塔盤與塔壁之間要保持一

11、定的密封性以避免氣、液短路。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。塔盤的結(jié)構(gòu)有整塊式和分塊式兩種。 整塊式塔盤整塊式塔盤DN700mm分塊式塔盤分塊式塔盤DN800mm331、整塊式塔盤、整塊式塔盤 圖圖8-16 定距管式塔盤結(jié)構(gòu)定距管式塔盤結(jié)構(gòu)34結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)塔體由若干塔節(jié)組成，內(nèi)裝有一定數(shù)量塔體由若干塔節(jié)組成，內(nèi)裝有一定數(shù)量 的塔盤，塔節(jié)間用法蘭連接。的塔盤，塔節(jié)間用法蘭連接。重疊式重疊式組裝方式組裝方式定距管式定距管式1、整塊式塔盤、整塊式塔盤 35定距管式塔盤定距管式塔盤用定距管和拉桿將同一塔節(jié)內(nèi)的幾塊塔盤支承并固定用定距管和拉桿將同一塔節(jié)內(nèi)的幾塊塔盤支承并固定在塔節(jié)內(nèi)

12、的支座上，定距管起支承塔盤和保持塔盤間在塔節(jié)內(nèi)的支座上，定距管起支承塔盤和保持塔盤間距的作用。距的作用。塔盤與塔體之間的間隙，以軟填料密封并用壓圈壓緊塔盤與塔體之間的間隙，以軟填料密封并用壓圈壓緊, ,見圖見圖7-437-43。高度隨塔徑增加。高度隨塔徑增加。塔徑塔徑DN=300500mm時，塔節(jié)高度時，塔節(jié)高度L=8001000mm；塔徑塔徑DN=600700mm時，塔節(jié)高度時，塔節(jié)高度L=12001500mm。為方便安裝，每個塔節(jié)中的塔盤數(shù)為為方便安裝，每個塔節(jié)中的塔盤數(shù)為5-65-6塊。塊。361塔盤板塔盤板 2降液管降液管 3拉桿拉桿 4定距管定距管 5塔盤圈塔盤圈 6吊耳吊耳7螺栓螺

13、栓 8螺母螺母9壓板壓板 10 壓圈壓圈11石棉繩石棉繩圖圖8-17 定距管式塔盤結(jié)構(gòu)定距管式塔盤結(jié)構(gòu)372、分塊式塔盤、分塊式塔盤 38做成分塊式的原因做成分塊式的原因 1）在工藝上，塔徑大，塔盤過大，分液不均勻；）在工藝上，塔徑大，塔盤過大，分液不均勻；2）對碳鋼，塔板厚）對碳鋼，塔板厚34mm，不銹鋼不銹鋼23mm，塔塔徑過大，易形成弧形，安裝時水平度不好，從剛徑過大，易形成弧形，安裝時水平度不好，從剛度出發(fā)，仍要分塊；度出發(fā)，仍要分塊；3）塔板過大，不能放進塔內(nèi)，因一般從人孔進出，）塔板過大，不能放進塔內(nèi)，因一般從人孔進出，人孔尺寸有限制，因而塔盤受此限制要分塊。人孔尺寸有限制，因而塔

14、盤受此限制要分塊。與整塊式的區(qū)別與整塊式的區(qū)別 分塊式：無塔盤圈，有支持圈分塊式：無塔盤圈，有支持圈(支持板支持板)，無密封結(jié)構(gòu)，無密封結(jié)構(gòu)整塊式：有塔盤圈，無支持圈整塊式：有塔盤圈，無支持圈(支持板支持板)，有密封結(jié)構(gòu)，有密封結(jié)構(gòu)39塔盤板結(jié)構(gòu)塔盤板結(jié)構(gòu) 主要有自身梁式和槽式。主要有自身梁式和槽式。 圖圖8-18 塔盤板結(jié)構(gòu)塔盤板結(jié)構(gòu)4041圖圖8-19 分塊式塔盤板（自身梁式）分塊式塔盤板（自身梁式）42通道板通道板接近中央處設(shè)置，塔內(nèi)清洗和維修。接近中央處設(shè)置，塔內(nèi)清洗和維修。在同一垂直位置上，以利采光和拆卸。在同一垂直位置上，以利采光和拆卸。也可用一塊塔盤板代替，見下圖也可用一塊塔盤板

15、代替，見下圖433、塔盤的支承、塔盤的支承 對直徑不大的塔（對直徑不大的塔（2000mm)，塔盤塔盤的支承一般用焊在塔壁上的支持圈的支承一般用焊在塔壁上的支持圈 對直徑較大的塔（對直徑較大的塔（20003000mm），），需支承梁結(jié)構(gòu)。需支承梁結(jié)構(gòu)。44第三節(jié)第三節(jié) 填料塔填料塔 填料塔在傳質(zhì)形式上與板式塔不同，填料塔在傳質(zhì)形式上與板式塔不同，它是一種連續(xù)式氣液傳質(zhì)設(shè)備。這它是一種連續(xù)式氣液傳質(zhì)設(shè)備。這種塔由塔體、噴淋裝置、填料、再種塔由塔體、噴淋裝置、填料、再分布器、柵板以及氣、液的進出口分布器、柵板以及氣、液的進出口等部件組成。等部件組成。 開發(fā)多種形式、規(guī)格和材質(zhì)的高效，開發(fā)多種形式、規(guī)

16、格和材質(zhì)的高效，低壓降，大流量的填料。低壓降，大流量的填料。(2) 與不同填料相匹配的塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)。與不同填料相匹配的塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)。(3) 填料層中液體的流動及分布規(guī)律。填料層中液體的流動及分布規(guī)律。(4) 蒸餾過程的模擬。蒸餾過程的模擬?？萍记把乜萍记把鼗咎攸c基本特點圖圖8-20 填料塔填料塔 45一、噴淋裝置一、噴淋裝置 要求：使整個塔截面的填料表面很好潤濕，結(jié)要求：使整個塔截面的填料表面很好潤濕，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修方便。構(gòu)簡單，制造維修方便。作用：噴出液體，使整個塔截面的填料很好潤作用：噴出液體，使整個塔截面的填料很好潤濕，直接影響塔的處理能力和分離效率。濕，直接影響塔的處理能力和分離效率

17、。1、噴灑型、噴灑型 管式噴灑器管式噴灑器 環(huán)管多孔噴灑器環(huán)管多孔噴灑器 蓮蓬頭噴灑器蓮蓬頭噴灑器 4647管式噴灑器管式噴灑器 DN300mm，可選用管式噴灑器，通可選用管式噴灑器，通過填料上的進液管（直、彎或缺口）過填料上的進液管（直、彎或缺口）進行噴灑，結(jié)構(gòu)簡單，但噴淋面積較進行噴灑，結(jié)構(gòu)簡單，但噴淋面積較小且不均勻。小且不均勻。 圖圖8-21 管式噴灑器管式噴灑器48環(huán)管多孔噴灑器環(huán)管多孔噴灑器 DN1200mm，可選用單環(huán)管多孔噴灑器，結(jié)構(gòu)可選用單環(huán)管多孔噴灑器，結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝方便，缺點是噴灑面積小，不簡單，制造和安裝方便，缺點是噴灑面積小，不夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔

18、易堵塞。夠均勻，而且液體要求清潔，否則小孔易堵塞。（環(huán)管下面開小孔，一般為（環(huán)管下面開小孔，一般為35排）。排）。 圖圖8-22 環(huán)管多孔噴灑器環(huán)管多孔噴灑器49 蓮蓬頭噴灑器蓮蓬頭噴灑器 主要有半球形、碟形、杯形，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制主要有半球形、碟形、杯形，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，缺點是小孔易堵塞，不適于處理污濁造安裝方便，缺點是小孔易堵塞，不適于處理污濁液體，一般可用于塔徑小于液體，一般可用于塔徑小于600mm的塔中。的塔中。 圖圖8-23 蓮蓬頭噴灑器蓮蓬頭噴灑器502、溢流型、溢流型 盤式分布器盤式分布器圖圖8-24 中央進料的盤式分布器中央進料的盤式分布器圖圖8-25 有升氣管

19、的盤式分布器有升氣管的盤式分布器液體從中央進料管加到噴淋盤內(nèi)，液體從中央進料管加到噴淋盤內(nèi)，然后從噴淋盤上的降液管溢流然后從噴淋盤上的降液管溢流 51槽式分布器槽式分布器主要用于主要用于DN1000mm的塔，其優(yōu)點是自由截面大，適應(yīng)性的塔，其優(yōu)點是自由截面大，適應(yīng)性好，處理量大，操作彈性大，其結(jié)構(gòu)見（圖好，處理量大，操作彈性大，其結(jié)構(gòu)見（圖852），液體先），液體先加入分配槽，然后再由分配槽的開口處到噴淋槽，噴淋槽上加入分配槽，然后再由分配槽的開口處到噴淋槽，噴淋槽上有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開口，各開口的下緣應(yīng)位于有堰口，兩側(cè)有三角形或矩形的開口，各開口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，再由此溢流到填料上。同一水平面上，再由此溢流到填料上。圖圖8-26 分布槽分布槽52圖圖7-27 槽式孔流分布器槽式孔