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塔设备设计
课程设计说明书
学院:木工学院
班级:林产化工08
学号:
姓名:万永燕郑舒元
分组:第四组
目录
前言
摘要
塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备;塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会,使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行;还要能使接触之后的气、液两相及时分开,互不夹带;因此,蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行; 根据塔内气液接触部件的结构型式,塔设备可分为板式塔与填料塔两大类; 板式塔内沿塔高装有若干层塔板或称塔盘,液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶;气、液两相在塔内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化; 填料塔内装有各种形式的固体填充物,即填料;液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上,靠重力作用沿填料表面流下;气相则在压强差推动下穿过填料的间隙,由塔的一端流向另一端;气、液在填料的润湿表面上进行接触,其组成沿塔高连续地变化; 目前在工业生产中,当处理量大时多采用板式塔,而当处理量较小时多采用填料塔;蒸馏操作的规模往往较大,所需塔径常达一米以上,故采用板式塔较多;吸收操作的规模一般较小,故采用填料塔较多;
板式塔为逐级接触式气液传质设备;在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板,塔板上开有很多筛孔,每层塔板靠塔壁处设有降液管;气液两相在塔板内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化;板式塔的空塔气速很高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,造价低,检修、清理方便
关键字
塔体、封头、裙座、;
第二章设计参数及要求
符号说明
-----计算压力,;
-----圆筒或球壳内径,;
-----圆筒或球壳的最大允许工作压力,;
-----圆筒或球壳的计算厚度,;
n-----圆筒或球壳的名义厚度,;
e-----圆筒或球壳的有效厚度,;
-----圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力,;
------圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力,;
------焊接接头系数;
C-------厚度附加量,;
.设计参数及要求
设计参数
工作压力
塔体内径
1200
计算压力
塔高
28680
工作温度
120
设计寿命
设计温度
150
浮阀规格
介质名称
浮阀间距
介质密度
800
保温材料厚度
100
传热面积
保温材料密度
300
基本风压
400
塔盘上存留介质层高度
100
地震基本烈度
9
壳体材料
16MnR
场地类别
II
内件材料
塔形
42
裙座材料
Q-235-A
塔板数目
偏心质量
4000
塔板间距
偏心距
2000
腐蚀速率
塔体内径Di=1200mm,塔高近似取H=28680mm;
计算压力,设计温度t=200℃;
设计地区:基本风压值,地震设防烈度为8度,场地土类:Ⅰ类,设计地震分组:第二组,设计基本地震加速度为;
塔内装有N=26层浮阀塔,每块塔盘上存留介质层高度为,介质密度为;
沿塔高每6块塔板左右开设一个手孔,手孔数为3个,相应在手孔处安装半圆形平台3个,平台宽度为B=800mm,高度为1000mm;
塔外保温层的厚度为操作质量为;
塔体与封头材料选用,其中,,
裙座材料选用Q235-A;
塔体与裙座对接焊接,塔体焊接接头系数;
塔体与封头厚度附加量C=2mm,裙座厚度附加量C=2mm;
第二章材料选择
概论
塔设备与其他化工设备一样,置于室外,无框架的自支承式塔体,绝大多数是采用钢材制造的;这是因为钢材具有猪狗的强度和塑性,制造性能较好,设计制造的经验也比较成熟,因此,在大型的塔设备中,钢材更具有无法比拟的有点;
塔体材料选择
设计中塔体的材料选择是:;塔体是塔设备的外壳,由等直径和等壁厚的圆筒和两个封头组成,塔体除满足工艺条件下的强度、刚度外,还应考虑风力、地震、偏心载荷所英气的强度、刚度问题,以及吊装、运输、检验、开停工作等的影响,所以选择塔体的材料很重要;
裙座材料的选择
设计中裙座材料的选择是:Q;塔体裙座是塔体安放到基础上的连接部分,它必须保证塔体坐落在确定位置上进行正常工作,为此,它应当具有足够的强大和刚度,能够承受各种操作情况下的全塔质量,以及风力、地震等引起的载荷;
第三章塔体的结构设计及计算
按计算压力计算塔体和封头厚度
1塔体厚度计算
取=4mm,考虑厚度附加量C=2mm,经圆整,取,;
2封头厚度计算
采用标准椭圆形封头:
,
取=4mm,考虑厚度附加量C=2mm经圆整后,取,;
塔设备质量载荷计算
1、筒体圆筒、封头、裙座质量
圆筒质量:
封头质量:
裙座质量:
说明:1塔体圆筒的总高度为
2查得,厚度的圆筒质量为
3查得,厚度的椭圆形封头质量为
4裙座高度为
2、塔内构件质量
由表8-1查得浮阀塔盘质量为75kg/m2
3、保温层质量
其中,为保温层的质量,kg
4、平台、扶梯质量
说明:由表8-1查得,平台质量;笼式扶梯质量;笼式扶梯总高;平台数量n=8;
操作时物料质量
说明:物料密度,塔釜圆筒部分深度h0=,塔板层数N=42.,塔板上液层高度,由表4-21查得,封头容积;
附件质量
按经验取附件质量为
冲水质量
其中,
8、各种质量载荷
:
全塔操作质量kg
32088
全塔最小质量kg
22869
水压试验时最大质量kg
64268
风载荷和风弯矩
风载荷计算示例
2--3段为例计算风载荷:
=
2各段塔风载荷计算结果:
计算段
1
717
235
2
1434
546
3
5019
3539
4
7170
8848
5
7170
12065
6
7170
10019
风弯矩计算
截面0-0:
截面1-1:
截面2-2:
地震弯矩计算
地震弯矩计算
截面0-0
截面1-1
截面1-1
各种载荷引起的轴向应力
计算压力引起的轴向拉应力
其中,
操作质量引起的轴向压应力
截面0-0
令裙座厚度,有效厚度;
截面1-1
式中,为人孔截面的截面积,查相关标准得:
截面2-2
其中,;
最大弯矩引起的轴向应力
截面0-0
其中,
截面1-1
其中,
为人孔截面的抗弯截面系数,查相关标准得:;
截面2-2
其中,
塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核
1塔体的最大组合轴向拉应力校核
截面2-2
塔体的最大组合拉应力轴向发生在正常操作的2-2截面上;其中,
满足要求
2塔体与裙座的稳定校核
截面2-2
塔体截面2-2 上的最大组合轴向压应力
满足要求
其中,
查图得℃;
截面1-1
塔体1-1截面上的最大组合轴向压应力
满足要求
其中,
查图得℃;
截面0-0
塔体0-0截面上的最大组合轴向压应力
满足要求
其中,
3各危险截面强度与稳定校核汇总
项目
计算危险截面
0-0
1-1
2-2
塔体与裙座有效厚度
6
6
6
截面以上的操作质量
32088
32204
30091
计算截面面积
计算机面的抗弯截面系数
最大弯矩
最大允许轴向拉应力
-
-
最大允许轴向压应力
129
129
138
204
计算引起的轴向拉应力
0
0
44
计算引起的轴向压应力
最大弯矩引起的轴向应力
最大组合轴向拉应力
-
-
最大组合轴向压应力
强度
强度与稳定校核
稳定性
--
-
满足要求
满足要求
满足要求
塔体水压试验和吊装时的应力校核
液柱静压力=
试验压力引起的轴向拉应力
所以满足要求
又所以满足要求
满足要求
塔设备结构上的设计
1基础环尺寸
取
其中
1
2取以上两者中的较大值,选用75号混凝土;查表得,满足要求
假设螺栓直径为M42,由表8-11查得L=160mm,当b/l=时,由表8-10查得:取其中最大值:故
按有筋板时假设基础环厚度:
圆整后取
其中,
1.
.
取以上两数中的较大值,
查表得M42螺栓的螺纹小径
,选取地脚螺栓个数;
查表得地脚螺栓的螺纹小径,故选用36个的地脚螺栓,满足要求