化工機械設(shè)備課程設(shè)計二氯乙烷精餾塔的機械設(shè)計

1、目 錄第1章 緒 論.31.1 課程設(shè)計的目的.31.2 課程設(shè)計的要求.31.3 課程設(shè)計的內(nèi)容.31.4 課程設(shè)計的步驟.3第2章 塔體的機械計算.52.1 按計算壓力計算塔體和封頭厚度.52.1.1 塔體厚度的計算.52.1.2 封頭厚度計算.5 2.2 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計算.52.2.1 筒體圓筒,封頭,裙座質(zhì)量.52.2.2 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量62.2.3 保溫層質(zhì)量.62.2.4 平臺,扶梯質(zhì)量.62.2.5 操作時物料質(zhì)量62.2.6 附件質(zhì)量72.2.7 充水質(zhì)量72.2.8 各種質(zhì)量載荷匯總7 2.3 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計算.82.3.1自振周期計算.82.3.2 風(fēng)載荷計算82.3.3

2、 各段風(fēng)載荷計算結(jié)果匯總82.3.4風(fēng)彎矩的計算.8 2.4 地震彎矩計算.9 2.5 偏心彎矩的計算.10 2.6 各種載荷引起的軸向應(yīng)力.102.6.1計算壓力引起的軸向應(yīng)力.102.6.2 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力2.102.6.3 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3.10 2.7 塔體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定校核.102.7.1 塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核.102.7.2 塔體與裙座的穩(wěn)定校核.112.7.3 各危險截面強度與穩(wěn)定性校核.11 2.8 塔體水壓試驗和吊裝時的應(yīng)力校核.142.8.1 水壓試驗時各種載荷引起的應(yīng)力.142.8.2 水壓試驗時應(yīng)力校核.14 2.9 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計.1

3、52.9.1 基礎(chǔ)環(huán)尺寸.152.9.2 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核.152.9.3 基礎(chǔ)環(huán)的厚度.15 2.10 地腳螺栓計算.162.10.1 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力162.10.2 地腳螺栓的螺紋小徑16第3章 塔結(jié)構(gòu)設(shè)計.18 3.1 塔體.18 3.2 板式塔及塔盤.18 3.3 塔設(shè)備附件.18 3.3.1 接管.18 3.3.2 除沫裝置.18 3.3.3 吊柱.18 3.3.4 裙式支座.19 3.3.4 保溫層.19參考文獻(xiàn).20課設(shè)結(jié)果與自我總結(jié).21 附錄a 主要符號說明22附錄b塔設(shè)備的裝配圖.24第1章 緒 論1.1 課程設(shè)計的目的（1）把化工工藝與化工機械設(shè)計結(jié)合起來，鞏固

4、和強化有關(guān)機械課程的基本理論和知識基本知識。（2）培養(yǎng)對化工工程設(shè)計上基本技能以及獨立分析問題、解決問題的能力。（3）培養(yǎng)識圖、制圖、運算、編寫設(shè)計說明書的能力。1.2 課程設(shè)計的要求（1）樹立正確的設(shè)計思想。（2）具有積極主動的學(xué)習(xí)態(tài)度和進(jìn)取精神。（3）學(xué)會正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使設(shè)計有法可依、有章可循。（4）學(xué)會正確的設(shè)計方法，統(tǒng)籌兼顧，抓主要矛盾。（5）在設(shè)計中處理好尺寸的圓整。（6）在設(shè)計中處理好計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系。1.3 課程設(shè)計的內(nèi)容對二氯乙烷精餾塔的機械設(shè)計。 dn=1800mm pn=1.2mpa1.4 課程設(shè)計的步驟（1）全面考慮按壓力大小、溫度高低、腐蝕性大小等因素來選材。

5、（2）選用零部件。（3）計算外載荷，包括內(nèi)壓、外壓、設(shè)備自重，零部件的偏載、風(fēng)載、地震載荷等。（4）強度、剛度、穩(wěn)定性設(shè)計和校核計算（5）傳動設(shè)備的選型、計算。（6）繪制設(shè)備總裝配圖。第2章 塔體的機械計算2.1 按計算壓力計算塔體和封頭厚度2.1.1 塔體厚度的計算（1）計算壓力 （2）塔體計算厚度 （3）塔體設(shè)計厚度 （4）塔體名義厚度 =12mm（5）塔體有效厚度 2.1.2 封頭厚度計算（1）計算厚度 （2）設(shè)計厚度 （3）名義厚度 （3）有效厚度 2.2 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計算2.2.1 筒體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量 m01（1）圓筒質(zhì)量 m1=kg（2）封頭質(zhì)量 m2=kg（3）裙座質(zhì)量

6、m3=kg說明：1 塔體圓筒總高度為36.79m；2查得dn1800mm，厚度10mm的圓筒質(zhì)量為536kg/m；3 查得 dn1800mm，厚度10mm的橢圓形封頭質(zhì)量為338.4kg/m；4 裙座高度3060mm。m01=m1+m2+m3=22036.4kg2.2.2 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量 m02m02=kg浮閥塔盤質(zhì)量75kg/m 2.2.3 保溫層質(zhì)量 m =6851kg為封頭保溫層質(zhì)量2.2.4 平臺與扶梯質(zhì)量 m04= =6520kg說明：平臺質(zhì)量q=150kg/m；籠式扶梯質(zhì)量=40kg/m；籠式扶梯高度h=39m，平臺數(shù)n=82.2.5 操作時物料質(zhì)量說明：物料密度，封頭容積。塔釜圓筒

7、部分深度，塔板層數(shù)n=70，塔板上液層高度2.2.6 附件質(zhì)量按經(jīng)驗取附件質(zhì)量 2.2.7 充水質(zhì)量其中2.2.8 各種載荷質(zhì)量匯總表2-1質(zhì)量匯總 塔段01122334455頂合計塔段長度/mm10002000700010000100001000040000人孔與平臺數(shù)0013228塔板數(shù)009222217705361410.4375253605360561822036.4-171741984198324713360-901269181318131866685140809002260164016006520-10398633.570317031545129185.5134352.693813

8、4013401404.55509.1-8271780425434254342577495273-28005200-8000710473312402.411012.610992.611137.951588.5各塔段最小質(zhì)量/kg 710577222409.5220022138219186.591462全塔操作質(zhì)量/kg全塔最小質(zhì)量/kg水壓試驗時最大質(zhì)量/kg2.3 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計算2.3.1 風(fēng)載荷計算23段計算風(fēng)載荷，其中，。a b 取，a =2677b =2877取， 計算段vkf平臺數(shù)110004000.70.720.00752.801.020.6410026204812200040

9、00.70.720.03752.801.110.7230026201167370004000.70.720.1102.801.221.00101257287768904100004000.70.790.3502.801.621.252035403160179065100004000.70.820.6652.802.071.423023602980245856100004000.70.851.0002.802.531.564023602980328802.3.2 風(fēng)彎矩的計算截面00 截面11 截面22 2.4 地震彎矩計算取第一振型脈動增大系數(shù)，則衰減指數(shù)，地震設(shè)防烈度9度，故取。查得， ，等

10、直徑等厚度的塔， 按下列方法計算地震彎矩。截面00 截面11截面22 。2.5 偏心彎矩的計算偏心質(zhì)量 偏心距偏心彎矩 2.6 各種載荷引起的軸向應(yīng)力2.6.1 計算壓力引起的軸向應(yīng)力其中 2.6.2 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力 截面00 截面11 其中截面22 其中2.6.3 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面00 截面11 截面22 2.7 塔體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定校核2.7.1 截面的最大組合軸向拉應(yīng)力校核截面2-2塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力發(fā)生在正常操作時的22截面上，其中，, 滿足要求2.7.2 塔體與裙座的穩(wěn)定性校核截面2-2塔體22截面上的最大做和軸向壓應(yīng)力 滿足要求其中 查圖5-9得

11、, k=1.2截面1-1塔體11截面上的最打組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求其中 查圖5-8得（q235-b，200） b=110mpa k=1.2截面 0-0塔體00截面上的最大組合軸向應(yīng)力 滿足要求其中 k=1.2項 目計算危險截面0-01-12-2塔體與裙座有效厚度，mm101010截面以上的操作質(zhì)量，kg914629075285030 計算截面面積 a，565005863056500計算截面的截面系數(shù)，最大彎矩 最大允許軸向拉應(yīng)力173.4 最大允許壓應(yīng)力 kb129129140.4 k135.6135.6204計算壓力引起的軸向拉應(yīng)力,mpa0054操作質(zhì)量引起的軸向壓力 mpa15.871

12、5.1814.76最大彎矩引起的軸向壓力mpa99.9488.7889.83最大組合軸向拉應(yīng)力 mpa115.81103.96102.88最大組合軸向拉應(yīng)力 mpa 130.78 強度與穩(wěn)定校核 強度 滿足要求 穩(wěn)定性滿足要求滿足要求滿足要求各危險截面強度校核匯總2.8 塔體水壓試驗和吊裝時代應(yīng)力校核2.8.1 水壓試驗時各種載荷引起的應(yīng)力（1）試驗壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 液柱靜壓力=（2）試驗壓力引起的軸向拉應(yīng)力 （3）最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力 （4）彎矩引起的軸向應(yīng)力 2.8.2 水壓試驗時應(yīng)力校核（1）筒體環(huán)向應(yīng)力校核 滿足要求（2）最大組合軸向應(yīng)力校核液壓試驗時 滿足要求（3）

13、最大組合軸向壓應(yīng)力校核 滿足要求。2.9 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計2.9.1 基礎(chǔ)環(huán)尺寸取mm mm2.9.2 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核，其中 （1）取以上兩者中的較大值，選用100號混凝土，由表8-9查得其許用應(yīng)力 , 滿足要求。2.9.3 基礎(chǔ)環(huán)的厚度；。，假設(shè)螺栓直徑為，由表8-11查得，當(dāng) 取其中較大值，故按有筋板時計算基礎(chǔ)環(huán)厚度+c=24.86mm圓整后取2.10 地腳螺栓計算2.10.1地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力，其中 （1） （2） 取以上兩數(shù)中的較大值， 2.10.1 地腳螺栓的螺紋小徑，選取地腳螺栓個數(shù) n=44，+c2=+3=35.944mm，由表8-12查得螺栓的螺紋小徑，故選用的地腳螺栓，滿足

14、要求。第3章 塔結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1 塔體塔體包括塔殼筒體、封頭、人孔、手孔、葉面計、接管、法蘭等各受壓元件，其結(jié)構(gòu)形式和要求應(yīng)滿足gb150有關(guān)規(guī)定3.2 板式塔及塔盤因塔徑為1600mm大于800mm 故選用分塊式塔盤3.3塔設(shè)備附件3.3.1接管塔設(shè)備的塔體上配有各種工藝接管和儀表接管，大多數(shù)接管與一般容器上接管結(jié)構(gòu)相同3.3.2 除沫裝置 除沫裝置屬氣液分離裝置，用以出去氣體夾帶的液滴和霧沫，保證傳質(zhì)效率。觸摸裝置可安裝在塔內(nèi)或塔上部，也可作為獨立的氣液分離設(shè)備。3.3.3 吊柱 對于高度大于15m的室外無框架的整體塔，應(yīng)考慮安裝和檢修時起吊塔臺及其他附件方便，所以常在塔頂安裝可轉(zhuǎn)動的吊柱。

15、3.3.4 裙式支座裙座是塔設(shè)備廣泛采用的一種支座，裙座有圓筒形和圓錐型兩種。3.3.5 保溫圈 塔外保溫材料的支撐圈叫保溫圈。 塔體保溫圈為i型。 塔頂保溫圈為型。 塔底封頭保溫圈為型。 參考文獻(xiàn)1 刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良。化工設(shè)備機械基礎(chǔ)（第六版）大連，大連理工大學(xué)出版社 2006,12.2 蔡紀(jì)寧，張秋翔，化工機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書。北京 化學(xué)工業(yè)出版社2010,8.3 余國琮化工容器及設(shè)備北京，化學(xué)工業(yè)出版社 1998.4 余國琮化工機械手冊天津，天津大學(xué)出版社1979.5 閆康平 工程材料北京， 化學(xué)工業(yè)出版社 2001. 設(shè)計結(jié)果評價及總結(jié) 通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有

16、關(guān)化工機械設(shè)備方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 在課程設(shè)計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終，這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學(xué)習(xí)實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可

17、能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會及他人對你的認(rèn)可！通過這次課程設(shè)計，我掌握了如何將化工工藝條件與化工設(shè)備設(shè)計有機的結(jié)合起來，使所學(xué)有關(guān)機械課程的基本理論和基本知識得以鞏固和強化，為今后設(shè)計化工化工設(shè)備及機械打下一定的基礎(chǔ)。實驗過程中，也對團(tuán)隊精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起的喜悅心情，果然是團(tuán)結(jié)就是力量。只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。 致謝我認(rèn)為，在這學(xué)期的實驗中，在收獲知識得同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我請教老師和同學(xué)，使我在專業(yè)知識好動手實踐方面都得到了很好的提升，在此，要對老師和同學(xué)表示衷心的感謝。附錄a主要符號說明基礎(chǔ)環(huán)面積：ab 平臺質(zhì)量：裙座筒體的截面積： 籠式扶梯質(zhì)量：基礎(chǔ)環(huán)伸長寬度：b 各