脫重塔畢業(yè)設(shè)計(jì)(共40頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)脫重塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) Structural Design of De-heavy Tower學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 過(guò)程裝備與控制工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 徐舒 2013 年5月專心-專注-專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要脫重塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘 要：脫重塔作為附屬裝置，通過(guò)分離方法，在脫重塔的塔頂注入水，可以把進(jìn)入脫重塔的蒸汽帶出的溶劑洗下來(lái)，并在塔釜回收。本文根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)給定參數(shù)的板式塔進(jìn)行了設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)計(jì)算確定了滿足工藝要求的板式塔的主體尺寸，對(duì)一些危險(xiǎn)截面進(jìn)行了風(fēng)載荷、地震載荷的計(jì)算，并重點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性校

2、核，并對(duì)焊接處進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。經(jīng)機(jī)械設(shè)計(jì)完成了地腳螺栓、基礎(chǔ)環(huán)、筋板、蓋板、塔盤(pán)等零部件的選定及相應(yīng)零部件間連接方式的確定。所涉及的板式塔滿足了給定工藝條件的要求。此外還根據(jù)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)及材料選擇原則等，進(jìn)行了補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了水壓試驗(yàn)及殼體強(qiáng)度校核、設(shè)備制造檢測(cè)的要求等設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一定的參考經(jīng)驗(yàn)。該脫重塔塔的主要優(yōu)點(diǎn)是：脫重塔通過(guò)脫掉物料中的多余重組分，提取高純度的物料，且能耗低，效率高。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；脫重塔；強(qiáng)度校核 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要 Structural design of de-heavy fractionatorAbstract: The

3、de-heavy fractionator as the accessory device, by the methods of separation, injecting water on the top of the de-heavy fractionator , and wash down the solvent of steam into the de-heavy fractionator , which can be recycled in the kettle. According to the related standard, has carried on the design

4、 of the plate column for a given parameter. After calculation and the main size of the tower equipment is determined ,which meet the technological requirements of the tower.The wind load, and the earthquake load of some dangerous sections have also been checked.Moreover, the strength check and the s

5、tability check of the dangerous sections have been on strictly and the connection pattern of the corresponding parts have also been determined.During the mechanical design phase,the anchor bolts,the base ring, ribs,cover plate and trays, etc, and the determination the connection pattern of the corre

6、sponding parts. The plate tower involved in the paper meet the requirements of a given process condition. In addition, according to the reinforcement of holes and principles of material selection, etc., the reinforcement design,and opening reinforcement and principles of material selection, etc., an

7、d the water pressure test and the requirement of shell strength checking, equipment manufacturing, testing design points are introduced in detail, providing a certain reference for design of the same kind of product experience. The main advantages of the de-heavy fractionator is: the de-heavy fracti

8、onator through take off his excess a restructuring in the material, extract high purity materials, and low energy consumption, high efficiency.Keywords: The structural design ；Methanol synthesis；Strength check目 錄1 緒論12 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32.1 塔板32.2 降液裝置結(jié)構(gòu)型式32.3 受液盤(pán)32.4 人孔22.5 裙座32.6 吊柱22.7法蘭及封頭的設(shè)計(jì)33 機(jī)械設(shè)計(jì)33.1 塔器

9、強(qiáng)度計(jì)算33.2 塔器質(zhì)量計(jì)算63.3 塔器自身基本自振周期計(jì)算73.4 地震載荷和地震彎矩計(jì)算93.5 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算113.6 各計(jì)算截面的最大彎矩133.7 圓筒應(yīng)力校核133.8 裙座殼軸向應(yīng)力校核163.9 基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算173.10 地腳螺栓計(jì)算193.11 裙座和殼體的連接焊縫驗(yàn)算（對(duì)接焊縫）223.12 塔設(shè)備撓度計(jì)算223.13 開(kāi)孔接管及補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)234 技術(shù)要求31結(jié)論 33致謝 34參考文獻(xiàn)35附表清單：表1 分段塔器各段質(zhì)量 8表2 風(fēng)載荷計(jì)算9表3塔器各段彎矩計(jì)算11表4 I-I截面處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算15表5 接管外徑與最小壁厚23表6 其他無(wú)須另行補(bǔ)強(qiáng)的開(kāi)孔接

10、管尺寸311 緒論塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中重要的設(shè)備之一。它可使氣（汽）液或液液兩相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到相際傳質(zhì)和傳熱的目的?？稍谒O(shè)備中完成的常見(jiàn)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、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩項(xiàng)傳質(zhì)和傳熱的增濕、減濕等。在化工廠、石油化工廠、煉油廠等中，塔設(shè)備的性能對(duì)于整個(gè)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(gè)方面，都有重大的影響。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備投資用的較大比例；它所耗用的剛才重量在各類工藝設(shè)備中也屬最多。因此，塔設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究，受到化工、煉油等行業(yè)的極大

11、重視。塔設(shè)備經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，形成了形式繁多的結(jié)構(gòu)，以滿足各方面的特殊需求。為了便與研究和比較，人們從不同角度對(duì)塔設(shè)備進(jìn)行分類。例如：按操作壓力分為加壓塔、常壓塔和減壓塔；按單元操作分為精餾塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反應(yīng)塔和干燥塔；按形成相際接觸界面的方式分為具有固定相界面的塔和流動(dòng)過(guò)程中形成的相界面的塔；也有按塔釜形式分類的。但長(zhǎng)期以來(lái)，最常用的分類是按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分為板式塔和填料塔兩大類，還有幾種裝有機(jī)械運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的塔。隨著塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)國(guó)家還陸續(xù)制訂了多種氣液接觸元件及有關(guān)塔盤(pán)制造、安裝、驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和技術(shù)條件等，以保證塔設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量和縮短其制造、安裝周期，進(jìn)而減少設(shè)備的投資費(fèi)

12、用。當(dāng)然盲目的套用標(biāo)準(zhǔn)或是忽視標(biāo)準(zhǔn)等修訂工作，也會(huì)對(duì)技術(shù)的發(fā)展起到阻礙作用。目前，我國(guó)常用的板式塔型仍為泡罩塔、浮閥塔、篩板塔和舌形塔等，填料種類除拉西環(huán)、鮑爾環(huán)外，階梯環(huán)以及波紋填料、金屬絲網(wǎng)填料等規(guī)整填料也常采用。近年來(lái)，參考國(guó)外塔設(shè)備技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向，加強(qiáng)了對(duì)篩板塔的科研工作，提出了斜孔塔和浮動(dòng)噴射塔等新塔型。對(duì)多降液管塔盤(pán)、導(dǎo)向篩網(wǎng)孔塔盤(pán)等，也都做了較多的研究，并推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。其他如大孔徑篩板、雙孔徑篩板、穿流式可調(diào)開(kāi)孔率篩板、浮閥-篩板復(fù)合塔盤(pán)等多種塔型的試驗(yàn)工作也在進(jìn)行，有些已取得一定的成果或用于生產(chǎn)。隨著我國(guó)國(guó)名經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的化工、石油化工等行業(yè)發(fā)展的加速，

13、對(duì)壓力容器的設(shè)計(jì)需求增加，要求也不斷提高。于是大部分的設(shè)計(jì)工作者也走出辦公室，走入化工設(shè)備制造廠，進(jìn)入施工安裝現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察、學(xué)習(xí)。設(shè)計(jì)過(guò)程是多種有機(jī)結(jié)合大的媒介。換言之，把物質(zhì)資源轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N新的產(chǎn)品或是形成一種有效的服務(wù)能力要取決于多方面因素的有機(jī)結(jié)合，如科研成果，技術(shù)發(fā)明，材料，人力和資金等。該說(shuō)明書(shū)的設(shè)計(jì)包括計(jì)算塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算及穩(wěn)定性的校核，以及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)等。在給定設(shè)計(jì)參數(shù)的前提下，按設(shè)計(jì)的一般步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，（1） 明確設(shè)計(jì)任務(wù)；（2）總體設(shè)計(jì)；（3）詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度設(shè)計(jì)；4）繪制該設(shè)備工程圖紙、編寫(xiě)材料等。通過(guò)對(duì)該課題的研究預(yù)期達(dá)到以下目標(biāo)：（1）通過(guò)查閱有關(guān)該

14、設(shè)備設(shè)計(jì)的中英文文獻(xiàn)，培養(yǎng)應(yīng)用文獻(xiàn)資料和外語(yǔ)的能力；（2）通過(guò)對(duì)該設(shè)備的設(shè)計(jì)，掌握化工設(shè)備設(shè)計(jì)的一般過(guò)程；（3）通過(guò)上機(jī)繪制裝配圖來(lái)進(jìn)一步訓(xùn)練自己的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。 該設(shè)計(jì)基于本人四年學(xué)習(xí)，在掌握必要的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，初步具備壓力容器和化工設(shè)備的設(shè)計(jì)能力的前提下，根據(jù)化工工藝類專業(yè)對(duì)學(xué)習(xí)化工設(shè)備的基本要求，與化工原理課程設(shè)計(jì)等結(jié)合起來(lái)。理論聯(lián)系實(shí)際，實(shí)用性強(qiáng)。說(shuō)明書(shū)中所用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范采用最新頒布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)。2 塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1塔板由工藝給定，塔板數(shù)為28，板間距為450mm。考慮到塔的直徑較大，為了便于安裝、檢修清洗，選用分塊式塔板，材料為Q235-A。由于人孔的限制，

15、還要考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、塔板開(kāi)孔的均勻性和一定的互換性，將塔板分為5塊，包括2塊弓形板，2塊矩形板，1塊通道板。各塔板尺寸參考文獻(xiàn)8。2.2降液裝置的結(jié)構(gòu)型式 對(duì)于分塊式塔板的降液結(jié)構(gòu)，分為可裝拆式和焊接固定式兩種。本設(shè)計(jì)采用焊接固定式，降液管型式為傾斜式，可 擴(kuò)大塔板的有效面積。2.3受液盤(pán) 為了保證降液管出口的液封，在塔板上設(shè)置受液盤(pán)。受液盤(pán)有平型和凹型兩種。本設(shè)計(jì)選用凹型受液盤(pán)，對(duì)液體流向有緩沖作用，可降低塔板入口處的液封，使得液體流動(dòng)平穩(wěn)。2.4人孔 根據(jù)塔高確定人孔的位置，一般在常需要檢修的氣液出入口設(shè)置人孔。塔釜和塔頂也應(yīng)設(shè)置人孔。選定人孔數(shù)為6。采用HG 21514標(biāo)準(zhǔn)，公稱直徑定位5

16、00mm。在設(shè)置人孔處，板間距的大小應(yīng)根據(jù)人孔的直徑確定，該處板間距應(yīng)不小于600。2.5 裙座 為支撐大重量的塔設(shè)備，選用裙式支座來(lái)支承。裙座的結(jié)構(gòu)型式為圓筒形，裙座的高度根據(jù)接管的長(zhǎng)度和直徑，以及其他支承件等來(lái)確定，選為6400mm。 因?yàn)槿棺恢苯咏佑|被處理介質(zhì)，也不承受塔內(nèi)戒指的壓力，故選擇經(jīng)濟(jì)型的碳素鋼為制造材料。選用Q235-A。2.6 吊柱的選擇 按HG/T21639-2005標(biāo)準(zhǔn)，選擇塔頂?shù)踔鵊=500kg,S=1400mm。2.7 法蘭及封頭的設(shè)計(jì) 法蘭選用假性平焊法蘭，封頭選用橢圓形封頭。關(guān)于法蘭和封頭的尺寸參考文獻(xiàn)3、5。3 機(jī)械設(shè)計(jì)3.1 塔器強(qiáng)度計(jì)算3.1.1選材本塔

17、筒體選用材料為Q235-B，封頭選用材料Q235-B，裙座選用材料Q235-A，地腳螺栓選用材料Q235-A。3.1.2 塔體壁厚計(jì)算（1）設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)壓力0.30MPa設(shè)計(jì)溫度160C腐蝕裕度C4.5mm焊縫系數(shù)0.85內(nèi)徑高度H=22400mm地震烈度：8度（2）筒體的厚度計(jì)算計(jì)算厚度根據(jù)過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)中P112的式4-13的厚度計(jì)算公式 （3-1）式中計(jì)算壓力0.30+0.157=0.457MPa，0.85，1900mm。其中為液柱靜壓力，在GB150 -98中查取160下Q235B的110MPa，mm設(shè)計(jì)厚度 （3-2）取腐蝕裕度4.5mm，則4.74.59.2mm名義厚度 （3-3）Q

18、235- B厚度負(fù)偏差查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)P108表42，取0.8mm，則9.20.810.0mm圓整至鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取12mm。有效厚度 （3-4） =12-4.5-0.8 =6.7mm由GBl50- 98規(guī)定有效厚度應(yīng)不小于內(nèi)直徑的0.15，即6.7mm>1900×0.00152.9mm故滿足穩(wěn)定性要求。（3）封頭厚度計(jì)算計(jì)算厚度根據(jù)GBl50 -98，橢圓形封頭形狀系數(shù) 選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，此時(shí)K=1根據(jù)GB150-98中式7-1得 （3-5）設(shè)計(jì)厚度同樣取腐蝕裕度=4.5mm4.6494.59.949mm （3-6）名義厚度 同樣取剛才負(fù)偏差0.8mm， 9.1490

19、.89.949mm （3-7）圓整至剛才標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取12mm。則封頭尺寸標(biāo)準(zhǔn)為 DN1900mm，曲面高度475mm，直邊高度40mm， =12mm。有效厚度 12-4.5-0.86.7mm （3-8）由GN150- 98中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的有效厚度應(yīng)不小于封頭內(nèi)徑的0.15，即 6.7>。故滿足穩(wěn)定性要求。（4）裙座的壁厚計(jì)算由于裙座承載的是塔體總重量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取裙座的壁厚為12mm。3.2 塔器質(zhì)量計(jì)算設(shè)備各部分重量 （3-9） 人孔、法蘭、接管與附件質(zhì)量 （3-10） 內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量（浮閥塔盤(pán)單位質(zhì)量為）（查GB150-98附錄E） （3-11） 式中28為塔盤(pán)數(shù)。 保溫材料質(zhì)量

20、=2417.56kg （3-12） 平臺(tái)、扶梯質(zhì)量平臺(tái)為150kg/m，6個(gè)，1.1m寬?；\式扶梯單位質(zhì)量40 kg/m，查GB150-98附錄E。 （3-13） 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量（溶劑油的密度為670kgm） （3-14） 充水質(zhì)量 （3-15）（2）塔器操作質(zhì)量 （3-16）（3）塔器最大質(zhì)量 （3-17）（4）塔器最小質(zhì)量 （3-18）3.3塔器自身基本自振周期計(jì)算將塔沿高度分為10段，分段情況如圖6 所示。等直徑等壁厚塔體基本自振周期按下式（1-19）計(jì)算 =0.66s < 3s （3-19）式中，E=0.208GPa(查GB150-98)，H=22400mm，=6.7mm，=

21、1900mm 故=0.66s圖1塔分段圖表1 分段塔器各段質(zhì)量塔段12345678910塔板數(shù)0002555551人孔0011101101平臺(tái)001110110116981924.411321132113211321132113211321132000637.95637.95637.95637.95637.95637.95425.300302.02302.02302.02302.02302.02302.02302.02302.02120136863.77863.77863.7780863.77863.7780863.77000427.42712.35712.35712.35712.35712.

22、35284.94424.5481.1283283283283283283283283005670.585670.585670.585670.585670.585670.585670.585670.582242.52541.52580.973646.343931.273147.53931.273931.273147.53291.212242.52541.58251.558889.08889.08889.08889.08889.08889.08676.352242.52541.53028.8543507.1943507.1941924.7943507.1943507.1941924.7943464

23、.6643.4 地震載荷與地震彎矩計(jì)算按上式計(jì)算質(zhì)量的方法將塔分為10段，每段的質(zhì)量集中在該段中心處，各段集中質(zhì)量的水平地震力及計(jì)算截面引起的彎矩列于表2：表2 塔器各段彎矩計(jì)算 塔段號(hào)12345678910操作質(zhì)量；kg2242.52541.52580.973646.343931.273147.53931.273931.273147.53291.21集中質(zhì)量距地面高度;mm15004700740094001140013400154001740019400214000.580953.22226.36579.113612.17215.51219.11122.95227.02131.3060.13

24、030.81891.64303.32314.78514.88247.51309.02318.504910.30350.007570.26371.04593.02865.82457.573614.35820.709722.981032.2560A=5.0927（i，i=1-10）B=1.0805（i，i=1-10）0.030.150.300.430.570.730.891.071.260.19(II類場(chǎng)地，地震)9.81, N125.39710.571443.202922.464176.674282.646521.577840.427391.959017.700.10433703.67253.4

25、3860.33641.19451.90993.42764.48164.21776.05426.84046.10627.04324.16122.71879.86661.57762.83123.70183.48385.00085.65025.04375.81770.018810.33401.06802.74714.26145.738710.043213.642314.340419.29797.1492因?yàn)楫?dāng)塔器HD224001900=11.8<15，故要不考慮高振型的影響。=1.25=l.25×7.1492×108.9365×10N·mm （3-20）

26、（1） 截面I-I處地震彎矩 l.25×6.5327×108.1659×10 N·mm （3-21）（2）截面II-II處地震彎矩 =l.25×4.3737×105.4672×10N·mm （3-22）3.5 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算風(fēng)載荷計(jì)算時(shí)，將全塔分為 3段，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3：表3 風(fēng)載荷計(jì)算塔段號(hào)123塔段長(zhǎng)度，m0-88-1616-22.43500.71.9870.710.760.810.190.591.00 (B類)1.001.041.241.2681.8572.298，mm800080006400，mm400

27、，mm600，mm 其中：B類中。根據(jù)GB150-98，查取100 和 200時(shí)的值，進(jìn)行插值法求得166.64 的值為1.987。（1）0-0截面風(fēng)彎矩： =9120.98×13892.08×（8000）16397.73×（16000 ） =5.1803×10N·mm （3-23）（2）I-I截面風(fēng)彎矩 =0.625×9120.98× +13892.08×（5000） 16397.73×(50008000+） =4.0492×10N·mm （3-24）（3）II-II截面風(fēng)彎矩: =

28、0.2×9120.98× +13892.08×（8000-6400+） 16397.73×（8000-64008000） =2.8915×10N·mm (3-25)3.6 各計(jì)算截面的最大彎矩計(jì)算（1）塔底部截面0-0處 取其中較大值 =5.1803×10N·mm =8.9365×100.25×5.1803×10 1.0232×10N·mm 故 1.0232×10N·mm （3-26）（2）截面I-I處 取其中較大值。 4.0492×1

29、0N·mm 8.1659×100.25×4.0492×109.1782×10N·mm 故 =9.1782×10N·mm （3-27）（3）截面II-II處 取其中較大值 =2.8915×10N·mm =5.4672×10+0.25×2.8915=6.1901×10N·mm 故=6.1901×10N·mm （3-28）3.7 圓筒應(yīng)力校核3.7.1 圓筒應(yīng)力 （1）試驗(yàn)壓力引起的周向應(yīng)力 液壓試驗(yàn) （3-29） 取其中的較大者。故 =0.

30、40MPa氣壓試驗(yàn) （3-30） 故 =0.40MPa液壓時(shí)氣壓時(shí)，H=0，（2）由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力 （3-31） 液壓試驗(yàn)是重力引起的軸向應(yīng)力 （3-32） 液壓試驗(yàn)時(shí)，計(jì)算截面II-II以上的質(zhì)量（只計(jì)入塔殼、內(nèi)構(gòu)件、偏心質(zhì)量、保溫層、扶梯平臺(tái)質(zhì)量），kg。 彎矩引起的軸向應(yīng)力 （3-33）3.7.2 應(yīng)力校核 壓力試驗(yàn)時(shí)，圓筒材料的許用軸向壓應(yīng)力（Q235-B，235MPa） (3-34) 取其中較小值。壓力試驗(yàn)時(shí)，圓筒的最大組合應(yīng)力校核：液壓試驗(yàn)時(shí)，22.36MPa0.9K0.9×235×0.85179.78MPa氣壓試驗(yàn)時(shí)，=56.92< 0.8=15

31、9.8 MPa液壓試驗(yàn)時(shí)， (3-35)氣壓試驗(yàn)時(shí)， （3-36） (3-37)故滿足應(yīng)力要求，試驗(yàn)合格。3.7.3 危險(xiǎn)截面強(qiáng)度與校核將I-I截面處操作時(shí)和試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算列于表4表4 I-I截面處的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算計(jì)算截面I-I計(jì)算截面上塔操作質(zhì)量，kg42695.73計(jì)算截面的橫截面積39992塔殼有效厚度6.7計(jì)算截面的截面系數(shù)1.899×10最大彎矩9.1782×10軸向許用壓應(yīng)力，取其中較小值式中，K=1.2106.2軸向許用拉應(yīng)力，115.3操作壓力引起的軸向應(yīng)力21.27重力引起的軸向應(yīng)力10.47彎矩引起的軸向應(yīng)力63.97軸向壓應(yīng)力74.44組合

32、拉應(yīng)力74.77其中，查過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)P121圖4-7，得B88.5MPa。3.8 裙座殼軸向應(yīng)力校核（1）在裙座底截面處的組合應(yīng)力校核 （3-38）因?yàn)樽畲髲澗貫榈卣饛澗兀?3.4386×10N。3.14×1900×1271628mm故驗(yàn)算合格。（2）式中，裙座設(shè)一個(gè)直徑為450mm的通道口，則水平方向的最大寬度450mm,取加長(zhǎng)段長(zhǎng)度20Omm，12mm = =3.1×10mm (3-39) (3-40) 同理：=271.87N 故驗(yàn)算合格。3.9 基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算3.9.1基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)、外徑由下式選?。?60400）=19004002300m

33、m （3-41） （160400） =1900 - 200l700mm （3-42)圖2 基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算本塔設(shè)計(jì)含有筋板，則基礎(chǔ)環(huán)厚度： （3-43）截面系數(shù)： (3-44)截面面積： （3-45） 混凝土基礎(chǔ)上的最大壓應(yīng)力，MPa (3-46)取其中較小值。因此=該塔的基礎(chǔ)環(huán)采用75號(hào)水泥，其許用應(yīng)力取42，故<。 (3-47)選取筋板的厚度，筋板數(shù)為32，則兩相鄰筋板最大外側(cè)間距 (3-48) 查JB/T4710-2005表8-7，用插值法得（）：因?yàn)榭紤]到基礎(chǔ)環(huán)的腐蝕裕度及鋼板負(fù)偏差，取。3.10 地腳螺栓計(jì)算3.10.1 地腳螺栓強(qiáng)度計(jì)算地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 （3-49

34、）取其中較大值。故=地腳螺栓螺紋小徑 （3-50）Q235-A 的許用應(yīng)力圓整后，按GB150-98取地腳螺栓規(guī)格為M42，16個(gè)。3.10.2 筋板強(qiáng)度計(jì)算筋板壓應(yīng)力 （3-51）F個(gè)地腳螺拴承受的最大拉應(yīng)力，N對(duì)應(yīng)于一個(gè)地腳螺栓的筋極個(gè)數(shù)，2。筋板寬度，=188mm筋板厚度， =18mm（大于23 基礎(chǔ)厚度）筋板的許用壓應(yīng)力：當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)：筋板的許用壓應(yīng)力，l47MPa細(xì)長(zhǎng)比， i慣性半徑，對(duì)長(zhǎng)方形截面的筋板取0.289筋板長(zhǎng)度，mm；=300+24=324mm臨界細(xì)長(zhǎng)比 按GB15098中表4-24選取，l47MPa因?yàn)樗跃C上所述3.10.3 蓋板強(qiáng)度計(jì)算選用分塊蓋板，則分塊蓋板最大應(yīng)力

35、計(jì)算：無(wú)墊板時(shí)有墊板時(shí) 因?yàn)楸舅O(shè)計(jì)時(shí)采用墊板，所以 （3-52）式中：蓋板的最大壓應(yīng)力，MPa墊板上地腳螺栓孔直徑，mm 45mm蓋板上地腳螺栓孔直徑，mm =60mm筋板寬度，mm l88mm筋板內(nèi)側(cè)間距，mm 墊板寬度，mm = l50mm蓋板厚度，mm（不小于基礎(chǔ)環(huán)厚度）=50mm墊板厚度，mm =18mm 因此，即滿足要求。3.11 裙座與塔殼的連接焊縫驗(yàn)算（對(duì)接焊縫）對(duì)接焊縫J-J截面處的拉應(yīng)力按下式校核：（3-53）3.12 撓度計(jì)算塔設(shè)備撓度計(jì)算，塔設(shè)備在風(fēng)載的靜力作用下，塔頂將產(chǎn)生定的靜撓度。若塔頂靜撓度過(guò)大，對(duì)工藝操作（尤其是板式塔）影響較大，所以在設(shè)計(jì)中有必要進(jìn)行塔頂靜撓

36、度計(jì)算。查化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)等直徑等壁厚時(shí)，載荷按倒三角形分布的塔頂撓度計(jì)算 （3-54）距地面10m高度處單位長(zhǎng)度風(fēng)載荷，；塔設(shè)備頂段單位長(zhǎng)度風(fēng)載荷，N /mm；體型系數(shù)，取0.7；I塔設(shè)備截面慣性矩，；塔頂端處風(fēng)壓高度變化系數(shù)，采用插值法求得1.29。對(duì)于板式塔，時(shí)，塔頂許用撓度值應(yīng)滿足即，驗(yàn)算合格。3.13 開(kāi)孔接管及補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)3.13.1 開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)由于工藝和操作上的要求，壓力容器不可避免地要開(kāi)孔，并焊有接管或凸緣。由局部應(yīng)力分析可知開(kāi)孔接管部位的應(yīng)力集中夕會(huì)削弱局部強(qiáng)度，因此要采取局部加強(qiáng)措施。 并不是壓力容器上的所有開(kāi)孔都需要進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。事實(shí)上多壓力容器常常存在一頂?shù)膹?qiáng)度裕量。如接

37、管和殼體實(shí)際厚度往往大于強(qiáng)度計(jì)算壁厚謾接管根部的填角焊縫；焊接接頭系數(shù)小于l，但開(kāi)孔位置不在焊縫上等。這些因素都能對(duì)殼體起到局部加強(qiáng)作用。因此，GB150-98的規(guī)定：采用補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，應(yīng)循下面規(guī)定：（1）鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值；（2）補(bǔ)強(qiáng)圖厚度應(yīng)小于或等于（為容器壁厚），以免角焊縫過(guò)大，不連續(xù)應(yīng)力過(guò)大；（3）殼體名義厚度<38mm。根據(jù)GB150-98規(guī)定，在圓筒、球殼、錐殼及凸形封頭（以封頭中心為中心80封頭內(nèi)直徑范圍內(nèi)）上開(kāi)孔時(shí)，當(dāng)滿足下述要求可允許不另外補(bǔ)強(qiáng)：a設(shè)計(jì)壓力小于或等于2.5Mpa；b兩相鄰孔中心的間距（對(duì)曲面間距以弧長(zhǎng)計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和的兩倍；c接管公稱

38、外徑小于或等于89mm；d接管最小壁厚滿足表5要求；表5 接管外徑與最小壁厚接管外徑，mm253238454857657689最小壁厚，mm3.54.05.06.0 塔公稱直徑，故本塔中不必另行補(bǔ)強(qiáng)的孔有：測(cè)壓力口Al-2；備用口 B；測(cè)溫口 T1-5；浮筒接口 R1-2；液面計(jì)口 P1-2；需要另行補(bǔ)強(qiáng)的孔有：塔頂氣相出口C；放空口D；回流入口 E；進(jìn)料口 Hl-3；塔底出料口 N；電隕器入塔口 F；人孔 Ml-6。3.13.2 人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)人孔：Ml-6已知：接管480×6mm；殼體；材料：Q235B，厚度附加量：殼體C5.3mm ；接管C5mm（l）補(bǔ)強(qiáng)判別：根據(jù)GB 1509

39、8 8.3不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件備接管公稱外徑小于或者等于89mm。因?yàn)椋砸紤]補(bǔ)強(qiáng)。（2）補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別：開(kāi)孔直徑，故采用等面積進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（3）開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：殼體計(jì)算厚度開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積： （3-55）其中，式中開(kāi)孔直徑，圓形孔取接管內(nèi)直徑加兩倍壁厚附加量； 殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度； 接管有效厚度； 強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)汁溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比值，當(dāng)該比值大于1.0時(shí)，取=1.0 ；對(duì)安放式接管，取l .0。（4）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍： 有效寬度B按下式計(jì)算，取兩者中較大值； （3-56）故 B920mm。有效高度：a. 外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度按GBl50 -98式（88）計(jì)算，取式中

40、較小值： （3-57） 故=52.536mmb. 內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度按GB150 -98式（8-9）計(jì)算，取式中較小值： （3-58）故0。（5）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 筒體有效厚度： 筒體多余金屬面積按GB150- 98 式（8-11）計(jì)算： （3-59）接管多余金屬面積按GBl5098式（8-12）計(jì)算： （3-60）其中接管計(jì)算厚度 補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)焊縫面積（焊腳取為6mm）： （3-61）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 （3-62）所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積 （3-63） 為負(fù)值，表示該開(kāi)孔無(wú)需另行補(bǔ)強(qiáng)。不過(guò)，考慮到本開(kāi)孔直徑較大，工程設(shè)計(jì)中往往考慮設(shè)補(bǔ)強(qiáng)圈。（6）補(bǔ)強(qiáng)圈類型外徑：760mm 內(nèi)徑：464mm厚度： 標(biāo)記：標(biāo)準(zhǔn)： 重

41、量：25.4kg3.13 .3 F孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)已知：接管426×9mm筒體 厚度附加量：殼體C5.3mm ；接管C2mm材料：筒體、補(bǔ)強(qiáng)圈材料為Q235B， 且 接管材料16Mn，且（1）補(bǔ)強(qiáng)判別根據(jù)GB15098的8.3 不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件：接管公稱外徑小于或者等于89mm。本開(kāi)孔線所以必須考慮另行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)。（2）補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算方法判別開(kāi)孔直徑，故可采用等面積法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（3）開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積筒體計(jì)算厚度開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積：開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積A按 GB150- 98 式（8-1）計(jì)算： （3-64）其中，式中開(kāi)孔直徑，圓形孔取接管內(nèi)直徑加兩倍壁厚附加量； 殼體開(kāi)孔處的計(jì)算厚度； 接管有效厚度； 強(qiáng)度削弱系數(shù)，等于設(shè)汁溫度下接管材料與殼體材料許用應(yīng)力之比值，當(dāng)該比值大于1.0時(shí)，取=1.0 ；對(duì)安放式接管，取l .0。因?yàn)?，所以?）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍：有效寬度B按下式計(jì)算，取兩者中較大值； （3-65）故 B808mm 有效高度： a. 外側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度按GBl50 -98式（88）計(jì)算，取式中較小值： （3-66） 故=60.30mm b. 內(nèi)側(cè)有效補(bǔ)強(qiáng)高度按GB150 -98式（8-9）計(jì)算，取式中較小值： （3-67）故0。（5）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 筒體有效厚度