化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計

設(shè)計參考數(shù)據(jù)塔體內(nèi)徑/mm2000塔高/mm40000計算壓力/MPa0.9設(shè)計溫度/℃150基本風壓值/N/㎡300地震設(shè)防烈度/度8場地土類Ⅰ類設(shè)計地震分組第二組設(shè)計基本地震加速度0.2g地面粗糙度B類塔盤數(shù)70塔盤存留介質(zhì)層高度/mm90塔盤間距/mm450介質(zhì)密度/kg/m3800保溫層厚度/mm100保溫層材料密度/kg/m3300平臺寬度1000人孔間距10層塔板半圓形平臺數(shù)7單位質(zhì)量/㎏/㎡150包角180°再沸器操作質(zhì)量/kg3800再沸器偏心距/mm2000塔體與封頭材料Q345R裙座材料Q235-B塔體與封頭厚度附加量/㎜3裙座附加量/㎜3塔體焊接接頭系數(shù)Φ0.85目錄一、塔體的設(shè)計條件…………3二、按計算壓力計算塔體和封頭厚度………4三、塔設(shè)備質(zhì)量載荷計算………………4四、風載荷與風彎矩計算……6五、地震載荷計算……………10六、偏心彎矩計算……………11七、各種載荷引起的軸向應(yīng)力………………11八、筒體和裙座危險截面的強度性校核……13九、塔體水壓試驗和吊裝時的應(yīng)力校核……16十、基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計………………17十一、地腳螺栓計算…………19十二、筒體與封頭聯(lián)接法蘭的選取…………20十三、主要符號說明…………………22十四、個人總結(jié)……………………24參考文獻………275、平臺、扶梯質(zhì)量說明：單位面積質(zhì)量，籠式扶梯單位長度質(zhì)量；籠式扶梯總高，平臺數(shù)量為7。6、操作時物料質(zhì)量說明：物料密度，塔板數(shù)N=70，塔板上液層高度。充水質(zhì)量為其中各種質(zhì)量載荷匯總將全塔分為9段，計算各質(zhì)量載荷（計算中略有近似）段號123456789塔段長度1800180067504750475047504750475059001339.71339.75023.93535.33535.33535.33535.33535.34391.20052356.12356.12356.12356.12356.12356.12356.1001351.3950.9950.9950.9950.9950.91181.17272982.5902.5902.5902.5902.5902.5948.50022622262226222622262226222620021205.814922.614922.614922.614922.614922.618535.40190019000000001411.73311.713875.810006.810006.810006.810006.810006.811138.91411.73311.732819.622667.422667.422667.422667.422667.427412.31411.73311.79728.95859.95859.95859.95859.95859.96992全塔操作質(zhì)量全塔最小質(zhì)量水壓試驗時最大質(zhì)量四、風載荷與風彎矩計算1、風載荷計算示例以2~3段為例計算風載荷式中：——體形系數(shù)，對圓筒形容器，——10m高處基本風壓值，——風壓高度變化系數(shù)，查表8-5得：——計算段長度，——脈動影響系數(shù)，由表得：——塔的基本自振周期，對等直徑、等厚度得圓截面塔： ——脈動增大系數(shù)，根據(jù)自振周期，由表查的：——振型系數(shù)，由表得：——風振系數(shù)——塔的有效直徑。設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90°，取下a、b中較大者。，，，取2、各段塔風載荷計算結(jié)果塔段號1234567891800180067504750475047504750475059003000.70.720.720.720.760.790.810.830.840.850.020.020.1080.2120.340.480.650.8251.002.501.0361.0361.1931.3531.5391.7321.9572.1732.3620.0450.090.260.380.500.6150.730.851.001.001.001.00981.14221.24671.32821.40901.47741.56平臺數(shù)001111111/mm00296.3421.1421.1421.1421.1421.1421.1267426743170.33295.13295.13295.13295.13295.13213.01047.161047.165413.765079.516306.417561.249063.2410552.1114668.533、風彎矩計算0-0截面：1-1截面：2-2截面： 五、地震載荷計算取第一振型阻尼比為則衰減指數(shù)塔的總高度H=40000mm全塔操作質(zhì)量重力加速度地震影響系數(shù)由表查的（設(shè)防烈度8級）由表查的計算截面距地面高度h：0-0截面：h=01-1截面：h=1800mm2-2截面：h=3600mm等直徑、等厚度的塔，，按下列方法計算地震彎矩。0-0截面： 1-1截面： 2-2截面： 六、偏心彎矩計算七、各種載荷引起的軸向應(yīng)力1、計算壓力引起的軸向壓應(yīng)力 其中 2、操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力0-0截面： 裙座的有效厚度1-1截面： 其中，，為人孔截面的截面積，查相關(guān)標準得：2-2截面： 其中，3、最大彎矩引起的軸向應(yīng)力0-0截面其中，最大彎矩取下式計算值中較大者：1-1截面： 式中——裙座人孔截面的抗彎截面系數(shù)。查相關(guān)標準得：= 其中，最大彎矩取下式計算值中較大者：2-2截面： 其中，最大彎矩取下式計算值中較大者：八、筒體和裙座危險截面的強度性校核1、筒體的強度與穩(wěn)定性校核2-2截面：筒體危險截面2-2處的最大組合軸向拉力： 因為，故滿足強度條件。其中，軸向許用應(yīng)力：塔體與裙座的穩(wěn)定性校核2-2截面：筒體危險截面2-2處的最大組合軸向壓力： 許用軸向壓應(yīng)力：取其中較小值。按GB-150鋼制壓力容器中的規(guī)定，由查相應(yīng)的材料圖(16MnR)得B=106Mpa,則，取。因為，故滿足穩(wěn)定性條件。1-1截面：塔體1-1處的最大組合軸向壓應(yīng)力 由0.00084查相應(yīng)的材料圖（Q235-B）得,則，取。因為，，故滿足穩(wěn)定性條件。0-0截面塔體0-0處的最大組合軸向壓應(yīng)力因為，,故滿足穩(wěn)定性條件。各危險截面強度與穩(wěn)定校核匯總項目計算危險截面0-01-12-2塔體與裙座有效厚mm999截面以上操作質(zhì)量/kg79773.978361.375049.6計算截面面積截面的抗彎截面系數(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--138135.6135.6204計算壓力引起的向拉應(yīng)力0050操作質(zhì)量引起的向壓應(yīng)力13.8414.5713.02最大彎矩引起的軸向應(yīng)力55.9555.9648.28最大組合軸向拉應(yīng)力--85.26最大組合軸向壓應(yīng)力69.7970.5361.3強度與穩(wěn)定校核強度——滿足強度條件穩(wěn)定性滿足穩(wěn)定性條件九、塔體水壓試驗和吊裝時的應(yīng)力校核1、筒體水壓試驗時各種載荷引起的應(yīng)力(1)由試驗壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 (2)由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)由彎矩引起的軸向應(yīng)力 2、水壓試驗應(yīng)力校核(1)筒體環(huán)向應(yīng)力校核 因為，故滿足要求。 (2)最大組合軸向拉應(yīng)力校核 許用應(yīng)力：因為，故滿足要求。(3)最大組合軸向壓應(yīng)力校核 軸向許用壓應(yīng)力取其中較小值。,取。因為，故滿足要求。十、基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計1、基礎(chǔ)環(huán)尺寸取 2、基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核取其中較大值， (1) (2) 取選用75號混凝土，其許用應(yīng)力，故滿足要求。3、基礎(chǔ)環(huán)厚度按有筋板時，計算基礎(chǔ)環(huán)的厚度。 設(shè)地腳螺栓直徑為M42，由表查得l=160mm，則b/l=140/160=0.88，由表查得。取，基礎(chǔ)環(huán)材料（20R）的許用應(yīng)力，C=3mm,基礎(chǔ)環(huán)厚度，取。十一、地腳螺栓計算1、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力取其中較大值， 其中，(1)(2) 取其中較大值，2、地腳螺栓的螺紋小徑因為，故此塔設(shè)備必須安裝地腳螺栓。選取螺栓材料16MnR，螺栓個數(shù)為n=20，，C=3mm。 取地腳螺栓為M42。由表8-12查得M42的螺紋小徑d=37.219mm，故選用20個M42的地腳螺栓，滿足要求。十二、筒體與封頭聯(lián)接法蘭的選取1、根據(jù)筒體內(nèi)徑，計算壓力，溫度150℃，查表6-2，確定法蘭結(jié)構(gòu)為長頸對焊法蘭，查附錄12選取材料16Mn，公稱壓力PN=1.6Mpa。2、查相關(guān)手冊得法蘭基本數(shù)據(jù)：D=2215mm，D1=2155mm，D2=2110mm，D3=2090mm，D4=2087mm螺紋孔直徑d=33mm，法蘭厚度b=102mm，高頸尺寸H=190mm，h=56mm，，螺栓為。3、根據(jù)公稱直徑DN=2000mm，查附錄13-3，得螺柱材料為40MnVB，查表6-6得，螺母材料為40Mn。4、壓緊密封面選取平面密封面，選用纏繞型墊片，D=2089mm，d=2039mm，墊片種類為石棉式石墨填充帶。法蘭圖見附圖塔的機械設(shè)計結(jié)果塔的名義壁厚筒體，封頭，裙座塔的載荷及其彎矩質(zhì)量載荷風彎矩地震彎矩基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計基礎(chǔ)環(huán)尺寸基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核滿足要求地腳螺栓設(shè)計直徑M42，個數(shù)20個主要符號說明 裙座人孔處截面的面積， 裙座人孔處截面的抗彎截面系數(shù)， 裙座殼底部內(nèi)直徑， 裙座殼有效壁厚， 裙座人孔截面處裙座殼的內(nèi)直徑， 裙座人孔截面處水平方向的最大寬度， 人孔或較大管線引出孔加強管的長度， 人孔或較大管線引出孔加強管的厚度， 塔計算段的有效直徑， 基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)直徑， 基礎(chǔ)環(huán)外直徑， 裙座大端外直徑，E 設(shè)計溫度下材料的彈性模量， 風壓高度變化系數(shù)H 塔的總高度， 塔第i段頂截面距地面的高度， 塔第i-i截面處的地震彎矩， 塔第i-i截面處的最大彎矩， 塔第i-i截面處的風彎矩， 塔的最大質(zhì)量， 塔的最小質(zhì)量， 塔的操作質(zhì)量， 計算截面以上的操作質(zhì)量， 計算壓力， 塔i-i計算段的水平風力， 基本風壓值， 塔的基本自振周期， 對應(yīng)的地震影響系數(shù) 地震影響系數(shù)的最大值 管線保溫層厚度， 脈動增大系數(shù) 脈動影響系數(shù) 由計算壓力引起的軸向應(yīng)力， 由重力引起的軸向應(yīng)力， 設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力， 設(shè)計