1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)廈 門 大 學(xué) 化 工 系課程設(shè)計(jì) 機(jī)械部分計(jì)算說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目： 甲 醇 精 餾 塔 專業(yè)： 化工工藝學(xué) 號(hào)： 姓 名： 2005年07月23日 目錄前言.3塔設(shè)備任務(wù)書.4塔設(shè)備計(jì)算.4選擇塔體和裙座材料,4 計(jì)算筒體和封頭壁厚.4塔高計(jì)算.5塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算.5風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算,7地震載荷與地震彎矩計(jì)算.8偏心載荷與偏心彎矩計(jì)算.9最大彎矩計(jì)算.9危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核.9基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)11地腳螺栓計(jì)算13計(jì)算結(jié)果表.14參考文獻(xiàn).14符號(hào)表.14結(jié)束語(yǔ).15前

2、言塔設(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩方面，本課程設(shè)計(jì)是把工藝參數(shù)、尺寸作為已知條件，在滿足工藝條件的前提下，對(duì)他設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，并從制造、安裝、檢修、使用等方面出發(fā)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用的是填料塔。填料塔的主要特點(diǎn)類型填料塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)塔內(nèi)設(shè)置有多層整砌或亂堆的填料，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形填料等。填料為氣液接觸的基本元件。操作特點(diǎn)微分式接觸，可采用逆流操作，也可采用并流操作。設(shè)備性能空塔速度（生產(chǎn)能力）低小塔徑、小填料的塔效率高，直徑大效率低壓力降小要求液相噴淋量較大持液量小制造與維修造價(jià)比板式塔便宜檢修清理困難可采用非金屬材料制造使用場(chǎng)合處理強(qiáng)腐蝕性物料液氣比大真空操作要求壓力

3、降小塔設(shè)備任務(wù)書簡(jiǎn)圖與說(shuō)明比例設(shè)計(jì)參數(shù)及要求工作壓力，MPa0.02塔體內(nèi)徑，mm400設(shè)計(jì)壓力，MPa0.03塔高，mm12200工作溫度，103設(shè)計(jì)壽命，年20設(shè)計(jì)溫度，150浮閥(泡罩)規(guī)格/個(gè)數(shù)介質(zhì)名稱甲醇水浮閥(泡罩)間距，mm介質(zhì)密度，kg/cm3887.8保溫材料厚度，mm100傳熱面積，m2保溫材料密度，kg/cm3300基本風(fēng)壓，N/ m2500塔盤上存留介質(zhì)層高度，m100地震基本烈度9殼體材料Q235-A場(chǎng)地類型內(nèi)件材料塔形裙座材料Q235-A塔板數(shù)目11偏心質(zhì)量，kg2000塔板間距，m0.5偏心距，mm500腐蝕速率，mm/年0.1接 管 表符號(hào)公稱尺寸DN連接面方式

4、用途符號(hào)公稱尺寸，DN連接面方式用途a 1,250通風(fēng)孔g32突面回流口b 1,232突面溫度計(jì)h 1-425突面取樣口c133突面進(jìn)氣口i 1,232突面液面計(jì)d 1,245突面加料口j38突面出料口e 1,232突面壓力計(jì)f152突面排氣口塔設(shè)備計(jì)算選擇塔體和裙座材料由于設(shè)計(jì)壓力P0.05MPa（表壓）屬于低壓分離設(shè)備，屬于一類容器；介質(zhì)腐蝕性小，故選用Q235-A號(hào)鋼材作為材料。計(jì)算筒體和封頭壁厚筒體壁厚按強(qiáng)度條件，筒體所需厚度 式中：Q235A在溫度為150時(shí)的許用應(yīng)力，查表得為113MPa塔體焊縫系數(shù)，采用雙面對(duì)接焊，局部無(wú)損探傷，查表得0.85C1鋼板壁厚負(fù)偏差，估計(jì)壁厚在8mm左

5、右，查表得C10.8C2腐蝕裕量，為腐蝕速率設(shè)計(jì)年限0.1202mm上述數(shù)值代入上式可得：按剛度要求，取，考慮到此塔較高，安裝地區(qū)風(fēng)載荷較大，而塔的內(nèi)徑較小，故增加壁厚?，F(xiàn)假設(shè)塔體厚度，則假設(shè)的塔體有效厚度 圓整后，取，?，F(xiàn)采用標(biāo)準(zhǔn)的橢圓封頭，其壁厚采用與筒體相同的壁厚，即。 塔高計(jì)算：由化工設(shè)計(jì)可知：精鎦段填料高度為4.2m，提鎦段填料高度為3.5m，塔頂與回流段各為1m，塔底進(jìn)氣段為1m，裙座2m，因此總高為1+4.2+0.5+3.5+1+212.2m。塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算塔體重量載荷計(jì)算塔體重量載荷 內(nèi)件重量載荷查表可得填料單位重量載荷為7800N/m3，由工藝條件可知全塔填料高度為精鎦段

6、4.2m、提鎦段3.5m。篩板單位重量載荷為650N/m2，余隙系數(shù)0.96，由此可得內(nèi)件重量載荷： =0.33+0.3=0.63kN保溫層重量載荷保溫材料厚度，密度為300Kg/m3 平臺(tái)質(zhì)量載荷因該塔不適合于開人孔及手孔，故不使用平臺(tái)。物料重量載荷 由工藝條件可知：塔高為12.2m，余隙系數(shù)0.96，持液量a0.3 Q4=0.50.7850.4212.2887.69.810.960.31.92 kN裙座重量載荷 充水重量載荷 =1.532 kN附件重量載荷估取塔體操作時(shí)的重量載荷QH=Q1+Q2+Q3+Q4+Q7=16.222 kN塔體與裙座操作時(shí)重量載荷Q0=QH+Q5=17.832 k

7、N全塔最大重量載荷(水壓試驗(yàn)時(shí)塔的重量載荷最大)Qmax=Q1+Q2+Q3+Q5+Q6+Q7=16.912 kN全塔最小重量載荷(設(shè)備安裝時(shí)重量載荷最小)Qmax=Q1+Q2+Q3+Q5+Q7= 15.38 kN風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算全塔高分3段計(jì)算，各段的風(fēng)壓由下式計(jì)算： 風(fēng)壓載荷在任意截面II上，引起的風(fēng)彎矩可由下式計(jì)算： 段序0123取值依據(jù)段距02255101012. 2單位(m)K10.7K21.8q0(Pa)500fi0.780.781.01.15 【2】表A6hi(m)2351. 5計(jì)算段高度K3(m)0K4(m)0平臺(tái)數(shù)為0Def(m)0.6180.6180.6180.618Pi(

8、N)607.4911.11946.7671.6危險(xiǎn)截面取00，11截面，如圖所示，危險(xiǎn)截面上的風(fēng)彎矩為： 地震載荷與地震彎矩計(jì)算塔的H/Di=12.2/0.4=30.515，應(yīng)按下式計(jì)算： 截面00地震彎矩可由下式計(jì)算：對(duì)于圓筒直立設(shè)備，取C0.5， Q0是設(shè)備操作總重載荷，Q016.85kN，據(jù)【2】表A8可得，9級(jí)地震烈度則取max0.9，對(duì)于類場(chǎng)地，則0.3max0.27，由【1】圖99可查得，因此按下式計(jì)算： 又因?yàn)镠/Di=12.2/0.4=30.515，塔為柔性構(gòu)件，驗(yàn)算時(shí)取 截面11地震彎矩可由下式計(jì)算 式中，h是11截面距地面高，h2m，則：MEH=14.09 Nm又因?yàn)镠/D

9、i=12.2/0.4=30.515，塔為柔性構(gòu)件，驗(yàn)算時(shí)取MEH=1.25MEH=17.65Nm偏心載荷與偏心彎矩計(jì)算根據(jù)已知條件：me2000kg，e0.5m 最大彎矩計(jì)算 根據(jù) 同理可得塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核塔體與裙座連接處為11截面為危險(xiǎn)截面。塔體危險(xiǎn)截面(11)的各項(xiàng)軸向應(yīng)力計(jì)算塔體11截面抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校驗(yàn) 式中： 查得Q235-A在150時(shí)的因此塔底11截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。塔底11截面的抗拉強(qiáng)度校核式中： 故滿足抗拉強(qiáng)度條件。水壓試驗(yàn)時(shí)的塔體強(qiáng)度校驗(yàn) 水壓試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)滿足下式：取，塔體高度9.5m，取P0.095MPa試驗(yàn)水壓 結(jié)論安全充水后軸向應(yīng)力的

10、強(qiáng)度和穩(wěn)定條件為：式中：取，故上條件式引入各值：上述各項(xiàng)校核表明，塔底厚度，可以滿足整個(gè)塔體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求。裙座強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核裙座危險(xiǎn)截面取在座圈基底00截面設(shè)裙座厚度，厚度附加量C1mm，則裙座有效厚度00截面的軸向應(yīng)力計(jì)算操作時(shí)全塔重量引起的壓應(yīng)力： 風(fēng)載荷引起的00截面的彎曲應(yīng)力：裙座底部00截面的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性校核裙座材料采用16Mn鋼，查【1】表86得：即裙座出現(xiàn)失穩(wěn)前，材料已達(dá)到彈性極限，因此強(qiáng)度是主要制約因素。因此滿足強(qiáng)度及穩(wěn)定性要求。焊縫強(qiáng)度 此裙座與塔體采用對(duì)接焊，焊縫承受的組合拉應(yīng)力為：式中：為焊縫材料在操作溫度150的許用應(yīng)力，從【1】表88查得因此焊縫

11、強(qiáng)度足夠?；A(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑計(jì)算外徑內(nèi)徑混凝土基礎(chǔ)強(qiáng)度校核正常操作時(shí) 水壓試驗(yàn)時(shí) 式中Ra5.5MPa(查表得標(biāo)號(hào)為100的混凝土許用應(yīng)力)，因此混凝土基礎(chǔ)滿足強(qiáng)度要求結(jié)論：所選用的Db0，Dbi可行基礎(chǔ)的厚度計(jì)算 采用n=16個(gè)均布的地腳螺栓，將基礎(chǔ)環(huán)固定在地上，基礎(chǔ)環(huán)上筋板(設(shè)厚度)間的距離為：基礎(chǔ)環(huán)的外伸寬度為：兩筋板基礎(chǔ)環(huán)部分的長(zhǎng)寬比：查表得：基礎(chǔ)環(huán)采用的Q235-A， ，其厚度為： 可取地腳螺栓計(jì)算螺栓根徑計(jì)算 風(fēng)載時(shí)螺栓承受的最大應(yīng)力為： 地震載荷作用時(shí)承受的最大應(yīng)力： 取兩者的較大值，故取由于0，為拉應(yīng)力，設(shè)備可能翻倒，必須安裝地腳螺栓。若材料選用16Mn取，則螺栓根徑為 式

12、中n為地腳螺栓數(shù)，即n16。查表選用M24的地腳螺栓。螺栓座尺寸據(jù)地腳螺栓公稱直徑，查表可得螺栓座尺寸如下： d130mm，d236mm，S124mm，S212mm，h1300mm，l120mm，l1170mm，D1Db0130716-130586mm，b(Db0-Ds0)/2=(716-416)/2=150mm.。計(jì)算結(jié)果表名稱名義厚度n(mm)公稱直徑DN(mm)材料個(gè)數(shù)筒體8400Q235-A1封頭8400Q235-A2裙座840016Mn 1基礎(chǔ)環(huán)28外徑：716內(nèi)徑：116Q235-A1地腳螺栓2416Mn16參考文獻(xiàn)1董大勤，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20032詹長(zhǎng)福，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19923 蔡紀(jì)寧，張秋翔，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20004賈紹義，柴誠(chéng)敬，化工傳質(zhì)與分離過(guò)程，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001符號(hào)表符號(hào)名稱單位符號(hào)名稱單位P設(shè)計(jì)壓力MPa裙座底部截面彎矩NmH填料塔高度M裙座底部地震彎矩NmDi填料塔內(nèi)徑Mm塔體底部地震彎矩NmC1鋼板厚度負(fù)偏差mmMc偏心彎矩NmC2腐蝕裕量mme偏心距mmn塔體名義厚度mmQc偏心載荷Ne塔體有效厚度mmi