山東大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：乙醇水浮閥式精餾塔設(shè)計(jì)姓 名 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)過(guò)程裝備與控制工程年級(jí)2012級(jí)指導(dǎo)教師 唐委校宋清華2015年12月31日

山東大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程年級(jí)：2012級(jí)姓名 設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)（論文）題目 乙醇水浮閥式精餾塔設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)評(píng)定成績(jī)： 簽名： 年月日評(píng)閱評(píng)語(yǔ)評(píng)定成績(jī)： 簽名： 年月日答辯小組評(píng)語(yǔ)答辯成績(jī)： 組長(zhǎng)簽名： 年月日乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書目錄目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 IVAbstract V第一章緒論 -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)背景 -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù) -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù)概述 -1 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)任務(wù)書 -2 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)方案 -2 -\o"CurrentDocument"第二章塔總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -3 -\o"CurrentDocument"總體結(jié)構(gòu) -3 -\o"CurrentDocument"主體尺寸 -3 -塔高 -3 -（注：H指從基礎(chǔ)環(huán)到上封頭切線高度） -5 -\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)參數(shù)及材料指標(biāo) -5 -壁厚 -5 -2.3總結(jié) -6 -\o"CurrentDocument"第三章塔盤設(shè)計(jì)與校核 -7 -\o"CurrentDocument"塔盤型式設(shè)計(jì) -7 -\o"CurrentDocument"塔盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) -7 -\o"CurrentDocument"塔盤結(jié)構(gòu) -7 -浮閥 -7 -\o"CurrentDocument"受液盤 -7 -\o"CurrentDocument"排液孔 -8 -\o"CurrentDocument"降液板 -8 -入口堰 -8 -出口堰 -8 -\o"CurrentDocument"液封盤 -9 -\o"CurrentDocument"塔盤的校核 -9 -\o"CurrentDocument"塔盤載荷計(jì)算 -9 -塔盤邊板強(qiáng)度校核 -10 -\o"CurrentDocument"通道板的強(qiáng)度校核 -13 -總結(jié) -15 -\o"CurrentDocument"第四章塔設(shè)備的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與穩(wěn)定校核 -16 -\o"CurrentDocument"塔體載荷分析 -16 -\o"CurrentDocument"質(zhì)量載荷 -16 -\o"CurrentDocument"風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩 -19 -地震載荷 -22 -乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書TOC\o"1-5"\h\z偏心彎矩 -25 -\o"CurrentDocument"計(jì)算截面處載荷 -25 -將上述各截面的計(jì)算結(jié)果匯總于下表 -25 -最大彎矩 -26 -\o"CurrentDocument"筒體的強(qiáng)度及穩(wěn)定校核 -27 -\o"CurrentDocument"操作工況 -27 -液壓實(shí)驗(yàn) -29 -裙座殼體軸向應(yīng)力校核 -30 -裙座底部截面的校核 -30 -檢查孔中心截面的校核 -31 -本章小結(jié) -33 -第五章 塔附件設(shè)計(jì) -35 -\o"CurrentDocument"保溫層與保溫圈 -35 -保溫層 -35 -保溫圈 -35 -裙座 -35 -\o"CurrentDocument"裙座形式及材料 -35 -\o"CurrentDocument"裙座與封頭連接結(jié)構(gòu) -36 -\o"CurrentDocument"地腳螺栓座 -36 -排氣管 -36 -\o"CurrentDocument"塔底接管引出孔 -37 -塔頂?shù)踔?-37 -除沫器 -37 -\o"CurrentDocument"操作平臺(tái)與梯子 -38 -\o"CurrentDocument"操作平臺(tái) -38 -梯子 -39 -本章小結(jié) -42 -\o"CurrentDocument"第6章裙座強(qiáng)度校核 -43 -\o"CurrentDocument"基礎(chǔ)環(huán)強(qiáng)度校核 -43 -\o"CurrentDocument"基礎(chǔ)環(huán)尺寸 -43 -\o"CurrentDocument"基礎(chǔ)環(huán)強(qiáng)度校核 -43 -地腳螺栓座強(qiáng)度校核 -44 -筋板強(qiáng)度校核 -45 -\o"CurrentDocument"蓋板強(qiáng)度校核 -46 -\o"CurrentDocument"裙座與筒體對(duì)接焊縫強(qiáng)度校核 -46 -本章小結(jié) -47 -\o"CurrentDocument"第7章 開(kāi)孔及開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -48 -\o"CurrentDocument"開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -48 -\o"CurrentDocument"氣體出口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -48 -\o"CurrentDocument"氣體入口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -50 -\o"CurrentDocument"液體出口補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -52 -\o"CurrentDocument"人孔補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì) -54 -\o"CurrentDocument"接管及法蘭選型 -56 -II乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"本章小結(jié) -58-\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) -59-\o"CurrentDocument"謝辭 -60-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門，塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收、氣提、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中。而在這之中，浮閥塔因其優(yōu)良的性能成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的塔型之一。本次設(shè)計(jì)以《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》、NB47041-2014《塔式容器》、GB150-2011《壓力容器》、《塔設(shè)備》等為主要依據(jù)，綜合考慮設(shè)計(jì)條件對(duì)塔總體結(jié)構(gòu)、塔盤結(jié)構(gòu)、附件結(jié)構(gòu)、載荷分析、強(qiáng)度校核等幾個(gè)方面進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算；并繪制裝配圖和零件圖。關(guān)鍵詞：浮閥塔；設(shè)計(jì)；校核乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書AbstractThetowerequipmentisanimportantunitoperationequipmentinthechemicalindustry,oilrefining,pharmaceutical,foodandenvironmentalprotectionandotherindustrialsectors.Itiswidelyusedindistillation,absorption,extraction,gaslift,gaswashing,humidificationcoolingandotherunitoperations.Andinthis,thefloatvalvebecameoneoftoday,smostwidelyusedtowertypeduetoitsexcellentperformance.Thedesignmainlybasedonthe“ChemicalEquipmentDesignManual”,NB47041-2014“TowerContainer”,GB150-2011“PressureVessel”and“TowerEquipment,consideringthedesignconditionstodesignandcalculateseveralaspects,includingtheoverallstructureofthetower,thestructureoftray,hestructureofaccessory,loadanalysis,strengthcheckandsoon;anddrawassemblyandpartsdrawings.Keyword:Floatingvalvetower;design;check乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書第一章緒論本章主要對(duì)本次課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述，介紹設(shè)計(jì)的背景，給出并分析設(shè)計(jì)任務(wù)，確定設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)背景在化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門，塔設(shè)備是一種重要的單元操作設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收、氣提、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對(duì)整個(gè)裝置的生產(chǎn)，產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、成本以及環(huán)境保護(hù)、“三廢”處理等都有較大的影響。隨著石油、化工的迅速發(fā)展，塔設(shè)備的合理造型及設(shè)計(jì)將越來(lái)越受到關(guān)注和重視。浮閥塔是塔設(shè)備中應(yīng)用較多的一種類型，它是在20世紀(jì)50年代前后開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的，并在石油、化工等工業(yè)部門代替了傳統(tǒng)使用的泡罩塔，成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的塔型之一，并因具有優(yōu)異的綜合性能，在設(shè)計(jì)和選用塔型時(shí)常是被首選的板式塔。浮閥塔的優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)能力大，比泡罩塔提高20-40%；操作彈性大，塔板效率變化小；效率高，氣液接觸好，霧沫夾帶?。恢亓枯p,造價(jià)低，僅為泡罩塔的60-80%。設(shè)計(jì)任務(wù)本節(jié)對(duì)本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并以表格的形式給出了設(shè)計(jì)任務(wù)書。設(shè)計(jì)任務(wù)概述精餾塔設(shè)備設(shè)計(jì)包括工藝設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)兩部分，本次設(shè)計(jì)是在《化工原理課程設(shè)計(jì)》即工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)。依據(jù)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)及使用條件等，從制造、安裝、使用、檢修等出乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書發(fā)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)其強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等進(jìn)行校核，以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。設(shè)計(jì)任務(wù)書表1-1設(shè)計(jì)任務(wù)書內(nèi)輕1300mm精館段提慎段乙醉，水平埸壓力《表笠艇a0.S10.82'/相比重平均溫度f(wàn)」8293浮閥數(shù)料-的冷出塊領(lǐng)塔蹴Id7保溫材科巖福搭折問(wèn)理fmm)450（:人孔處700）保溫惇度lGOiiun塔頂氐力金儂0.8保溫層密度塔底壓力(煙)0.82材質(zhì)殼體塔京涌柱(m)2板IGInR.塔底工作壓力0.84封頭裙座16MnX;Q235-AF設(shè)計(jì)壓力典賒》。一。允許腐蝕裕度殼體2tmn設(shè)計(jì)溫度①)120板2mm封頭橢圓標(biāo)準(zhǔn)封頭(直邊三有皿心..壓力容器等級(jí)[弓瞬150mm裙巫息(mm)2rW堰長(zhǎng)設(shè)備估重參數(shù)降酒管與塔截面積之比6凝平臺(tái)教司人孔教.平臺(tái)寬：兆口皿(半圓形溟平臺(tái)重：150籠式扶梯：」。坨,mj更個(gè)平臺(tái)均件投影面積￡且=0石后.開(kāi)式扶梯：20kg;nij塔外附件重3卯崛當(dāng)?shù)刂粔簳r(shí)35J地震烈度8場(chǎng)地類型II類1.3設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)主要依據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》、NB47041-2014《塔式容器》、GB150-2011《壓力容器》、《塔設(shè)備》等進(jìn)行以下方面的設(shè)計(jì)：塔的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核、塔體載荷分析、塔體校核計(jì)算、塔設(shè)備零部件設(shè)計(jì)、地腳螺栓座校核計(jì)算、塔體開(kāi)孔與補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)等。下面將針對(duì)以上內(nèi)容逐章節(jié)展開(kāi)。乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書第二章塔總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要對(duì)塔的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，確定塔大致結(jié)構(gòu)，并參考《塔設(shè)備》、《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》等文獻(xiàn)確定塔的主體尺寸如塔高、壁厚等?？傮w結(jié)構(gòu)該設(shè)計(jì)主體塔的總體結(jié)構(gòu)如總裝圖所示，包括封頭、筒體、裙座、塔盤、塔附件、塔內(nèi)件、開(kāi)孔與接管等。主體尺寸封頭深度H封頭深度H=275mm直邊段高度h=25mmh塔高本條主要是根據(jù)《塔設(shè)備》等書確定塔、筒體等部分的高度。2.2.1.1封頭高度封頭為橢圓標(biāo)準(zhǔn)封頭。塔內(nèi)徑D廣1000mm，取直邊段高度為hh=25mm。由文獻(xiàn)［1,13?14］可知，封頭深度為Hh=DJA+hh=275mm，其結(jié)構(gòu)形式如圖2-1所示。乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書塔頂空間Ha塔頂空間Ha=1500mm人孔數(shù)目n=4塔板間距HT1=450mmHT2=700mm塔頂空間塔頂空間是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.2?1.5m。⑵此次設(shè)計(jì)中，塔頂空間取值為Ha=1500mm。塔底空間Hb塔底空間Hb=3000mm裙座高H=2000mm在塔頂空間、精餾段、進(jìn)料板處、塔底空間各布置一個(gè)人孔，即人孔數(shù)目裙座高H=2000mm塔板間距塔體總高H=16900mm根據(jù)設(shè)計(jì)條件可得，普通塔板間距為HT1=450mm，人孔處塔板間距為Ht2=塔體總高H=16900mm塔主體高Hz塔主體高Hz=10400mm塔底空間是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線處的距離。⑵由設(shè)計(jì)條件可得，塔底液柱高度為2000mm；塔底液面至最下層塔板之間留1?2m的間距，本次設(shè)計(jì)取為1375mm，則塔底空間高度為

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書Hb=(1375+2000—375)mm=3000mm[o[o]120=189MPaR廣345MPa由設(shè)計(jì)條件可得，裙座高為Hs=2000mm塔體總高筒體計(jì)算厚度5=2.81mm設(shè)計(jì)厚度5d=4.81mm名義厚度5n=6mm有效厚度5e=筒體計(jì)算厚度5=2.81mm設(shè)計(jì)厚度5d=4.81mm名義厚度5n=6mm有效厚度5e=5.7mm(注：H指從基礎(chǔ)環(huán)到上封頭切線高度)塔主體高H=［N—NF—1-(s—2)］Ht+(s—2)HP+HF=［23-1-1-(4-2)］x450+(4-2)x700+450=10400mm設(shè)計(jì)參數(shù)及材料指標(biāo)設(shè)計(jì)壓力匕=0.9MPa，設(shè)計(jì)溫度取"120C，塔底液柱靜壓力為0.02Mpa。由于0.02Mpa<5%X0.9Mpa,故液柱靜壓力可忽略不計(jì)。封頭計(jì)算厚度5=2.81mm設(shè)計(jì)厚度5d=4.81mm名義厚度5=8mm有效厚度5e=5.7mm根據(jù)設(shè)計(jì)條件，筒體和封頭材料均為16MnR(Q345R),由文獻(xiàn)［3,43］,封頭計(jì)算厚度5=2.81mm設(shè)計(jì)厚度5d=4.81mm名義厚度5=8mm有效厚度5e=5.7mm壁厚本條主要根據(jù)《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》等書確定筒體、封頭的壁厚。筒體壁厚由文獻(xiàn)［3,13?14］可知，焊接接頭系數(shù)可取^=0.85。由文獻(xiàn)，B類偏差固定負(fù)偏差為C1=0.3mm；由文獻(xiàn)［5,115］可知，乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書腐蝕裕量可取C2=2mm。筒體計(jì)算厚度為(2-1)5=.?pPi2[O]120-(2-1)=2.81mm筒體設(shè)計(jì)厚度為5產(chǎn)5+C2=4.81mm設(shè)計(jì)厚度加上厚度負(fù)偏差，并進(jìn)行圓整，取筒體名義厚度為5n=8mm筒體有效厚度，=5n-C1-C2=5.7mm2.2.3.2封頭壁厚焊接系數(shù)。=0.85，厚度負(fù)偏差C1=0.3mm，腐蝕裕量C2=2mm。封頭計(jì)算厚度為$ pDi5= 二 2[o]120。-0.5pc (2-2)=2.81mm封頭設(shè)計(jì)厚度5產(chǎn)5+C2=4.81mm設(shè)計(jì)厚度加上厚度負(fù)偏差，并進(jìn)行圓整，取封頭名義厚度為5n=8mm封頭有效厚度5g=5n-C1-C2=5.7mm2.3總結(jié)本章根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)給定的條件并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，確定了塔高、塔體壁厚等主體結(jié)構(gòu)尺寸，初步設(shè)計(jì)了塔的總體結(jié)構(gòu)。

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書第三章塔盤設(shè)計(jì)與校核本章主要是對(duì)塔盤型式及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和校核，并選取了相應(yīng)的塔盤附屬部件，主要參考的文獻(xiàn)有《塔設(shè)備》、《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》、GB150-2011《壓力容器》、NB/T47041-2014《塔式容器》、SH/T3088-2012《石油化工塔盤技術(shù)規(guī)范》等。塔盤板及降液板厚度t4mm塔盤型式設(shè)計(jì)塔盤板及降液板厚度t4mm由文獻(xiàn)［6,1034?1035］可知，塔徑為1000mmR00mm，故選用單液流程分塊式浮閥塔盤；塔盤材料無(wú)特別說(shuō)明，選用16MnR；塔盤板厚度為4mm，降液板厚度4mm。塔盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔盤分3塊本節(jié)主要依據(jù)《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》、GB150-2011《壓力容器》、NB/T47041-2014《塔式容器》、塔盤分3塊塔盤結(jié)構(gòu)整個(gè)塔盤分為1塊塔盤通道板（寬度450mm）、2塊切角塔盤邊板，共3塊。具有結(jié)構(gòu)見(jiàn)塔盤部件圖。F1Z-4B型浮閥浮閥F1Z-4B型浮閥為減少漏液，選用重閥；材料選用0Cr18Ni9；由文獻(xiàn)［7,2］可知，浮閥標(biāo)記為F1Z-4B，其基本參數(shù)如表3-1所示。表3-1F1Z-4B型浮閥標(biāo)記基本替胞踏板厚度皿尺寸twi材質(zhì)F1Z4B陶厚mmg4HLabcQCrlJZ32.716.510.25334.6受液盤

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書塔盤通道板長(zhǎng)度L塔盤通道板長(zhǎng)度L=660mm通道板提手L義B通道板提手L義B義H=120義20*50又稱為淚孔。為停工檢修時(shí)排液之用。為減小正常操作時(shí)對(duì)塔板效率的影響，此孔通常開(kāi)在塔盤的溢流堰附近，對(duì)受液盤、液封盤，不論其面積大小，至少應(yīng)開(kāi)設(shè)一個(gè)帆0的排液孔。據(jù)此在每個(gè)受液盤、液封盤上開(kāi)設(shè)兩個(gè)*10的排液孔，其定位尺寸見(jiàn)零件圖。降液板降液面積比塔盤面積>12%時(shí)采用傾斜式降液板，本設(shè)計(jì)中面積比為9.8%<12%，所以采用凹形受液盤，但仍采用垂直式式降液板。與塔體連接形式采用分塊式連接結(jié)構(gòu)：取降液板總高度h=460mm，因h>400mm，為便于通過(guò)人孔，采用分塊式連接結(jié)構(gòu)。降液板厚度取與塔盤板等厚，S=4mm。入口堰受液盤采用凹形受液盤，降液板高度比較大，為避免入口堰與見(jiàn)夜班間隙過(guò)小導(dǎo)致液流速度過(guò)大，不設(shè)入口堰。出口堰（1）橢圓形封頭壁厚出口堰形式出口堰形式采用可調(diào)（高度）式平堰。（2）出口堰板結(jié)構(gòu)尺寸

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書出口堰高度h=50mmw出口堰板高度H=124mm；取出口堰高度勺=5出口堰高度h=50mmw出口堰板高度H=124mm；出口堰板高度H1=124mm；出口堰板長(zhǎng)度與降液板等長(zhǎng)。液封盤（1）液封盤結(jié)構(gòu)形式液封盤結(jié)構(gòu)形式采用可拆連接結(jié)構(gòu)。（2）受液盤結(jié)構(gòu)尺寸受液盤厚度同樣取4mm，據(jù)前所述，液封盤上開(kāi)設(shè)兩個(gè)^10的排液孔。塔盤的校核塔盤載荷計(jì)算塔盤邊板面積少1二0」39m2，通道板面積2=0-297m2,塔盤板面積少=0.515m2根據(jù)SH/T3088-2012《石油化工塔盤技術(shù)規(guī)范》表5.4.1進(jìn)行計(jì)算1000N/m3均布載荷等于溢流堰高+50mm的水靜壓水柱高h(yuǎn)=hw+50=100mm塔盤上液層引起的集中載荷q1=pgh=1000x9.81x0.1=981Pa等于二倍溢流堰高的液相介質(zhì)靜壓 液相高度h=2hw=100mmq1=pgh=850x9.81x0.1=833.85Pa乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書塔盤板上100mm液相介質(zhì)靜壓q1=pgh=850x9.81x0.1=833.85Pa所以，qi取最大值1000pa塔盤板質(zhì)量載荷（均布載荷）塔盤板的質(zhì)量：PS\=7.85x103x4x10-3x0.575=18.055kg浮閥的質(zhì)量:32.7x10-3x57=1.8639kg卡子的質(zhì)量：15x141x10-3=2.115kg螺栓的質(zhì)量:16x52x10-3=0.832kg所以，mgq=-t—2A

T18.055+1.8639+2.115+0.8320.575x9.81=391.67N/m2安裝和檢修是，在塔盤中心半徑為r的小圓面積內(nèi)作用P1=1150N的載荷3.3.2塔盤邊板強(qiáng)度校核塔盤板的俯視圖如下圖（3-1）所示:圖3-1塔盤邊板-10-塔盤板的質(zhì)量：pSAT=7.85x103x4x10-3x0.5浮閥的質(zhì)量：2.7x10-3x57=1.8639kg卡子的質(zhì)量：x141x10-3=2.115kg螺栓的質(zhì)量：x52x10-3=0.832kg乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書A-A截面視圖如下（3-2）所示:圖3-2塔盤邊板將此塔盤板作為一個(gè)形狀如截面A-A，跨度為’1的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，校核操作條件下的應(yīng)力與撓度，以及安裝檢修的應(yīng)力。梁的截面由I、II和III三個(gè)矩形斷面組合而成。（1）確定截面A-A的中性軸位置》740321328740321328=55.75mm圖形面積F,mm2形心至y軸距離Z,mm靜矩S,mm2I93262932x62=57784II15658156x58=9048III24030240x30=7200總和工F:1328i￡F?Z=74032利用表中計(jì)算結(jié)果，求出截面A-A的中性軸）距軸V距離（2）截面A-A對(duì)軸）的組合慣性矩I，列表如下圖形心至）軸距離面積 萬(wàn)各截面對(duì)于與形a?F,F,mm2imm4）軸平行的自a,mmi身中性軸的慣性,I ,mm4矩ye「-11-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書IIIII62-55.7558-55.7530-55.756.252.25932156—25.7524036406.25789.75159125233x4312=1242.674x603—— IIIII62-55.7558-55.7530-55.756.252.25932156—25.7524036406.25789.75159125233x4312=1242.674x603—— =7200122a2?F=196331工I=73450.67yei由慣性矩平行軸原理求得組合慣性矩I=￡I+￡a2?F=73450.67+196331=269781.67mm4yei（3-4）⑶在操作條件下，塔盤板承受q1=1000N/m2的均布載荷和塔盤板自重q2=390.67N/m2塔盤板承受載荷:Q=(1000+390.67)x0.139=193.3N193.3——=0.293N/mm660（3-5）塔盤板中心處承受最大彎矩M塔盤板中心處承受最大彎矩M產(chǎn)生最大應(yīng)力0max和最大撓度f(wàn)maxMmax0.293x6602=Mmax0.293x6602=15953.85n?mm（2-6）omaxM maxIy?Z15953.85x55.75269781.67=3.30N/mm2<[01=189MPa（3-7）fmax5ql4fmax5ql45x0.293x6604384EI 384x2.09x105x269781.67y=0.013mm<[f]=3mm-12-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(3-8)(3-8)校核合格⑷檢修條件下，塔盤板在任一點(diǎn)承受1150N的集中載荷，塔盤板的受載如下圖（3-3）所示圖（3-3）塔盤載荷圖（3-3）塔盤載荷校核合格集中載荷：P=1150N均布載荷：Q=390.67x0.139=54.30N載荷集度：q―――0.0823N/mml1l集中載荷在2處產(chǎn)生最大彎矩：Mmax,PPl1150x660

4―189750N?mm（3-9）lMmax,PPl1150x660

4―189750N?mm（3-9）l4塔盤板自重在2處產(chǎn)生最大的彎矩:M-空-max,q80.0823x6602 ―4481.235N?mm（3-10）則最大彎矩為:M=MP+M=189750+4481.235—194231.235N?mm(3-11)校核合格3.3.3通道板的強(qiáng)度校核校核前將通道板簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁-13-校核合格660=1.47乙醇660=1.470.0843—0.0770a=0.0770+ P0.0843—0.0770a=0.0770+ P=0.4518+1.5—1.4

0.4872—0.4518x(1.47—1.4)=0.0821九二0.7890+1.5—1.4

0.8320-0.78901.5—1.4x(1.47—1.4)=0.4766x(1.47—1.4)=0.8191aaP九1.40.07700.45180.78901.50.04830.48720.8320b450查規(guī)范SHT3088-2012有如下表由插入法可知塔盤開(kāi)孔示意如下圖（3-4）：s「75mm，ss「75mm，s=75mm

2nd2 兀x392v=1— =1— =0.755塔盤板開(kāi)孔削弱系數(shù) 4S1S2 4X75X65操作工況下，通道板承受均布載荷（3-13）s1s275mm75mmq=q1+q2=1000+390.67=1390.67N/m2彎曲應(yīng)力為：-14-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書?obi 139067x0.452o=Pq—x10-6=0.47658< x10-6=V29.1MPa<[o1=189MPam vt2 0.755X(1.7<10-3)2(3-14)撓度:qb4 1390.67<0.452y=a =0.0821< <10-6=2.15mm<3mmvt2 0.755<(1.7<10-3)(3-15)校核合格總結(jié)本章對(duì)塔盤的型式與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)塔盤零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，最后對(duì)塔盤的載荷進(jìn)行了分析并進(jìn)行了校核，并且校核安全。-15-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書第四章塔設(shè)備的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與穩(wěn)定校核本章先是對(duì)塔體的各種載荷進(jìn)行分析計(jì)算，然后對(duì)筒體、裙座及其連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度與穩(wěn)定校核，對(duì)裙座各零部件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，主要參考的文獻(xiàn)有NB/T47041-2014《塔式容器》、《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》、GB150-2011《壓力容器》等。塔體載荷分析本節(jié)主要是對(duì)塔體所受的載荷和彎矩進(jìn)行分析計(jì)算，包括質(zhì)量載荷、風(fēng)載荷、地震載荷、偏心距、最大彎矩等，主要參考了NB/T47041-2014《塔式容器》、《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》等文獻(xiàn)。質(zhì)量載荷相關(guān)符號(hào)解釋如下：m01----塔體、裙座質(zhì)量m02 塔內(nèi)件質(zhì)量m03--—保溫材料質(zhì)量m04---操作平臺(tái)及扶梯質(zhì)量m05---操作時(shí)物料質(zhì)量ma 塔附件質(zhì)量mw---水壓試驗(yàn)充水質(zhì)量me 偏心質(zhì)量封頭、塔、體裙座質(zhì)量查JB/T4746—2002，每個(gè)封頭質(zhì)量為72.1kg。-16-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書塔體、裙座的質(zhì)量為：m=—^D2—D2L—2h)xp+2義72.1=3495.17kg01 4 。i Fe (4-1)塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量浮閥塔盤單位面積質(zhì)量為75kg/m2，總塔盤數(shù)為23,塔內(nèi)件— _m=75x23x—x12=1354.8kg質(zhì)量為：02 4保溫材料質(zhì)量封頭保溫層體積V'=2—[(D+S)2(D+3)-(D)2D+―[(D+25)2-D2]h3 3 2si4si2 4 4osio=2—[(等+100)2(1016+100)-(1016)2146+；[(1016+2x100)2-101&]x50=0.145m3(4-2)單個(gè)封頭保溫層質(zhì)量m3=V3p2=0-145x200=29kg。保溫層總質(zhì)量—m=-[(D+23)2-D2]Hp+2m'03 4osi oo2 3—=-[(1016+2x100)2-10162]x14900x200x10-9+2x29=1102.79kg(4-3)4.1,1.4平臺(tái)、扶梯質(zhì)量m04在塔體的人孔處安裝操作平臺(tái)，共4層，平臺(tái)寬B=1.2m，包角180°，平臺(tái)與保溫層間隙5=150mm，扶梯總高度HF=16.6m，距地面2m以上設(shè)計(jì)為籠式扶梯，qF1=40kg/m，2m以下為開(kāi)始扶梯，qF2=20kg/m，平臺(tái)重qp=150kg/m2-17-m0「3495.17kg021354.8kgm031102.79kg乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書m=一[(D+26+25+2B)2-(D+26+25)2]xnxqx^^，04 4osi osi p360b+2q +(H—2)qK一[(1016+2X100+2X150+2x1200)2-(1016+2x100+2x150)]x4x150x10x+2x20+(16.6-2)x40=3679.7kgF118Q360，m04二3679.7kg(4-4)4.1,1.5操作時(shí)塔式容器內(nèi)介質(zhì)質(zhì)量m05出口堰高h(yuǎn)w=50mm，塔板上液層高度h'=30mm，塔盤持液高度how=hw+h'。查國(guó)標(biāo)JB/T4746-2002《鋼制壓力容器用封頭》，Di=1000mm，標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭 V=0.1505m3一一 _m=p[N-D2h+—D2(2.00-0.25)+V]05LP4iow4i二850義(23兀 兀二850義(23兀 兀X—X12義0.08+—X12*1.75+0.1505);2524.57kg(4-5)m05=2524.57kg4.1,1,6人孔、接管、法蘭等附屬件質(zhì)量mam=3500Kgm=3500Kg偏心質(zhì)量meme=1000Kg取偏心質(zhì)量me—1000Kgme=1000Kgm水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量w一一m=[―D.2(16.9-2-2x0.25)+2V]xp一=(_x12x14.85+2x15.05)x1000=11964.16kg-18-(4-6)mw=11964.16kg乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書4.1.1.9各種工況下的質(zhì)量載荷塔在正常操作時(shí)的質(zhì)量m=m+m+m+m+m+m+m=19756.91kg（4-7）塔在水壓試驗(yàn)時(shí)的最大質(zhì)量m=m+m+m+m+m+m+m=2919.65kg（4-8）塔在停工檢修時(shí)的最小質(zhì)量m.=m+0.2m+m+m+m+m=16148.5kg（4-9）4.1.2風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩本條是對(duì)塔體所受風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的分析計(jì)算。塔高分段質(zhì)量m+m1367.092448.6732039.4142039.4152100.59m0200294.52589.04471.24m03029350.6350.6372.59m041822967.93967.931703.86m050111.31435.3534.1427.3mw0130.93927.03927.03979.400001000沿塔高將塔分為5段，從塔底部起，第1段為0?0.9m，第2段為0.9?2m，第3段為2?7m，第4段為7?12m，第5段為12m以上部分。各段數(shù)據(jù)如下表：表4-2塔高分段數(shù)據(jù)（kg）me-19-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書m0385.09610.975087.764481.085075.58mmax385.09630.577579.467893.989627.68mmin385.09499.673416.8443475.7845271.286塔段長(zhǎng)9001100500050005150l/度i塔段中心距地面距離45014504500950014575hi人孔/平臺(tái)數(shù)00112塔板數(shù)0051064.1,2,2塔的自振周期查標(biāo)準(zhǔn)GB.150.2--2011《固定式壓力容器》表B-13,在設(shè)計(jì)溫度（120℃）下，Q345的彈性模量Et=195000MPa，由jb4710-2005《鋼制塔式容器》公式有T=90.33HT=90.33H1\Et5D3ei=90.33x17150x16657.05*17150x10-3=0.785s

195000x5.7x10003(4-10)T1=0.785s4.1.2.3水平風(fēng)力計(jì)算塔第i段所受的水平風(fēng)力ei(4-11)（1）（1）（2）基本風(fēng)壓q0=350Pa高度變化系數(shù)查表得各段高度變化系數(shù)如下：因設(shè)備安裝在城市郊區(qū)，故地面粗糙度類別為查表得各段高度變化系數(shù)如下：因設(shè)備安裝在城市郊區(qū)，故地面粗糙度類別為B類。各段距地面高度（頂端）H面高度（頂端）H=0.9mH=2m=12m，-20-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書H5=17.15m查風(fēng)壓高度變化系數(shù)表，由內(nèi)插法可得:f-1.00f-1.00f-1.056 f5=1.19（3）體型系數(shù)K1對(duì)西昌的圓柱形塔體結(jié)構(gòu)，體型系數(shù)K1-0.7K乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書H5=17.15m查風(fēng)壓高度變化系數(shù)表，由內(nèi)插法可得:f-1.00f-1.00f-1.056 f5=1.19（3）體型系數(shù)K1對(duì)西昌的圓柱形塔體結(jié)構(gòu)，體型系數(shù)K1-0.7K1-0.7（4）風(fēng)振系數(shù)對(duì)塔高H?20m的塔設(shè)備，取K2i=上70（5）塔設(shè)備迎風(fēng)面的有效直徑Dei籠式扶梯與塔頂管線布置成180°，則D=D+2b+K+K+d+2beioisi3 4opi(4-12)D-1016mmoi塔設(shè)備段等徑Dor1016mm各段保溫層的厚度=0.1m塔頂管線外徑do-0.4m管線保溫層的厚度籠式扶梯的當(dāng)量寬度-0.4m2￡A 2義0.5 1操作平臺(tái)的當(dāng)量寬度（4-13）b=0.1md-0.4mob.=0.1m-0.4m所以，K4-1=0，K4-24-55.15D-1.016+2*0.1+0.4+0+0.4+2*0.1-2.216me1-1.016+2*0.1+0.4+0+0.4+2*0.1-2.216mDe3-1.016+2*0.1+0.4+0.2+0.4+2*0.1-De3-1.016+2*0.1+0.4+0.2+0.4+2*0.1-2.416m-21-

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書D=1.016+2*0.1+0.4+—+0.4+2*0.1=2.604me5 5.15 (4-14)所以各段風(fēng)力為：p1=K1K21f1q011D1=0.7*1.7義1義350*0.9*2.216=830.67Np2=K2K22f2q012D2=0.7*1.7義1義350*1.1*2.216=1015.26Np3=K3K23f3q013D3=0.7*1.7義1義350義5*2.416=5031.32Np4=K4K24f4q014D4=0.7*1.7*1.056義350義5*2.416=5313.07Np5=K5K25f5q015D5=0.7*1.7*1.19義350*5.15*2.604=6646.76NM0-M0-0w=171837.56N?m4.1.2.4風(fēng)彎矩（1）0-0截面風(fēng)彎矩M0-0=p寸+p(1+-2)+p(1+1+f)+p(1+1+1+-4)+p(1+1+1+1+~5)w12 212 3122 41232 512342=83067x045+101526x(0.9+0.55)+503132x(0.9+1.1+2.5)+531307x(0.9+1.1+5+2.5)+664676x(0.9+1.1+5+5+2.575)=17183756N?=17183756N?m(4-16)M1-1w=155257.99N?m（2）I-I截面風(fēng)彎矩M1-1=p4-+p(1+t)+p(1+1+4w22 322 4232=101526x0.55+503132x(1.1+2.5)+531307x(1.1+5+2.5)+664676x(1.1+5+5+2.575=15525799N?mMn-nw=Mn-nw=136009332N?m(3)II-II截面風(fēng)彎矩Mn-n=pL+p(1+L)+p(1+1+L)w32 43 2 53 4 2=5031.32x2.5+5313.07x(5+2.5)+6646.76x(5+5+2.575)（4-18）=136009.332N（4-18）4.1.3地震載荷4.1.3.1水平地震力此處不再計(jì)算水平地震力，在計(jì)算地震彎矩時(shí)可以用其他方-22-

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書法進(jìn)行。4.1.3.2垂直地震力地震烈度為8級(jí)的塔式容器應(yīng)考慮上下兩方向的垂直地震力。垂直地震力影響系數(shù)的最大值（4-19）塔設(shè)備的當(dāng)量質(zhì)量m=0.75m=0.75x16657.05=12492.79kgeq塔式容器底截面處總的垂直F0-0（4-19）塔設(shè)備的當(dāng)量質(zhì)量m=0.75m=0.75x16657.05=12492.79kgeq塔式容器底截面處總的垂直F0-0=a mg=0.104x12492.79x9.81=12745.64NV vmaxeq把塔設(shè)備分為五段，n=5,如下圖(4-1)所示:（4-20）l-QL-TiII5二號(hào)三圖4-1塔體分段圖聶一W:u_=3=E—q任意質(zhì)量，處所分配的垂直地震力為F=mhF0-0(i=1、2、…、n)Vi V（4-21）乙mhkkk（4-21）每段的垂直地震力如下表所示：表4-3垂直地震力分段12345各段質(zhì)38561504450量mi(kg).090.9787.7681.0875.58質(zhì)心高0.41.44.59.514度hi(m)55.575-23-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書mh17388iimh17388ii.295.91FV(N)15.80.7237￡mhkkk=122 42 73894.92 570.26 976.58140500.9620 38 6776.93 61.79 10.844.1.3.3地震彎矩設(shè)計(jì)溫度為120,查GB150-2011《固定式壓力容器》第2部分GB150.2-2010附錄B表B-13，Q345R的彈性模量Et=195000MPa。塔的基本自振周期T1mH 16657.0517150T=90.3H—0——x10-3=90.33<17150<,, x10-3=0.7851 \Et5D3 Y195000c5.7x1000ei(4-22)本設(shè)計(jì)，塔所在地區(qū)為北京東城，場(chǎng)地類型為n類，地震烈度為8級(jí)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g,根據(jù)GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A得設(shè)計(jì)地震為第一組，查NBT47041-2014《塔式容器》表9得場(chǎng)地土的特性周期Tg=0.35。根據(jù)NBT47041-2014《塔式容器》取一階振型阻尼比'1=0.01八八 0.05-。 八八0.05-0.01 1?Y=0.9+ ^=0.9+ =1.01則衰減指數(shù) 0.3+6。1 0.3+6x0.01 (4-23)叩=1+阻尼調(diào)整系數(shù)叩=1+阻尼調(diào)整系數(shù)2 -t—=1+ =1.4170.08+1.6。1 0.08+1.6x0.01(4-24)地震烈度為8級(jí)，查NBT47041-2014《塔式容器》表8得地震影響系數(shù)的最大值amax=0.16，則按第一階振型計(jì)算的地震影響a系數(shù)(Ta系數(shù)(TY港naT2max(0.35V。1 x1.417x0.16=0.1010.785)(4-25)塔體分段如圖4-1所示，總塔高H=17150mm=17.15m,塔的危險(xiǎn)截面為裙座底端截面0-0截面，裙座上檢查孔截面I-I截面，裙座與筒體的焊接截面n-n截面。各截面據(jù)地面的距離分別為-24-

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書H0=0,H1=900mm=0.9m,H2=2000mm=2m.H17150二H17150二 因?yàn)镈1000=17.15>15,故需要考慮高振型影響，查NBT47041-2014《塔式容器》計(jì)算各截面的地震彎矩如下：0-0截面16 16 M0-0=1.25M0=1.25<16amgH=1,25<16x0,1O<16657.059.81x17.15=1,6x1C5N-mE E1 3510 35(4-26)I-I截面Mi-i=1.25Mi-i=1.25<%m0g(10H3.5-14H2.5H+4H3.5)e e1 175H2.5 1 18x0.10x16657.05x9.81=1.25x (10x17.153.5—14<17.152.5x0.9+4x0.93.5)=1.484x105N-m175x17.152.5(4-27)II-11截面8amgMn-n=1.25Mn-n=1.25x 1mg(10H3.5-14H2.5H+4H3.5)e e1 175H2.5 2 2=1.25x8x=1.25x8x0.10x16657.05x981175x17.152.5(10x17.153.5-14x17.152.5x2+4x23.5)=1.34x105N-m(4-28)Me=4905N?m4.1.4偏心彎矩取偏心距l(xiāng)=500mm，偏心彎矩(4-29)M=mgl=1000x9.81x0.5=4905N(4-29)4.1.5計(jì)算截面處載荷將上述各截面的計(jì)算結(jié)果匯總于下表截面風(fēng)彎矩Mw地震彎矩Me偏心彎矩Me0-01.72x105N?m1.6x105N?m-25-

I-I乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書I-I1.55義105N?m 1.48義105N?m 4.91義103N?mII-II1.36義105N?M1.34義105N?m4.1.6最大彎矩4.1,6,1正常操作或停工檢修工況M計(jì)算截面處最大彎矩（1）0-0截面JM+M

max=IM+II-II1.36義105N?M1.34義105N?m4.1.6最大彎矩4.1,6,1正常操作或停工檢修工況M計(jì)算截面處最大彎矩（1）0-0截面JM+M

max=IM+0.25Me+Me取大值M0-0=<

maxM0-0+M0-0=1.72x1企+4.91x103=1.77x1企N?m

w eM0-0+0.25M0-0+M0-0=1.6x16+0.25x1.72x16+4.91x18=2.08x18N?mM0-0=2.08x105N?mmax（4-30）（2）I-I截面I Mi-i+Mi-i=1.55x105+4.91x105=1.60x105N?mMI-I=w wemaxIMI-I+0.25MI-I+MI-I=1.48x105+0.25x1.55x105+4.91x1S=1.92x105N?mMi-i=1.92x105N?mmax（4-31）（3）II-II截面Mn-n=maxMn-n+Mn-n=1.36x105+4.91x18=1.41x105N?mMn-n+0.25Mn-n+Mn-n=1.34x105+0.25x1.36x105+4.91x103=1.73x105N?mMn-n=1.73x105N?mmax（4-32）4.1.6.2液壓試驗(yàn)取最大彎矩M=0.3M+Mmax（4-33）M0-0max=2.08x105N?mMi-imax=1.92x105N?mMn-nmax=1.73x105N?m液壓試驗(yàn)時(shí)，各截面最大彎矩:M0-0'=0.3M0-0+M=0.3x1.72x105+4.91x103=0.57x105N?mmaxMi-i'=0.3Mi-i+M=0.3x1.55x105+4.91x103=0.51x105N?mmax w eMn-n?=0.3Mn-n+M=0.3x1.36x105+4.91x103=0.46x105N?m-26-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書將上述結(jié)果匯總與下表:工況 0-0 I-I II-II正常操作及停工檢修2.08x105N?m1.92x105.N?m1.73x105N?m液壓試驗(yàn)0.57x105N?m0.51x105N?m0.46x105N?m4.2筒體的強(qiáng)度及穩(wěn)定校核本節(jié)是對(duì)塔體各部分包括筒體、裙座、筒體與裙座連接處在操作工況和液壓試驗(yàn)情況下的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核。4.2.1操作工況本條是對(duì)筒體在操作工況和液壓試驗(yàn)情況下的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核。由內(nèi)壓引起的軸向應(yīng)力?！? 480.9x1000……八 二39.47MPa4x5.7（4-34）由重力和垂直地震力引起的軸向應(yīng)力，根據(jù)JB47108-27mn-ng±Fn-non-n=—0 ^——2 兀D8ieII-II截面以上塔設(shè)備承受的質(zhì)量（4-35）mn-n=m+m+m=5087.76+4481.08+5075.58=14644.42kg0 30 40 50（4-36）II-II截面以上的地震力Fn-n=FV3+FV4+FV5=2076.93+3861.79+6710.84=12649.66kg（4-37）-27-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書mn-ng±Fn-n2 nD8(8.02mn-ng±Fn-n2 nD8(8.02±0.71)MPa（4-38）最大彎矩引起的軸向應(yīng)力Mn-non-nMn-non-n=—max——3 ^Q—D284le一1.73x105-x103=38.64MPa兀-x10002x5.74(4-39)校核合格許用軸向拉應(yīng)力，（4-40）K=1,2K[o卜。=1.2x189x0.85=192.78MPa,（4-40）對(duì)內(nèi)壓塔式容器on-n-on-n+on-n=39.47-(8.02-0.71)+38.64=70.8<19278=K[o]，。1 2 3校核合格。 (4-41)許用軸向壓應(yīng)力查JB47108-29[o]1[O卜”〔KB取小者0.0940.094x5.7500=0.0940.094x5.7500=0.00107=1.07x103校核合格(4-42)查GB150《固定式壓力容器》圖4-4得B=120MPaK[o]，=226.8MPa[o]=<（4-43）(4-44)cr KB=144MPa（4-43）(4-44)[o]=144MPa最大組合壓應(yīng)力，on-n+on-n=(8.02+0.71)+38.64=47.37<144=[o]2 3 cr校核合格。-28-

乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書4.2.2液壓實(shí)驗(yàn)水壓試驗(yàn)所加壓力P=水壓試驗(yàn)所加壓力P=1.25P=1.125MPa(4-45)水壓試驗(yàn)引起的軸向應(yīng)力PDon-n=/PDon-n=/_二=

t1 4se1.125義1000 =49.34MPa4義5.7（4-46）mgon-n=-max-重力引起的軸向應(yīng)力（4-47）T2 兀DS重力引起的軸向應(yīng)力（4-47）ieII-II截面以上塔設(shè)備液壓試驗(yàn)時(shí)承受質(zhì)量mn-n=mTmaxmax-(m+m)-(m)-(m)01 021,2041,2e1,2（4-48）（4-48）=26096.64-(367.09+448.67)-(18+22)-(0+0)=25240.88kgon-n=T2mg25240.88*9.81 max-兀DSie兀義1000義5.7=13.83MPa（4-49）最大彎矩引起的軸向應(yīng)力on-n=T30.46X10on-n=T3 =10.28MPa兀-x10002x5.7（4-50）4（4-50）（1）軸向拉應(yīng)力校核[o]cr=0.9Ri。=0.9x345x0.85=263.93MPa筒體的強(qiáng)度滿足要求o口-口-o口-口+o口-口=49.34-13.83+10.28=45.79MPa<26393Mpe[o]T2T3cr（4-51）校核合格。（2）軸向壓應(yīng)力校核[。]crB=120MPaQ9勺:310.5MPa取小值，"L二120MPa(4-52)on-n+o口-口=13.83+10.28=24.11MPa<120MPa=[o]cr（4-53）綜合以上計(jì)算結(jié)果，筒體的強(qiáng)度滿足要求。-29-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書4.3裙座殼體軸向應(yīng)力校核裙座底部截面的校核裙座名義厚度="有效厚度二”二心二一匚一七二三—二一二三二 ”二5。 （4-54）F4士且 ntA= =—X3,7=0,0010716裙座殼為圓形，則三；々； 。（4-55）查GB150-2011圖4-5得三二二SM.操作工況時(shí)軸向許用應(yīng)力，WcrKB=1.2X115=138MPa

K[^=1,2X147=176AMPa.取回==133MPa（4-56）液壓試驗(yàn)時(shí)軸向許用應(yīng)力，_（ B=USMPa匚「=109川以=09X235=21l.^AfPa 取團(tuán)士=llSMPa（4-57）0-0截面（裙座底部截面）0-0截面的抗彎截面系數(shù)校驗(yàn)合格=二丈2占上=二x100YX5.7=4477X1。6mmm , 、二一二 （4-58）0-0截面的面積校驗(yàn)合格-30-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書;二二一二二-1=一二二二S：二二？二二、「, （4-59）操作工況M匕加(陽(yáng)+匕卜口 2.08K105 116657j05X9,8141274-5.64Zst)力晶4.477X10￡ 1.791X104=56.29MPa(4-60)小于許用應(yīng)力向「二二三"”二；校驗(yàn)合格。水壓試驗(yàn)X103+26096.64X9.811.791X104_X103+26096.64X9.811.791X104- 4.477X106=28.45AfPa（4-61）小于許用應(yīng)力四二二二小??；校驗(yàn)合格。綜上，裙座底截面滿足強(qiáng)度要求。4.3.2檢查孔中心截面的校核計(jì)算截面如下圖（4-2）所示:-31-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書圖4-2檢查孔裙座上設(shè)置兩個(gè)A型檢查孔，相關(guān)尺寸如下:—250mm,i?cl—450mm,取 —10mmo加強(qiáng)管面積；二二二?二二二二匚二二E二二加一二裙座殼截面面積4nl=—以(哈+2行m然曬—AJ二環(huán)X1000X5.7-2X[(10+2X10)X10-5000]=2.731X104mm2(4-62)裙座殼的抗彎截面系數(shù)=1.273X106mm3(4-63)-32-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書江「6 ■TT Zj .=1x1000zX5.7-2X650X1000Xy-1.273X10）-4.458X106m7n3（4-64）操作工況/必七印:%一%一,\ 1.92X10& ,1S255.39X9.81+12729.93/4-458X106 2.731X104=49,01AfPft（4-65）小于許用應(yīng)力校驗(yàn)合格。水壓試驗(yàn)1喈7嘰?m由］\Zjm 用加J0.3X1.55X1O5+6867口25692.09X9.81= z X1034 -445ax 2.731X10+=2230MPa（4-66）小于許用應(yīng)力：，二二'MJ；校驗(yàn)合格綜上檢查孔截面強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足要求。4.4本章小結(jié)本章對(duì)塔體所受的質(zhì)量載荷、風(fēng)載荷、地震載荷、偏心載荷進(jìn)行分析計(jì)算，并計(jì)算出各種載荷對(duì)危險(xiǎn)截面的彎矩。進(jìn)而對(duì)塔體的三個(gè)危險(xiǎn)截面在各種工況下進(jìn)行-33-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書強(qiáng)度校核，通過(guò)校核，所設(shè)計(jì)的塔滿足強(qiáng)度要求。-34-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書第五章塔附件設(shè)計(jì)本章主要對(duì)塔的零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型。其中零部件包括：保溫層、保溫圈、裙座、塔頂?shù)踔?、除沫器、操作平臺(tái)和梯子等。保溫層與保溫圈保溫層塔內(nèi)操作溫度大于環(huán)境溫度，且不允許塔壁散熱或防止高溫塔壁燙傷人體，塔體需設(shè)置保溫層。從設(shè)計(jì)中可知應(yīng)設(shè)置保溫層。保溫層材料選用巖棉，厚度為5就=100mm，密度為200kg/m3。保溫圈為支撐保溫層，塔體上須設(shè)置保溫支持圈。保溫圈材料選用Q235A，單個(gè)保溫圈由幾個(gè)環(huán)塊組成，具體尺寸見(jiàn)零件圖。保溫圈與塔體直接焊接，類型分為塔頂保溫圈、塔體保溫圈及塔底封頭保溫圈三類。塔頂保溫圈置于塔頂距封頭焊縫一定尺寸處（見(jiàn)零件圖）；塔體保溫圈最底層置于裙座與封頭焊縫線以下400mm處，之間各塊間距3~3.5m。裙座裙座形式及材料裙座采用圓筒形裙座結(jié)構(gòu)，材料選用Q235-AF。-35-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書裙座與封頭連接結(jié)構(gòu)連接形式采用焊接連接，接頭形式采用對(duì)接接頭，焊縫為全焊透連續(xù)焊，且與塔底封頭外壁圓滑過(guò)渡。連接處尺寸裙座內(nèi)徑和厚度均與殼體相等，Dis=1000mm，dns=8mm。裙座頂部到底封頭切線的距離：查《NBT47041-2014塔式容器》，取h=39mm。地腳螺栓座地腳螺栓座形式地腳螺栓座形式采用外螺栓結(jié)構(gòu)形式，包括有筋板、蓋板、墊板等零件。地腳螺栓座結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)《SHT3098-2011石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范》，選用A型地腳螺栓座，結(jié)構(gòu)尺寸如下：表5-1地腳螺栓座尺寸(mm)螺栓規(guī)格ABC(D)L3LLsL4d2d3d42576(2301613M36X4000)851622160080395050排氣管裙座上端與底封頭對(duì)接焊縫以下400mm高度內(nèi)設(shè)置有保溫層，因此，應(yīng)在裙座上設(shè)置排氣管。查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-22,排氣管規(guī)格選用力89x4鋼管，數(shù)量為2。排氣管中心至裙座筒體上端距離H2=b2+dsi；查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-23，取封頭參數(shù)b2=220mm，H2=320mm。-36-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書塔底接管引出孔塔體底封頭處液體出口接管需伸出裙座殼壁外，故應(yīng)在裙座上設(shè)置引出孔。查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-24,引出管規(guī)格為①1084,引出孔規(guī)格?、?13X8（引出管不保溫）。查《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》表11-25,取引出孔中心至封頭切線高度H=900mm,在介質(zhì)溫度6=120℃）下，取支撐板與引出管間隙C=2mm。塔頂?shù)踔鶕?jù)起吊載荷重量和塔徑，選用HG/T21639《塔頂?shù)踔窐?biāo)準(zhǔn)化吊柱，最大起吊載荷，取W=500kg［10］。綜上，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，選用塔頂?shù)踔鶚?biāo)記為［11］：塔頂?shù)踔鵊=500S=1200HG/T21639-2005吊柱材料選用20號(hào)無(wú)縫鋼管。除沫器除沫器選用絲網(wǎng)除沫器。根據(jù)人孔設(shè)置在除沫器下方的條件，采用下裝式除沫器，氣液過(guò)濾網(wǎng)型式采用SP型。絲網(wǎng)及格柵、支撐件材料均選用Q235A。根據(jù)塔內(nèi)徑，查HG/T21618-1998《絲網(wǎng)除沫器》表5.0.1.6,將絲網(wǎng)除沫器主要外形尺寸列于表5-2［12］：表5-2絲網(wǎng)除沫器主要外形尺寸/mm公稱直徑DN H H1 D1000 150 226 920-37-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書其標(biāo)記為：HG/T21618絲網(wǎng)除沫器X1000-150SPQ235A/Q235A操作平臺(tái)與梯子操作平臺(tái)依據(jù)GB4053.3-2009選擇防護(hù)欄桿和平臺(tái)鋼材為Q235-B。塔外徑Do=1000mm，根據(jù)HG/T21543-2009，塔周圍平臺(tái)有1000mm、1200mm兩種寬度。查SHT3098-2011石油化工塔器設(shè)計(jì)規(guī)范，取平臺(tái)寬度W=1200mm。因?yàn)樗獠贾?00mm保溫層，取平臺(tái)內(nèi)邊緣距塔壁150mm。平臺(tái)標(biāo)高：平臺(tái)距人孔中心線800mm。鋪板采用6mm厚花紋鋼板。根據(jù)HG/T21543-2009,每1.4m2左右鋼板上鉆^17mm小孔，以利于排水。取每塊鋪板鉆一個(gè)孔。采用在托梁中部設(shè)置一道60x6加勁板。據(jù)HG/T21543-2009表6,5-1塔周圍圓形鋼平臺(tái)托臺(tái)選用表（二）XTJ-12-2b選取平臺(tái)托架為懸臂式托架。依據(jù)GB4053.3-2009因?yàn)槠脚_(tái)高度在2m和20m之間，取欄桿高度1050mm。采用L50X5立柱，依據(jù)GB4053.3-2009立柱間隙不大于1000mm。1850x3」4+2=2904.5mm，取平臺(tái)外圓形邊緣立桿5根。依據(jù)HG/T21543-2009扶手采用^38x2.5鋼管。依據(jù)GB4053.3-2009取在扶手和腳踢板之間設(shè)置2道中間欄桿選擇30x4的扁鋼。欄桿與上下間隙不應(yīng)小于500mm。依據(jù)HG/T21543-2009取從上至下間隙為350、300、390。腳踢板采用一100x5規(guī)格。-38-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書依據(jù)GB4053.3-2009因?yàn)樾枰潘∧_踢板與平臺(tái)間隙6mm。5.5.2梯子直梯設(shè)計(jì)依據(jù)HG/T21543-2009每個(gè)直梯段長(zhǎng)度小于8米，支撐點(diǎn)間距小于等于3米，取2米。（1）開(kāi)式段依據(jù)GB4053.1-2009材料為Q235-B直梯第一踏棍距基準(zhǔn)面400mm，相鄰踏棍間距300mm，直徑^20mm；梯梁L63X6間距500mm；直梯高2000在，底部和1000處設(shè)置承撐。（2）籠式段護(hù)籠采取圓形結(jié)構(gòu)，直徑取700mm；護(hù)籠取5根立桿間距相等選用一40x5規(guī)格；水平籠箍選用一50x5規(guī)格，垂直間距取600mm；護(hù)籠頂欄^38x2.5鋼管；依據(jù)護(hù)籠底部距離地面不小于2100mm，取2100mm。梯子的校核-39-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書圖5-1梯子將踏棍簡(jiǎn)化為兩端固定的梁，如圖（5-2）其中L=500一2*63=374mmP1圖5-2踏棍受力-40-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書其中點(diǎn)撓度公式為PLw= 192EI （5-1）依據(jù)GB4053.1-2009踏棍設(shè)計(jì)載荷按在中點(diǎn)承受P=1kN垂直集中載荷計(jì)算。其中點(diǎn)撓度不得超過(guò)踏棍長(zhǎng)度的1/250。踏棍材料選擇Q235B，直徑為20mm。其在20℃下的彈性模量E=2.06*105MPa。九D4I二—圓形踏棍的 64，其中踏棍直徑D=20mm，則為168mm。依據(jù)GB4053.1-2009踏棍設(shè)計(jì)載荷按在中點(diǎn)承受P=1kN垂直集中載荷計(jì)算。其中點(diǎn)撓度不得超過(guò)踏棍長(zhǎng)度的1/250。w=0.168*10-3m<L/250=0.374/250m=1.496*10-3m（5-2）梯子強(qiáng)度的校核：兩端固定梁的彎矩簡(jiǎn)圖如圖（5-3）圖5-3梁彎矩圖-41-乙醇-水精餾浮閥塔設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書TOC\o"1-5"\h\z1__ M\o"CurrentDocument"M=-FL 0 =嚴(yán)其中最大彎矩max8 ;最大正應(yīng)力max 鄧Z，圓形截M 1000*0.374/8\o"CurrentDocument"O=——max= 氏（5-3）則max叱0.023兀