1、設(shè)計(jì)室安排,01、07班 東院 222教室 02、03班東院 223教室 04、05、06 、08班東院 156教室 答疑時間 14、15周 周二、四、六全天 點(diǎn)名、簽到、設(shè)計(jì)過程考核,化工過程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo) 設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì)的目的和意義 1. 綜合運(yùn)用化機(jī)基礎(chǔ)課程及其它相關(guān)課程的知識，并使之得到鞏固和深化； 2. 培養(yǎng)正確的工程設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的基本方法和步驟; 3. 熟悉常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的使用； 4. 訓(xùn)練機(jī)械制圖能力； 5. 培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。,二、設(shè)計(jì)任務(wù),（一）工藝條件 采用前面化工原理課程設(shè)計(jì)的工藝條件和計(jì)算結(jié)果。 （二）機(jī)械設(shè)計(jì)內(nèi)容 1. 確

2、定設(shè)計(jì)依據(jù) 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（繪制結(jié)構(gòu)草圖） 3.材料選擇 4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算） 5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭） 6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算 7. 繪制1號裝配圖一張 8. 編寫設(shè)計(jì)說明書,三、設(shè)計(jì)方法和步驟,1.設(shè)計(jì)依據(jù) 鋼制壓力容器 GB150 1998 及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1999 鋼制塔式容器 JB4710 2000 鋼制管殼式換熱器 GB151 1999,2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 塔盤結(jié)構(gòu),在設(shè)計(jì)說明書中，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖， 標(biāo)注形位尺寸。,3.材料選擇（要寫出選材理由和依據(jù)）,分析影響材質(zhì)的各種因素； 明確標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和選材原則； 確定出塔體、支座、

3、塔內(nèi)件、零部件的材質(zhì) （1）考慮壓力 （2）考慮溫度 （3）考慮介質(zhì)性質(zhì) 是否有毒、易燃、易爆 （4）考慮安全監(jiān)察、管理 屬幾類容器,4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算）,（一）計(jì)算步驟 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh ； （2）設(shè)定各截面處筒體有效壁厚Sei、封頭有效壁厚Seh 、裙座 殼有效壁厚Ses ； （3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險截面），計(jì)算各種載荷； （4）計(jì)算塔在各種載荷作用下的軸向應(yīng)力； （5）筒體和裙座危險截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 計(jì)算塔在多種載荷聯(lián)合作用下的組合軸向應(yīng)力，并應(yīng)滿足 相應(yīng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性條件。否則須重新設(shè)定壁厚，直至滿 足全部校核條件為止；

4、 （6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 （7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) （8）地腳螺栓計(jì)算,4.強(qiáng)度設(shè)計(jì)（強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算）,（二）計(jì)算方法 （1）按計(jì)算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh 確定設(shè)計(jì)參數(shù)（說明理由） Pc、 t、 、 C1、 C2 、 n。,筒體計(jì)算壁厚：,設(shè)計(jì)壁厚：,名義壁厚：,有效壁厚：,封頭計(jì)算壁厚： （標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭）,設(shè)計(jì)壁厚：,名義壁厚：,有效壁厚：,（2）設(shè)定塔各截面處的壁厚（若取等截面塔，則各截面處壁 厚相等）, 筒體名義壁厚Sni和有效壁厚Sei （可參照Se設(shè)定） Sei應(yīng)不小于Se 封頭名義壁厚Snhi和有效壁厚Sehi （可參照Seh設(shè)定） Sehi應(yīng)不小于Seh

5、裙座殼有效壁厚Ses ，Ses應(yīng)不小于6 mm；,（3）選取若干計(jì)算截面（包括所有危險截面） 計(jì)算各種載荷,質(zhì)量載荷計(jì)算,塔操作質(zhì)量：mo = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ mo5+ ma+ me 塔最大質(zhì)量： mmax = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ma+ mw+ me 塔最小質(zhì)量： mmin = mo1+ 0.2mo2+ mo3+ mo4+ma + me mo1 塔殼體和裙座質(zhì)量，kg； mo2 內(nèi)件質(zhì)量，kg； mo3 保溫材料質(zhì)量，kg； mo4 平臺、扶梯質(zhì)量，kg； mo5 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg； ma 人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，kg； mw 液壓試驗(yàn)時

6、，塔內(nèi)充液質(zhì)量，kg； me 偏心質(zhì)量，kg。, 塔殼體和裙座質(zhì)量 mo1,（1） 圓筒質(zhì)量m1,式中： Ho 塔體圓筒總高度（已由工藝計(jì)算求得） m,Di 、 Do分別為塔的內(nèi)、外直徑 m,鋼 材料的密度 kg/m3,（2）封頭質(zhì)量m2,根據(jù)封頭的公稱直徑DN和壁厚，查取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。,（3）裙座質(zhì)量m3,式中： Hs裙座高度 m,Di 、 Do分別為裙座的內(nèi)、外直徑 m,mo1 = m1 + m2 + m3, 塔內(nèi)件質(zhì)量 mo2,查化機(jī)基礎(chǔ)教材P236 表8-1 或課程設(shè)計(jì)教材P437 表9-21 得浮閥（或篩板）塔盤單位質(zhì)量 q kg/m2 則,人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 ma, 保溫材料

7、質(zhì)量 mo3, 平臺、扶梯質(zhì)量 mo4,qp 平臺單位質(zhì)量，150 kg/m2 ； B 平臺寬， 取B = 900 mm ； n 平臺數(shù)量，在每個人孔處安裝一個平臺； qF 籠式扶梯單位質(zhì)量，40 kg/m； HF 扶梯高度，根據(jù)塔高確定。, 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量 mo5,hL 塔盤上清液層高度 m （工藝設(shè)計(jì)確定） ho 塔釜深度 m （工藝設(shè)計(jì)確定）, 充水質(zhì)量 mw, 全塔操作質(zhì)量 mo, 全塔最小質(zhì)量 mmin, 全塔最大質(zhì)量 mmax, 將各段質(zhì)量載荷列表,塔段號,質(zhì)量, 地震載荷計(jì)算, 塔的自振周期計(jì)算,由課程設(shè)計(jì)P437表9-22查得： （設(shè)計(jì)地震烈度7級）,由表9-23查得 場地

8、土的特征周期：Tg = 0.3 (類場地土，近震。), 地震影響系數(shù), 結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)Cz = 0.5, 計(jì)算：當(dāng)H/D15，或 H20m 時，必須考慮高振型影響， 這時，地震彎矩按下式計(jì)算：, 計(jì)算危險截面的地震彎矩,0-0（基底）截面：,1-1（裙座人孔）截面：,2-2（筒體與裙座連接處）截面：,式中：h 計(jì)算截面距地面的高度，mm, 風(fēng)載荷計(jì)算, 風(fēng)力計(jì)算, 風(fēng)振系數(shù),由（9-26）式計(jì)算各塔段的風(fēng)振系數(shù)K2i，計(jì)算結(jié)果列于表中：,塔 段 號,項(xiàng) 目, 水平風(fēng)力計(jì)算,由式（9-25）計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力：,各段有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于表中,塔段號,項(xiàng) 目, 風(fēng)彎矩計(jì)算,0-0截面 ：,1

9、-1截面：,2-2截面：,（4）各種載荷引起的軸向應(yīng)力, 計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力1, 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力2,1-1截面：,0-0截面 ：,Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算,2-2截面：,最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3, 最大彎矩取下式計(jì)算值中較大者：,計(jì)算結(jié)果列表：, 各危險截面的3計(jì)算如下：,（5）筒體和裙座危險截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核,筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核, 強(qiáng)度校核, 筒體危險截面2-2處的最大組合軸向拉應(yīng)力, 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件：, 穩(wěn)定性校核, 筒體危險截面2-2處的最大組合軸向壓應(yīng)力, 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件：, 許用軸向壓應(yīng)力：,K 載荷組

10、合系數(shù)，取 K=1.2,裙座的穩(wěn)定性校核, 裙座危險截面0-0及1-1處的最大組合軸向壓應(yīng)力：, 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件：, 許用軸向壓應(yīng)力：,（6）筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核, 筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核, 由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力, 校驗(yàn)，是否滿足：, 由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力1, 水壓試驗(yàn)時,重力引起的軸向應(yīng)力2, 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3, 最大組合軸向拉應(yīng)力校核, 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件：, 最大組合軸向壓應(yīng)力校核, 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件：, 裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核, 水壓試驗(yàn)時，重力引起的軸向應(yīng)力2,Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計(jì)算, 由彎矩引起的軸向應(yīng)

11、力3, 最大組合軸向壓應(yīng)力校核, 校驗(yàn)，是否滿足穩(wěn)定性條件：,（7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì), 基礎(chǔ)環(huán)尺寸,取 Dob = Dis + (160400) （mm） Dib = Dis (160400) （mm）, 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核,取其中較大值,Zb 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm3,Ab 基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm2, 校驗(yàn)，是否滿足強(qiáng)度條件：,Ra 混凝土許用應(yīng)力，MPa,若選用75號混凝土，則 Ra = 3.5 MPa, 基礎(chǔ)環(huán)厚度,參見圖9-67（b），按有筋板時，計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb, 基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力，對低碳鋼取 =140MPa,計(jì)算力矩，Nmm/mm，取矩形板X、Y軸的彎矩Mx、My 中絕對值較大者，

12、Mx、 My按表9-29 計(jì)算,且 (Sb)n 12 mm,（8）地腳螺栓計(jì)算, 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力,取其中較大值,當(dāng) 時，塔設(shè)備自身穩(wěn)定，但應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的地腳 螺栓，以固定位置； 當(dāng) 時，塔設(shè)備必須設(shè)置地腳螺栓。, 地腳螺栓直徑,圓整后地腳螺栓的公稱直徑不得小于M24,d1 地腳螺栓的螺紋根部直徑，mm；,n 地腳螺栓個數(shù)，一般取4的倍數(shù)；,C2 腐蝕裕度，一般取3mm；,地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa,地腳螺栓材料一般選用Q235-A或16Mn， 對Q235-A， =147 MPa； 對16Mn， =170 MPa。, 在以上各項(xiàng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件后， 將塔的機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)

13、果列于表中。,5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭）,6. 開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算,等面積補(bǔ)強(qiáng)的設(shè)計(jì)方法,（1）計(jì)算有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 B 、 h1 、 h2,有效寬度,（3）計(jì)算可提供的補(bǔ)強(qiáng)面積 A1 、A2 、A3,A1 = (B d) (Se S) 2 (Sn.t C) (Se S) (1 fr),A2 = 2 h1 ( Sn.t St C ) fr + 2 h2 ( Sn.t C C2 ) fr,A3 = 按實(shí)際尺寸計(jì)算,（4）判斷是否需要另加補(bǔ)強(qiáng)面積,若 A1 + A2 + A3 A 則不需補(bǔ)強(qiáng) 若 A1 + A2 + A3 A 則需補(bǔ)強(qiáng),（5）若需補(bǔ)強(qiáng)，則計(jì)算另加補(bǔ)強(qiáng)面積 A4,A4 = A （ A1 + A2 + A3 ）,（6）根據(jù)A4選取標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)強(qiáng)圈，并使得A1 + A2 + A3 + A4/ A,7. 繪制1號裝配圖一張,8. 編寫設(shè)計(jì)說明書,設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容,一、前言 闡述 1.設(shè)計(jì)目的 2.設(shè)計(jì)