塔设备机械设计说明

第5章塔设备设计5.1 塔设备的分类和总体结构5.1.1 塔设备的分类塔设备的分类方法很多。

按单元操作可分为精料塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等；最常用的是按塔的内件结构分为板式塔(图5-1)和填料塔(图5-2)两大类。

板式塔和填料塔的特点见表5-l。

表5-1 塔的主要类型及特点5.1.2 塔设备的总体结构塔设备的总体结构均包括：塔体、内件、支座及附件。

塔体是典型的高大直立容器，多由筒节、封头组成。

当塔体直径大于800mm时，各塔节焊接成一个整体；直径小的塔多分段制造，然后再用法兰连接起来。

内件是物料进行工艺过程的地方，由塔盘或填料支承等件组成。

支座常用裙式支座。

附件包括人、手孔，各种接管、平台、扶梯、吊柱等。

图5-1 板式塔1—吊柱；2—排气口；3—回流液入口；4—精馏段塔盘；5—壳体；6—进料口；7—人孔；8—提馏段塔盘；9—进气口；10—裙座；11—排液口；12—裙座人孔图5-2 填料塔1—吊柱；2—排气口；3—喷淋装置；4—壳体；5—液体再分配器；6—填料；7—卸填料人孔；8—支撑装置；9—进气口；10—排液口；11—裙座；12—裙座人孔5.2 塔设备设计的内容和步骤5.2.1 塔设备设计的内容塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。

本课程设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行结构设计。

塔设备设计任务书内容和格式常按表5-2。

表5-2 塔设备设计任务书5.2.2塔设备设计的步骤在阅读了设计任务书后，按以下步骤进行塔设备的机械设计。

5. 2. 2. 1 进行强度、刚度和稳定性计算包括如下内容：○1了解设计条件；○2选材；○3按设计压力计算塔体和封头壁厚；○4塔设备质量载荷计算；○5风载荷与风弯矩计算；○6地震载荷与地震弯矩计算；○7偏心载荷与偏心弯矩计算；○8各种载荷引起的抽向应力；○9塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核；○10塔体水压试验和吊装时的应力校核；○11基础环设计；○12地脚螺栓计算。

板式塔设备机械设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】1板式塔设备机械设计任务书设计任务及操作条件试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计已知条件为：塔体内径mm D i 2000=，塔高m 30，工作压力为MPa 2.1，设计温度为300℃，介质为原油，安装在广州郊区，地震强度为7度，塔内安装55层浮阀塔板，塔体材料选用16MnR ，裙座选用A Q -235。

设计内容（1）根据设计条件选材；（2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算； （4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力；（8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。

.设计要求：（1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（A3图纸）2塔设备已知条件及分段示意图按设计压力计算塔体和封头厚度塔设备质量载荷计算风载荷与风弯距计算偏心弯距最大弯距圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核地脚螺栓计算4计算结果总汇1按设计压力计算塔体和封头厚度4后记本设计的任务是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。

计算量比较大，计算公式繁琐，数据比较大。

在计算过程中遇上一些参数是需要从书本的图或表格中查找出，有些数据还需要结合我们的理论课的书本来查找相关系数。

在设计的过程中，我们都会遇到各种各样的问题，但是大家一起努力工作的同时，对不懂的问题进行讨论之后，把遇到的问题都解决了。

只要把大家的力量聚集起来，就没有解决不了的问题。

这次课程设计让我们感受到，工程类的设计是多么的有特色，数据查找难，计算量大，公式繁琐。

最后感谢老师的指导，组员的帮助，其他舍友以及其他同学的共同努力，让本次课程设计顺利完成。

第一章绪论1.1塔设备概述塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。

在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。

这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。

传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。

以及吸附、离子交换、干燥等方法。

相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。

在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。

为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。

根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。

在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。

两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。

不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为：（1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等；（2）内件，指塔盘或填料及其支承装置；（3）支座，一般为裙式支座；（4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。

塔体是塔设备的外壳。

常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。

随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。

塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。

另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。

支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。

其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。

它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。

塔设备设计方案1. 引言塔设备是指用于支撑和传输电力、电信等各种设备和信号的结构设施。

在现代社会中，塔设备的重要性不言而喻。

本文将就塔设备的设计方案进行详细介绍，包括设计目标、设计原则、设计流程以及设计注意事项等。

2. 设计目标塔设备的设计目标是确保其具有合理的结构强度和稳定性，以及满足特定的使用需求。

具体的设计目标包括以下几个方面：1.结构强度：塔设备需要能够承受各种外部力的作用，如风力、重力等。

设计时需要考虑结构材料的强度、断面尺寸以及连接方式等因素，以确保塔设备的结构强度。

2.稳定性：塔设备需要具有良好的抗倾倒和抗侧移的稳定性。

设计时需要考虑塔设备的重心位置、基础设计以及防倾倒和抗侧移的措施等因素。

3.使用需求：塔设备的设计需要满足特定的使用需求，例如承载电力线路、通信设备、天线等。

设计时需要考虑设备的尺寸、布置、重量限制等因素，以满足使用需求。

3. 设计原则在进行塔设备设计时，需要遵循以下几个设计原则：1.安全性原则：塔设备的设计应该以安全为首要原则。

设计时需要考虑到可能的风险和危险因素，并采取相应的安全措施，保证人员和设备的安全。

2.经济性原则：塔设备的设计应该追求经济性，即在满足使用需求的前提下，尽可能减少成本和资源的消耗。

3.可靠性原则：塔设备设计需要考虑结构的可靠性和稳定性，从而确保设备长期稳定运行。

4.环境友好性原则：塔设备的设计应该尽量减少对环境的影响，例如减少材料的使用、减少能源的消耗等。

4. 设计流程设计塔设备的流程可以分为以下几个步骤：4.1. 确定使用需求首先需要明确塔设备的使用需求，包括承载的电力线路或通信设备的类型和要求等。

4.2. 设计草图根据使用需求，绘制塔设备的设计草图，包括设备的形状、尺寸、材料等。

4.3. 结构分析进行塔设备的结构分析，包括承载能力的计算、结构强度和稳定性的评估等。

4.4. 优化设计基于结构分析的结果，进行优化设计，包括调整材料的尺寸、布置加强筋等，以改善结构的强度和稳定性。

塔设备设计说明书 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】《化工设备机械基础》塔设备设计课程设计说明书学院：木工学院班级：林产化工0 8学号：姓名：万永燕郑舒元分组：第四组目录前言摘要塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。

塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。

因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。

根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。

板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。

气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。

填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。

液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。

气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。

目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。

蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。

板式塔为逐级接触式气液传质设备。

在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。

气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。

板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便关键字塔体、封头、裙座、。

第二章设计参数及要求符号说明Pc ----- 计算压力，MPa；Di ----- 圆筒或球壳内径，mm；[Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa；δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm；δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm；δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；t ][δ----- 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力，MPa ；t δ ------ 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力，MPa ； φ ------ 焊接接头系数； C ------- 厚度附加量，mm ；.设计参数及要求1.2.1设计参数1.2.2设计要求（1） 塔体内径Di =1200 mm,塔高近似取H=28680mm 。

塔设备设计说明书概述塔设备的设计和选型是建立在对循环吸收工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。

在满足工艺要求的条件下，考虑设备的固定投资费用和操作费用，进行进一步模拟计算、设计和选型。

设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计。

工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计塔板负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开口和支座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。

我们完成了对全厂2 座塔设备的工艺参数设计、基本参数设计和机械设计，并选取其中最有代表性的二氧化碳吸收塔给出了详细的计算和选型说明。

详细的设备装配图见工艺设计施工图。

烟道气吸收塔设计说明书第1 部分概要烟道气吸收塔是吸收的关键设备之一，其作用是贫液吸收烟道气中的二氧化碳，从而达到使二氧化碳从烟道气中分离的目的。

塔的吸收能力直接影响到二氧化碳的回收率。

吸收塔的设计应符合一下塔设备的基本要求：1生产能力大，即气液处理量大；2分离效率高，即气液相能充分接触；3 适应能力及操作弹性大，即对各种物料性质的适应性强并且在负荷波动时能维持操作稳定，保持较高的分离效率；4流体流动阻力小，即气相通过每层塔板或单位高度填料层的压降小；5 结构简单可靠，材料耗用量少，制造安装容易，以降低设备投资；设计说明书包括工艺参数设计、基本结构设计和机械工程设计三部分。

工艺参数设计对该塔的生产能力、吸收效果、物料和能量等操作参数作了设计；基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计、塔板负荷性能校核等内容的设计；机械工程设计部分设计内容为塔设备的材质壁厚、封头、开口和支座地基等，同时对塔的机械性能做了校核。

第2 部分工艺参数设计2.1 生产能力项目年产十万吨二氧化碳，根据物料横算，气体进料量为7119.88kg/h ，液体进料量为294619kg/h ，塔顶物流量为54990.8kg/h ，塔底物流量为309748Kg/h 。

1板式塔设备机械设计任务书1.1设计任务及操作条件试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计已知条件为：塔体内径mm D i 2000=，塔高m 30，工作压力为MPa 2.1，设计温度为300℃，介质为原油，安装在广州郊区，地震强度为7度，塔内安装55层浮阀塔板，塔体材料选用16MnR ，裙座选用A Q -235。

1.2设计内容（1）根据设计条件选材；（2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算； （4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力；（8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。

1.3.设计要求：（1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（A3图纸）2塔设备已知条件及分段示意图已知设计条件分段示意图塔体内径i D 2000mm塔体高度H 30000mm 设计压力P1.2MPa设计温度t300℃ 塔 体 材料 16MnR 许用应力[σ]170MPa [σ]t144MPa设计温度下弹性模量E常温屈服点s σ 345MPa 厚度附加量C 2mm 塔体焊接接头系数φ0.85介质密度ρ塔盘数N55 每块塔盘存留介质层高度w h 100mm 基本风压值0q 500N/㎡ 地震设防烈度 7度 场地土类别 II 类 地面粗糙度 B 类 偏心质量e m 4000kg 偏心距e 2000mm 塔外保温层厚度s δ 100mm 保温材料密度2ρ材料 Q235-A 裙 座许用应力t s ][σ 86MPa 常温屈服点s σ 235MPa设计温度下弹性模量s E 厚度附加量s C 2mm 人孔，平台数 6地 材料Q235-A脚 螺 栓许用应力 147MPa 腐蚀裕量2C 3 个数n323塔设备设计计算程序及步骤3.1按设计压力计算塔体和封头厚度计算内容计算公式及数据计算压力MPa p c ,Pc=1.2Mpa圆筒计算厚度mm ,δ+圆筒设计厚度mm c ,δ 圆筒名义厚度mm n ,δ 圆筒有效厚度mm e ,δ 封头计算厚度mm h ,δ封头设计厚度mm hc ,δ 封头名义厚度mm hn ,δ 封头有效厚度mm he ,δ3.2塔设备质量载荷计算计算内容计算公式及数据 0~1 1~2 2~3 3~44~顶塔段内直径mm D i , 2000 塔段名义厚度mm ni ,δ 14塔段长度mm l i , 100020007000 1000010000塔体高度mm H ,130000单位筒体质量m kg m m /,1 695 筒体高度mm H ,1 26230筒体质量kg m ,1 封头质量kg m ,2裙座高度mm H ,3 3000裙座质量kg m ,3 塔体质量kg m ,01695 1875.84865 6950 6900.65 塔段内件质量kg m ,020 0 2591.75654.94712.4保温层质量kg m ,03=5473146.2 1469.9 2071.6 1785.3计算内容计算公式及数据0~11~2 2~3 3~4 4~顶平台，扶梯质量kg m ,04平台质量2/150m kg q N =笼式扶梯质量m kg q N /40= 平台数量n=6笼式扶梯总高m H F 29=40 80 1606.6 1726.6 1686.8操作时塔内物料质量kg m ,05900.62764.636031.92 5026.6人孔、接管、法兰等附件质量kg m a ,按经验取附件质量为：173.75 468.95 1216.25 1737.5 1725.16充液质量kg m w ,1125.7 23116.9 32541.7 27871.1偏心质量kg m e ,再沸器：4000 e m0 014002600操作质量kg m ,0908.75 3471.5115914.0826775.5221836.91最小质量kg m ,min908.75 2570.9511076.0916216.6813040.39最大质量kg m ,m ax908.753696.6536266.3553282.344681.413.3自振周期计算计算内容计算公式及数据塔设备的自振周期s T ,13.4地震载荷与地震弯距计算计算内容计算公式及数据 0~1 1~2 2~3 3~4 4~顶 各段操作质量kg m i , 908.75 3471.55 15914.08 26772.52 21836.91 各点距地面高度mm h i , 500200065001500025000计算内容计算公式及数据 0~11~2 2~3 3~44~顶基本振型参与系数1k η0.173 0.607 1.307阻尼比i ζ 0.02衰减指数γ 阻尼调整系数2η 地震影响系数最大值max α 场地土的特征周期g T 地震影响系数1α 水平地震力N F k ,1 2.028 61.98 1664.82 9818.40 17231.22垂直地震影响系数max ,V α操作质量kg m ,0 47263.6当量质量kg m eq ,取7.3544775.00==m m eq底截面处垂直地震力N F V ,00-计算内容计算公式及数据垂直地震力N F V ,11-60.3670.31207839088.849922.4底截面处地震弯距mm N M E ∙-,001截面1-1处地震弯距截面2-2处地震弯距3.5风载荷与风弯距计算计算内容计算公式及数据 0~11~2 2~3 3~44~顶各计算段的外径mm D Oi ,塔顶管线外径mm d O , 400 第i 段保温层厚度mm si ,δ 100 管线保温层厚度mm ps ,δ 100 笼式扶梯当量宽度3K400计算内容计算公式及数据 0~1 1~2 2~3 3~4 4~顶 各计算段长度mm l i , 1000 200070001000010000操作平台所在计算段的长度mm l ,00 2000 7000 10000 10000 平台数0 0 222各段平台构件的投影面积2,mm A ∑操作平台当量宽度mm K ,40 873.8 514.3 360 360 各计算段的有效直径mm D ei ,2828 28283342.33188318826282628 3142.3 2988 2988 取大值mm D ei / 2828 2828 3342.3 3188 3188 各计算段顶截面距地面的高度m h it ,13102030风压高度变化系数i f 根据it h 查表5-22 1.01.01.0 1.251.42体型系数1K 0.7 基本风压值20/,m N q 500 塔设备的自振周期s T ,1 0.922脉动增大系数ξ 查表5-232.25 脉动影响系数i V 查表5-240.720.72 0.72 0.79 0.830.033 0.1 0.33 0.671 计算内容计算公式及数据 0~11~2 2~3 3~44~顶第i 段振型系数Zi φ 根据H h it /与u 查表5-25 0.02 0.020.0680.340.612各计算段的风振系数 1.0324 1.03241.2921.7692.315各计算段的水平风力1021.92043.710579.724673.136679.70-0截面的风弯距mm N M W ∙-,001-1截面的风弯距mm N M W ∙-,112-2截面的风弯距3.6偏心弯距计算内容计算公式及数据偏心质量kg m e , 4000 偏心距mm e , 2000偏心弯距mm N M e ∙,3.7最大弯距计算内容计算公式及数据0-0截面 1-1截面2-2截面最大弯距mm N M ii ∙-,max3.8圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核计算内容计算公式及数据0-0截面1-1截面2-2截面有效厚度mm ei ,δ 12 筒体内径mm D i , 2000计算截面以上的操作质量kg m i i ,0-68903.81 67995.06 64523.51设计压力引起的轴向应力MPa ,1σ0 50操作质量引起的轴向应力MPa ,2σ8.96 8.84 8.39最大弯距引起的轴向应力MPa ,3σ38.2236.35 32.38载荷组合系数K 1.2系数A设计温度下材料的许用应力MPa t ,][σ查图9-4(16MnR ，300℃)得:：144][=t σ (Q235-A ，300℃)得：86][=σts86 86144 计算内容计算公式及数据0-0截面 1-1截面 2-2截面系数MPa B , 查图10-18(16MnR ，300℃)得：B=96 (Q235-A ，300℃)得：B=9595 9596 114 114 115.2103.2 103.2 172.8 许用轴向压应力 取以上两者中小值103.2 103.2115.287.7287.72146.88圆筒最大组合压应力对内压塔器)(32σσ+≤cr][σ（满足要求）47.1845.18 40.77圆筒最大组合压拉力对内压塔器)(321σσσ+-≤[]φσt K （满足要求）29.2627.5173.993.9塔设备压力试验的应力校核计算内容计算公式及数据试验介质的密度3/,m kg s γ 1000 液柱高度m H w , 27.28 液柱静压力MPa sgH w ,γ0.272-2截面最大质量kg m T,22- 试验压力MPa p T ,筒体常温屈服点MPa s ,σ 3452-2截面MPa K s ,9.0σ 372.62-2截面MPa KB , 115.2 计算内容计算公式以及数据 压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力MPa cr ,][σ 取以上两者中小值115.2试验压力引起的周向应力MPa T ,σ液压试验时:S T K σσ9.01.171<=试验压力引起的轴向应力MPa T ,1σ1T σ=ei i T D p δ4=79.731242000771.1=⨯⨯ 重力引起的轴向应力MPa T ,2σ弯矩引起的轴向应力MPa T ,3σ压力试验时圆筒最大组合应力,MPa1T σ-2T σ+49.6715.1145.1779.733=+-=T σ液压试验时1T σ-2T σ+49.673=T σφσs K <(满足要求)2T σ+06.2815.1145.173=+=T σcr ][σ<(满足要求)3.10裙座轴向应力校核计算内容计算公式以及数据0-0截面积2,mm A sb 0-0截面系数2,mm Z sb114103.4 裙座许用轴向应力MPa , 取以上两者中小值103.40-0截面组合应力MPa ,检查孔加强管长度mm l m , 120 检查孔加强管水平方向的最大宽度mm b m , 450检查孔加强管厚度mm m ,δ 121-1截面处裙座筒体的截面积2,mm A sm1-1截面处的裙座筒体截面系数3,sm Z mm1-1截面最大弯矩mm N M ∙-,11max1-1截面组合应力MPa ,3.11基础环设计计算内容计算公式以及数据裙座内径mm D is , 2000裙座外径mm D os ,基础环外径mm D ob , 2280基础环内径mm D ib , 1720基础环伸出宽度mm b ,相邻两盘板最大外侧间距160mm l ,基础环面积2,mm A b 基础环截面系数3,mm Z b 基础环材料的许用应力MPa b ,][σ水压试验时压应力MPa b ,1σ操作时压应力MPa b ,2σ混凝土基础上的最大压力MPa b ,max σ 取以上两者中大值2.21矩形板力矩y C C x 、系数 查表5-27得：1260.00485.0y x +=-=C C ；对X轴的弯距mm mm N M X /,∙ X M =7.68062max x -=b C b σ对Y轴的弯距mm mm N M y /,∙计算力矩mm mm N M s /,∙取以上两者中大值7128.6有筋板时基础环厚度mm , []48.171406.712866=⨯==bSb M σδ经圆整取18=b δ3.12地脚螺栓计算计算内容计算公式及数据最大拉应力MPa B ,1σ最大拉应力2,B MPa σ基础环中螺栓承受的最大去以上两者中大值拉应力B σ B σ=1.58>0塔设备必须设置地脚螺栓地脚螺栓个数n32地脚螺栓材料的许用应力MPa bt ,][σ地脚螺栓腐蚀裕量mm C ,2地脚螺栓螺纹小径mm d ,1故取32-M36地脚螺栓满足要求筋板及盖板计算略裙座与塔壳焊缝验算略塔设备法兰当量设计压力3.13计算结果塔体圆筒名义厚度mm n ,δ 14(满足强度和稳定性要求) 塔体封头名义厚度mm hn ,δ14(满足强度和稳定性要求)裙座圆筒名义厚度mm en ,δ14(满足强度和稳定性要求) 基础环名义厚度mm b ,δ 28(满足强度和稳定性要求) 地脚螺栓个数32(满足强度和稳定性要求)地脚螺栓公称直径mm d , 36(满足强度和稳定性要求)4计算结果总汇1按设计压力计算塔体和封头厚度项目 数据 计算压力MPap c ,1.2圆筒计算厚度mm ,δ 9.9+圆筒设计厚度mm c ,δ 11.9 圆筒名义厚度mm n ,δ14圆筒有效厚度mm e ,δ 12 封头计算厚度mm h ,δ 9.8 封头设计厚度mm hc ,δ 11.8 封头名义厚度mm hn ,δ 14 封头有效厚度mm he ,δ 122塔设备质量载荷计算项目数据 0~1 1~22~3 3~4 4~顶塔段内直径mm D i , 2000 塔段名义厚度mm ni ,δ 14 塔段长度mm l i , 100020007000 10000 10000塔体高度mm H ,1 30000 单位筒体质量m kg m m /,1 695 筒体高度mm H ,1 26230 筒体质量kg m ,1 18339.85 封头质量kg m ,2 971.6 裙座高度mm H ,3 3000 裙座质量kg m ,3 2085 塔体质量kg m ,01 21286.45 695 1875.8 4865 6950 6900.65 塔段内件质量kg m ,02 12959 02591.7 5654.94712.4保温层质量kg m ,035473 0146.21469.9 2071.6 1785.3项目数据0~11~22~3 3~4 4~顶平台，扶梯质量kg m ,045410 4080 1606.6 1726.6 1686.8操作时塔内物料质量kg m ,0514723.6 0 900.6 2764.63 6031.92 5026.6人孔、接管、法兰等附件质量kg m a , 5321.6173.75 468.95 1216.25 1737.5 1725.16 充液质量kg m w , 84655.4 01125.723116.9 32541.727871.1偏心质量kg m e ,4000 00 1400 2600 0操作质量kg m ,068903.81 908.753471.51 15914.0826775.52 21836.91 最小质量kg m ,min 43812.85908.752570.9511076.09 16216.68 13040.39最大质量kg m ,m ax138835.46 908.753696.65 36266.3553282.344681.413自振周期计算计算内容 计算公式及数据塔设备的自振周期s T ,1 0.9224地震载荷与地震弯距计算项目数据 0~1 1~2 2~3 3~4 4~顶 各段操作质量kg m i , 908.75 3471.55 15914.08 26772.52 21836.91 各点距地面高度mm h i , 500200065001500025000A基本振型参与系数1k η0.173 0.6071.307阻尼比i ζ 0.02 衰减指数γ 0.975 阻尼调整系数2η 1.319 地震影响系数最大值max α 0.12 场地土的特征周期g T 0.35地震影响系数1α 0.0616水平地震力N F k ,1 2.028 61.981664.82 9818.40 17231.22垂直地震影响系数max ,V α 0.2925 操作质量kg m ,0 47263.6 当量质量kg m eq , 35447.7 底截面处垂直地震力N F V ,00- 101714.5垂直地震力N F V ,11- 60.3 670.3 12078 39088.8 49922.4底截面处地震弯距mm N M E ∙-,001截面1-1处地震弯距截面2-2处地震弯距5风载荷与风弯距计算项目数据 0~11~22~3 3~44~顶各计算段的外径mm D Oi , 2028 塔顶管线外径mm d O , 400 第i 段保温层厚度mm si ,δ 100 管线保温层厚度mm ps ,δ 100 笼式扶梯当量宽度3K 400 各计算段长度mm l i , 1000200070001000010000操作平台所在计算段的长度mm l ,00 2000 7000 10000 10000 平台数0 0 222各段平台构件的投影面积2,mm A ∑操作平台当量宽度mm K ,40 873.8 514.3 360 360取大值mm D ei / 2828 2828 3342.3 3188 3188各计算段顶截面距地面的高度m h it ,1 3 10 20 30 风压高度变化系数i f 1.01.01.0 1.251.42体型系数1K 0.7 基本风压值20/,m N q 500 塔设备的自振周期s T ,1 0.922425.04脉动增大系数ξ 2.25 脉动影响系数i V 0.72 0.72 0.72 0.79 0.830.033 0.1 0.33 0.67 1 项目数据 0~1 1~2 2~3 3~4 4~顶 第i 段振型系数Zi φ 0.02 0.02 0.068 0.34 0.612 各计算段的风振系数 1.0324 1.0324 1.292 1.769 2.315 各计算段的水平风力 1021.92043.710579.724673.136679.70-0截面的风弯距mm N M W ∙-,001-1截面的风弯距mm N M W ∙-,112-2截面的风弯距6偏心弯距 偏心质量kg m e , 4000 偏心距mm e , 2000偏心弯距mm N M e ∙,7最大弯距项目数据0-0截面 1-1截面2-2截面最大弯距mm N M ii ∙-,max8圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核项目数据 0-0截面1-1截面2-2截面有效厚度mm ei ,δ 12 筒体内径mm D i ,2000计算截面以上的操作质量kg m i i ,0-68903.81 67995.0664523.51设计压力引起的轴向应力MPa ,1σ500 0 50 操作质量引起的轴向应力MPa ,2σ8.968.848.39最大弯距引起的轴向应力MPa ,3σ38.22 36.35 32.38载荷组合系数K 1.2系数A设计温度下材料的许用应力MPa t,][σ查图9-4(16MnR ，300℃)得:：144][=t σ (Q235-A ，300℃)得：86][=σts86 86144系数MPa B , 查图10-18(16MnR ，300℃)得：B=96 (Q235-A ，300℃)得：B=9595 9596 114 114 115.2103.2 103.2 172.8 许用轴向压应力MPa cr ,][σ103.2 103.2 115.287.7287.72146.88圆筒最大组合压应力对内压塔器)(32σσ+≤cr][σ（满足要求）47.1845.18 40.77圆筒最大组合压拉力对内压塔器)(321σσσ+-≤[]φσt K （满足要求）29.2627.5173.999塔设备压力试验的应力校核 试验介质的密度3/,m kg s γ 1000 液柱高度m H w , 27.28 液柱静压力MPa sgH w ,γ0.272-2截面最大质量kg m T,22- 134230.06 试验压力MPa p T , 1.771 筒体常温屈服点MPa s ,σ 3452-2截面MPa K s ,9.0σ 372.62-2截面MPa KB , 115.2 压力试验时圆筒材料的许用轴向压应力MPa cr ,][σ 115.2 试验压力引起的周向应力MPa T ,σ171.1液压试验时:S T K σσ9.01.171<=试验压力引起的轴向应力MPa T ,1σ73.79重力引起的轴向应力MPa T ,2σ17.45弯矩引起的轴向应力MPa T ,3σ11.15压力试验时圆筒最大组合应力,MPa67.492T σ+06.283=T σcr ][σ<(满足要求)10裙座轴向应力校核计算内容计算公式以及数据0-0截面积2,mm A sb 0-0截面系数2,mm Z sb114103.4 裙座许用轴向应力MPa ,103.40-0截面组合应力MPa ,检查孔加强管长度mm l m , 120 检查孔加强管水平方向的最大宽度mm b m , 450检查孔加强管厚度mm m ,δ 1228801-1截面处裙座筒体的截面积2,mm A sm1-1截面处的裙座筒体截面系数3,sm Z mm1-1截面最大弯矩mm N M ∙-,11max1-1截面组合应力MPa ,11基础环设计裙座内径mm D is , 2000 裙座外径mm D os , 2028 基础环外径mm D ob , 2280 基础环内径mm D ib , 1720基础环伸出宽度mm b , 252 相邻两盘板最大外侧间距mm l ,160基础环面积2,mm A b 基础环截面系数3,mm Z b 基础环材料的许用应力MPa b ,][σ水压试验时压应力MPa b ,1σ2.21操作时压应力MPa b ,2σ 1.39混凝土基础上的最大压力MPa b ,max σ 2.211.6矩形板力矩y C C x 、系数对X轴的弯距mm mm N M X /,∙ -6806.7对Y轴的弯距mm mm N M y /,∙7128.6计算力矩mm mm N M s /,∙7128.6有筋板时基础环厚度mm , 17.48圆整取1812地脚螺栓计算 最大拉应力MPa B ,1σ 1.58最大拉应力2,B MPa σ 0.87 基础环中螺栓承受的最大拉应力B σ1.58地脚螺栓个数n32 地脚螺栓材料的许用应力MPa bt ,][σ147地脚螺栓腐蚀裕量mm C ,23地脚螺栓螺纹小径mm d ,130.44故取32-M36地脚螺栓满足要求筋板及盖板计算略裙座与塔壳焊缝验算略塔设备法兰当量设计压力13计算结果塔体圆筒名义厚度mm n ,δ 14(满足强度和稳定性要求) 塔体封头名义厚度mm hn ,δ14(满足强度和稳定性要求)裙座圆筒名义厚度mm en ,δ14(满足强度和稳定性要求) 基础环名义厚度mm b ,δ 28(满足强度和稳定性要求) 地脚螺栓个数32(满足强度和稳定性要求) 地脚螺栓公称直径mm d ,36(满足强度和稳定性要求)4后记本设计的任务是进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。