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填料塔的结构和计算摘要：塔设备是化工，石油化工和炼油行业最为常见的过程设备之一,他的作用是使气液在塔内进行充分的接触，达到传热和传质的目的。
塔设备在一定的条件下，将能达到气液共存状态的混合物实现分离，纯化的单元操作设备，广泛用于炼油，精细化工，环境工程，医药工程，食品工程和轻纺工程等行业和部门中。
其投资在工程设备总额中占有很大比重，一般约占20%~50%。
工业上为使气液充分接触以实现传质过程，既可采用板式塔，也可采用填料塔。
吸收塔的工艺计算，首先是在选定吸收剂的基础上确定吸收剂用量，继而计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效段高度。
塔的有效段高度，对填料塔是指填料层高度关键词：吸收塔, 矩鞍填料;几何特性;流体力学;传质性能;传质单元高度1.1塔设备简介塔设备是化工，石油化工和炼油行业最为常见的过程设备之一,他的作用是使气液在塔内进行充分的接触，达到传热和传质的目的。
塔设备在一定的条件下，将能达到气液共存状态的混合物实现分离，纯化的单元操作设备，广泛用于炼油，精细化工，环境工程，医药工程，食品工程和轻纺工程等行业和部门中。
其投资在工程设备总额中占有很大比重，一般约占20%~50%。
填充塔的应用始于19世纪中叶，起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物，以增强气液两相间的传质。
1914年德国人F.拉西首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料（现称拉西环）推动了填充塔的发展。
此后，多种新填料相继出现，填充塔的性能不断得到改善，近30年来，填充塔的研究及其应用取得巨大进展，不仅开发了数十种新型高效填料，还较好地解决了设备放大问题。
到60年代中期，直径数米乃至十几米的填充塔已不足为奇。
现在，填充塔已与板式塔并驾齐驱，成为广泛应用的传质设备。
塔设备的分类方法有多种，例如：按操作压力可分为：加压塔，常压塔，减压塔；按塔所能完成的单元过程分为：精馏塔，吸收塔，解压塔，萃取塔，反应塔和干燥塔等等，但是长期以来，最为常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。
目录一、塔设备的概述 (2)1.1 填料塔 (3)1.2 板式塔 (4)1.3填料塔与板式塔的比较 (5)二、塔设备设计的基本步骤 (6)三、塔设备的强度和稳定性计算 (6)3.1塔设备的载荷分析和设计准则 (6)3.2 质量载荷 (8)3.3地震载荷 (8)3.4偏心弯矩 (8)3.5最大弯矩 (8)3.6 圆筒轴向应力核核 (9)3.6.1 圆筒轴向应力 (9)3.6.2 圆筒稳定校核 (9)3.6.3 圆筒拉应力校核 (10)3.7裙座轴向应力校核 (10)3.7.1 裙座底截面的组合应力 (10)4.7.2裙座检查孔和较大管线引出孔截面处组合应力 (11)4.8轴向应力校核条件 (12)五、心得体会 (13)一、塔设备的概述塔设备是石油化工、化学工业、石油工业等生产中最重要的设备之一。
它可使气（汽）液或液液相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。
在塔设备中能进行的单元操作有：精馏、吸收、解吸，气体的增湿及冷却等。
表1中所示为几个典型的实例。
表1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例实现气（汽）—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际传质和传热的目的。
塔设备广泛用于蒸馏、吸收、介吸、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置性能好坏、对整个装置的生产，产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。
因此对设备的研究一直是工程界所关注的热点。
随着石油、化工的发展，塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注和重视。
为了使塔设备能更有效、更经济的运行，除了要求它满足特定的工艺条件，还应满足以下基本要求。
①满足特定的工艺条件；②气—液两相能充分接触，相际传热面积大；③生产能力大，即气、液处理量大；④操作稳定，操作弹性大，对工作负荷的波动不敏感；⑤结构简单、制造、安装、维修方便，设备投资及操作成本低；⑥耐腐蚀，不易堵塞。
为了便于研究和比较,人们从不同的角度对塔设备进行分类。
第三章支撑结构设计计算本方案第一层和第二层支撑均采用钢筋砼支撑结构，现计算如下：3.1 第一层钢筋砼支撑结构设计计算根据上述计算和支撑设计平面布置，R=141.48kN/m，对撑间距为9.5米，角支撑间距为7米，最大间距为10米，立柱桩间距10米。
支撑梁截面为500×600，砼等级为C30，受力筋采用HRB335，箍筋采用HPB235。
3.1.1 支撑轴力计算角撑：N=141.48×10×1.25×1.0/sin45o =2501 kN对撑：N=141.48×9.5×1.25×1.0 =1680.1kN3.1.2 支撑弯矩计算①第一类支撑配筋计算（角撑）（1）1．支撑梁自重产生的弯矩：q=1.25×0.5×0.6×25=9.375 kN/mM1=1/10×9.375×102=93.75 kNm/m2．支撑梁上施工荷载产生的弯矩：取q=10.0 kN/mM2=1/10×10×102=100 kN-m/m3．支撑安装偏心产生的弯矩：M3=N×e=2501×10×3‰=75.03 kNm则支撑弯矩为：M=93.75+100+75.03=268.78 kNm（2）初始偏心距e ie0 =M/N=268.78×103/2501=107.5mm取e a =h/30=20 mm则e i= e0+e a=107.5+20=127.5 mm（3）是否考虑偏心距增大系数η∵l0/h=10/0.6=16.7>8.0 ∴要考虑由η=1+11400e i0（l0h）2ζ1ζ2ζ1=0.5×f c×AN =0.5×14.3×500×6002501×103=0.857ζ2=1.15−0.01×l0h =1.15−0.01×100.6=0.983η=1+11400×127.556516.72×0.857×0.983=1.74e=ηe i+h/2-a s=1.74×127.5+600/2-35=486.85mm（4）配筋计算：ηe i =1.74×127.5=221.85>0.32h0=180.8 属于大偏心受压x=N∂f c b =250100014.3500=349.8mmA s=A s′=Ne−∂f c bx(h0−0.5x)f y′(h0−a′)=2501×103×486.85−1×14.3×500×349.8×(565−0.5×349.8)300×530=1521.6mmρmin=0.45f tf y=0.45×1.43×300=2.145×10−3A s=A s′=1521.6mm2>ρmin bh=643mm2实配：上下均为5Φ20，As=A s’=1570mm2②第二类支撑配筋计算（对撑）（1）1. 支撑梁自重产生的弯矩：q=1.25×0.5×0.6×25=9.375 kN/mM1=1/10×9.375×102=93.75 kN-m/m2. 支撑梁上施工荷载产生的弯矩：取q=10.0 kN/mM2=1/10×10×102=100 kNm/m3. 支撑安装偏心产生的弯矩：M3=N×e=1680×10×3‰=50.4 kNm则支撑弯矩为：M=93.75+100+50.4=244.15 kNm（2）初始偏心距e ie0 =M/N=244.15×103/1680=145.3mm取e a =h/30=20 mm则e i= e0+e a=145.3+20=165.3 mm（3）是否考虑偏心距增大系数η20∵l0/h=10/0.6=16.7>8.0 ∴要考虑由η=1+11400e ih0（l0h）2ζ1ζ2ζ1=0.5×f c×AN =0.5×14.3×500×6001680×10=1.27取ζ1=1ζ2=1.15−0.01×l0h =1.15−0.01×100.6=0.983η=1+11400×165.316.72×1×0.983=1.67e=ηe i+h/2-a s=1.67×165.3+600/2-35=541.1mm（4）配筋计算：ηe i =1.67×165.3=276.1>0.32h0=180.8 属于大偏心受压x=N∂f c b =168000014.3500=234.9mmA s=A s′=Ne−∂f c bx(h0−0.5x)f y′(h0−a)=1680×103×541.1−1×14.3×500×234.9×(565−0.5×234.9)300×530=989.7mmρmin=0.45f tf y=0.45×1.43×300=2.145×10−3A s=A s′=989.7mm2>ρmin bh=643mm2实配：上下均为4Φ18，As=A s’=1017mm2箍筋选用：Ф8＠200，高度方向设腹筋2Ф18③联系梁配筋联系梁截面为：400×500，取最小配筋率为ρmin = 0.3%。
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件１、原料气处理量：5000m3/h。
２、原料气组成：98％空气＋2.5％的氨气。
３、操作温度：20℃。
４、氢氟酸回收率：98％。
５、操作压强：常压。
６、吸收剂：清水。
７、填料选择：拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。
梁截面设计: LJM-2===========================================================1 已知条件及计算要求：(1)已知条件：矩形梁 b=300mm，h=500mm。
砼 C30，fc=14.30N/mm2，纵筋 HRB400，fy=360N/mm2，箍筋 HPB235，fy=210N/mm2。
弯矩设计值 M=96.00kN.m，剪力设计值 V=63.40kN，扭矩设计值 T=20.00kN.m。
(2)计算要求：1.正截面受弯承载力计算2.斜截面受剪承载力计算3.受扭承载力计算。
-----------------------------------------------------------2 截面验算：(1)截面验算：V/(bh0)+T/(0.8W t)=63400/(300×465)+20000000/(0.8×18000000)=1.84(N/mm2) < 0.250βc f c=0.250×1.00×14.30=3.58(N/mm2) 截面满足(2)计算判断：V/(bh0)+T/W t=1.57(N/mm2) > 0.7f t=1.00(N/mm2) 且 V=63.40kN <0.35f t bh0=69.82kN 且 T/W t=1.11(N/mm2) > 0.7f t=1.00(N/mm2)截面配筋按纯扭计算。
-----------------------------------------------------------3 正截面受弯承载力计算：(1)按双筋计算：as下=35mm，as上=35mm，相对受压区高度ξ=x/h0=0.055 < ξb=0.518(2)上部纵筋：As1=300mm2ρ=0.20% < ρmin=0.20% 按构造配筋As1=300mm2(3)下部纵筋：As=604mm2ρmin=0.20% < ρ=0.40% < ρmax=2.50%-----------------------------------------------------------4 纯扭截面承载力计算：(1)按纯扭计算：V/(bh0)+T/W t=1.57(N/mm2) > 0.7f t=1.00(N/mm2) 且 V=63.40kN <0.35f t bh0=69.82kN 且 T/W t=1.11(N/mm2) > 0.7f t=1.00(N/mm2)(2)受扭箍筋计算：Asv/s=0.00mm2/m Avt/s=353.91mm2/m(单肢),(2*Avt+Asv)/s=707.82mm2/m ρsvmin=0.19% < ρsv=0.24% ；按纯剪计算的箍筋 Asv/s=-624.59mm2/m ρsv=-0.21% < ρsvmin=0.16% 按构造配筋Av/s=490mm2/m(2*Avt+Av)/s=1198.29mm2/m。
目录一．设计任务书..............................................................................................................1.设计目的 ......................................................................................................................2.设计任务 ......................................................................................................................3.设计内容和要求 ..........................................................................................................二．设计资料..................................................................................................................1.工艺流程 ......................................................................................................................2.进气参数 ......................................................................................................................3.吸收液参数 ..................................................................................................................4.操作条件 ......................................................................................................................5.填料性能 ......................................................................................................................三．设计计算书..............................................................................................................1．填料塔主体的计算 ...................................................................................................1.1吸收剂用量的计算 ...................................................................................................1.2塔径的计算 ...............................................................................................................1.3填料层高度的计算 ...................................................................................................1.4.填料塔压降的计算 ...................................................................................................2.填料塔附属结构的类型与设计 ..................................................................................2.1支承板.......................................................................................................................2.2填料压紧装置...........................................................................................................2.3液体分布器装置.......................................................................................................2.4除雾装置...................................................................................................................2.5气体分布装置...........................................................................................................2.6排液装置...................................................................................................................2.7防腐蚀设计...............................................................................................................2.8气体进料管 ...............................................................................................................2.9液体进料管： ...........................................................................................................2.10封头的选择.............................................................................................................2.11总塔高计算 .............................................................................................................3.填料塔设计参数汇总 ..................................................................................................四．填料塔装配图（见附录）......................................................................................五．总结..........................................................................................................................六．参考文献..................................................................................................................附录..................................................................................................................................前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。
学校代码： 10128学号： ************课程设计说明书题目：S H S20-25型锅炉低硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计****：***学院：能源与动力工程学院班级：环工13-1****：***2016年7 月 1 日内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：大气污染控制工程学院：能源与动力工程学院班级：环工13-1 学生姓名：周永博学号： 201320303014 指导教师：曹英楠技术参数：锅炉型号：SHS20-25 即，双锅筒横置式室燃炉（煤粉炉），蒸发量20t/h，出口蒸汽压力25MPa设计耗煤量：2.4t/h设计煤成分：C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%；V Y＝18％；属于低硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.25飞灰率＝29％烟气在锅炉出口前阻力800Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。
连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m，90°弯头30个。
参考文献：《大气污染控制工程》郝吉明、马广大；《环保设备设计与应用》罗辉..北京.高等教育出版社.1997；《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3；《环保设备•设计•应用》郑铭..北京.化学工业出版社.2001.4；《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银..北京.中国水利水电出版社.2005；《除尘设备》金国淼..北京.化学工业出版社.2002；《火力发电厂除尘技术》原永涛..北京.化学工业出版社.2004.10；《环境保护设备选用手册》鹿政理..北京.化学工业出版社.2002.5；《工业通风》孙一坚主编..中国建筑工业出版社，1994；《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业出版社，1994；《除尘设备设计》金国淼主编..上海科学技术出版社，1985；《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业出版社，2001；《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华，杨华等主编..中国电力出版社；《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟秦主编.化学工业出版社，2004；《环保工作者使用手册》. 杨丽芬，李友琥主编.冶金工业出版社，2001；《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究设计院编.中国建筑工业出版社，1986；《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二设计院，1995；《大气污染控制工程》. 吴忠标编.科学出版社，2002；《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护，2002。
填料塔的设计本章符号说明英文字母a——填料的有效比表面积，m2/m3a t——填料的总比表面积，m2/m3a W——填料的润湿比表面积，m2/m3A T——塔截面积，m2；C——计算u max时的负荷系数，m/s；C s——气相负荷因子，m/s；d——填料直径，m；D——塔径，m；DL——液体扩散系数，m2/s；Dv——气体扩散系数，m2/s ；ev——液沫夹带量,kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次;E T——总板效率，无因次；g——重力加速度，9.81 m/s2；h——填料层分段高度，m；HETP关联式常数；h max——允许的最大填料层高度，m；H B——塔底空间高度，m；H D——塔顶空间高度，m；H oG——气相总传质单元高度，m；H1——封头高度，m；H2——裙座高度，m；HETP——等板高度，m；k G——气膜吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)；k L——液膜吸收系数，m/s；K G——气相总吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)；l W——堰长，m；L b——液体体积流量，m3/h；L S——液体体积流量，m3/s；L W——润湿速率，m3/(m·s)；m——相平衡常数，无因次；n——筛孔数目；N OG——气相总传质单元数；P——操作压力，Pa；△P——压力降，Pa；u——空塔气速，m/s；u F——泛点气速，m/su0.min——漏液点气速，m/s；u′0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；U——液体喷淋密度，m3/(m2·h)U L——液体质量通量，kg/(m2·h)U min——最小液体喷淋密度，m3/(m2·h)U v——气体质量通量，kg/(m2·h)V h——气体体积流量，m3/h；V S——气体体积流量，kg/s；w L——液体质量流量，kg/s；w V——气体质量流量，kg/s；x——液相摩尔分数；X——液相摩尔比Zy——气相摩尔分数；Y——气相摩尔比；Z——板式塔的有效高度，m；填料层高度，m。
