板式塔设备机械
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板式塔设备机械
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
D2000mm
塔体高度H 30000m
m
设计压力P 1.2MPa 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
MPa
5
10
86
.1⨯
常温屈服点
s
σ
345MPa 厚度附加量
C
2mm
塔体焊接接头
系数φ
0.85 介质密度ρ3/
800m
kg 塔盘数N 55 每块塔盘存留100mm
介质层高度w
h
基本风压值0
q
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
2
ρ
3
/300m kg
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 脚 螺
材料 Q235-A
许用应力
bt
][σ 147MPa
栓 腐蚀裕量2C
3 个数n 32
3 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
=-=
c t i c p D p φσδ][29
.92
.185.014422000
2.1=-⨯⨯⨯
+圆筒设计厚度 mm c
,δ
9
.1129.9=+=+=C c δδ
圆筒名义厚度mm n
,δ
14
=n δ 圆筒有效厚度 mm e
,δ
12
=-C n δ
封头计算厚度 mm h
,δ
/(2[]0.5)
t h c i p D p δσϕ=-mm 8.9)2.15.085.01442/(20002.1=⨯-⨯⨯⨯=
封头设计厚度
8
.1128.9=+=+=C h hc δδ
mm hc ,δ
封头名义厚度mm hn
,δ
14
=hn δ
封头有效厚度mm he
,δ
12
214=-=-=C hn he δδ
3.2 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 3~4 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 ,
1000 2000
7000 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 85.1833923.266951
=⨯=m
封头质量 kg
m ,2 6
.97128.4852=⨯=m
裙座高度
mm
H ,3
3000
裙座质量kg
m,
3
2085
3
695
3
=
⨯
=
m
塔体质量kg
m,
01
45
.
21286
2085
6.
971
85
.
18229
3
2
1
01
=
+
+
=
+
+
=m
m
m
m
695 1875.8 4865 6950
6900.
65
塔段内件质量kg
m,
02
()12959
75
55
0.2
4
4
2
2
02
=
⨯
⨯
⨯
=
⨯
⨯
=
π
π
N
i
q
N
D
m
)
/
75
(2
m
kg
q
N
=
浮伐塔盘质量
0 0 2591.7
5654.
9
4712.
4
保温层质量kg
m,
03
03
2
2
2
03
2
]
)
2
(
)
2
2
[(
4
m
H
D
D
m
n
i
s
n
i
+
+
-
+
+
=ρ
δ
δ
δ
π
()()
[]2
2014
.0
2
0.2
1.0
2
014
.0
2
0.2
4
⨯
+
-
⨯
+
⨯
+
=
π
()300
13
.1
35
.1
2
300
63
.
26⨯
-
⨯
+
⨯
⨯
=5473
()kg
m—封头保温层质量,
'
03
0 146.2 1469.9
2071.
6
1785.
3
计算内容
计算公式及数据
0~1 1~2 2~3 3~4 4~顶