1、 目錄1 前言31.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容31.2 設(shè)計(jì)條件61.3 設(shè)計(jì)參數(shù)72 材料選擇112.1塔體材料選擇112.2裙座材料的選擇113 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算124.1塔體和封頭厚度計(jì)算124.2塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算124.3風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算144.4地震彎矩的計(jì)算174.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力194.6塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核204.6.1塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核204.6.2塔體和裙座的穩(wěn)定校核204.7塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核224.8基礎(chǔ)環(huán)的設(shè)計(jì)244.8.1基礎(chǔ)環(huán)尺寸244.8.2基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核244.8.3基礎(chǔ)環(huán)的厚度254.9地腳螺栓計(jì)算25符號(hào)一覽表27小

2、結(jié)30參考文獻(xiàn)30圖紙301 前言1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 確定筒體的直徑2） 確定筒體的高度3） 確定進(jìn)液、進(jìn)氣、取樣口等位置2 材料的選擇 根據(jù)介質(zhì)、溫度、壓力等要求確定塔體各部分的材料。查閱有關(guān)資料，確定選用材料的介質(zhì)、溫度、壓力等使用范圍3 計(jì)算強(qiáng)度和穩(wěn)定性 1）按內(nèi)壓設(shè)計(jì)壁厚 2）各危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核塔設(shè)備載荷：1、內(nèi)壓2、風(fēng)載3、地震載荷4、設(shè)備自重5、設(shè)備內(nèi)介質(zhì)6、設(shè)備附件 3）水壓試驗(yàn)時(shí)的驗(yàn)算（各截面） 4）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)4 標(biāo)準(zhǔn)零部件的選擇 包括法蘭、人孔、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈、液體和氣體的分配裝置，以及塔外平臺(tái)、扶梯、保溫層等。5 提出技術(shù)要求1)對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢驗(yàn)

3、等圖紙上還未表示清楚的問(wèn)題用文字說(shuō)明。2)若臥式試壓，pt應(yīng)取立置時(shí)的試驗(yàn)壓力加上液柱靜液壓力3)可參照指導(dǎo)書(shū)p34技術(shù)要求或書(shū)后樣板圖上技術(shù)要求6 編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 說(shuō)明書(shū)要求及內(nèi)容 要求：10頁(yè)左右，右邊2030mm備注 內(nèi)容： 包括首頁(yè)目錄，概述、設(shè)計(jì)依據(jù)（任務(wù)書(shū)），設(shè)計(jì)步驟的內(nèi)容，主要參考文獻(xiàn)7 繪制圖樣 要求完成一張a1 圖紙：篩板塔總裝配圖，尺寸：594 841 mm 標(biāo)題欄、明細(xì)表、接管表、技術(shù)特性表1.2 設(shè)計(jì)條件1. 設(shè)備類型：自支承式加壓板式塔設(shè)備；2. 設(shè)置地區(qū)（上海）環(huán)境：基本風(fēng)壓：qo=450n/m2;設(shè)計(jì)地震烈度：7度（或8度）；場(chǎng)地土：ii類。地震加速度0.15g（

4、或者0.3g）；3. 塔體及裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)條件：（1）塔體內(nèi)徑di=1800mm，實(shí)際塔高h(yuǎn)=37.67m；（2）工作壓力為0.6mpa，設(shè)計(jì)壓力pc=0.8mpa；工作溫度為104，設(shè)計(jì)溫度t=120；（3）塔體裝有n=54塊篩板塔盤，每塊塔盤上存留介質(zhì)層高度為hw=50mm，介質(zhì)密度為1=650kg/m3；（4）沿塔高每15塊塔板左右開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為5個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半圓形平臺(tái)5個(gè)，平臺(tái)寬度為b=1.2m，單位質(zhì)量為150kg*m-3，包角180。（5）塔外保溫層厚度為ts=200mm，保溫材料密度為2=300kg/m3；（6）塔體與封頭材料在低合金高強(qiáng)度剛中間選用，并查出其參數(shù)

5、。（8）裙座統(tǒng)一采用q235-b，基礎(chǔ)環(huán)采用q235-a（9）塔體與裙座采用雙面對(duì)接焊接，局部無(wú)損探傷塔體焊接接頭系數(shù)=0.85；（10）塔體與封頭厚度附加量c=2mm，裙座厚度附加量c=2mm，裙座高1.57m。1.3設(shè)計(jì)參數(shù)表2-1設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表工作壓力mpa0.6塔體內(nèi)徑mm1800設(shè)計(jì)壓力mpa0.8塔高mm37670工作溫度104設(shè)計(jì)壽命a10設(shè)計(jì)溫度120保溫材料厚度mm100介質(zhì)名稱石油氣保溫材料密度kg*m-3300介質(zhì)密度kg*m-3650塔盤上存留介質(zhì)層高度mm50傳熱面積m2230.6殼體材料16mnr基本風(fēng)壓n*m-2450內(nèi)件材料16mnr地震基本烈度8裙座材料q-2

6、35-b場(chǎng)地類別ii塔板間距mm600塔形54塔板數(shù)目54精餾段塔板數(shù)35提餾段塔板數(shù)目192 材料選擇 塔設(shè)備與其他化工設(shè)備一樣，置于室外，無(wú)框架的自支承式塔體，絕大多數(shù)是采用鋼材制造的。這是因?yàn)殇摬木哂休^好的的強(qiáng)度和塑性，制造性能較好，設(shè)計(jì)制造的經(jīng)驗(yàn)也比較成熟，因此，在大型的塔設(shè)備中，鋼材更具有無(wú)法比擬的有點(diǎn)。2.1塔體材料選擇 設(shè)計(jì)中塔體的材料選擇是16mnr；塔體是塔設(shè)備的外殼，由等直徑和等壁厚的圓筒和兩個(gè)封頭組成，塔體除滿足工藝條件下的強(qiáng)度、剛度外，還應(yīng)考慮風(fēng)力、地震、偏心載荷所英氣的強(qiáng)度、剛度問(wèn)題，以及吊裝、運(yùn)輸、檢驗(yàn)、開(kāi)停工作等的影響，所以選擇塔體的材料很重要。2.2裙座材料的選

7、擇 設(shè)計(jì)中裙座材料的選擇是q235-b，地腳螺栓的材料是q235-a；塔體裙座是塔體安放到基礎(chǔ)上的連接部分，它必須保證塔體坐落在確定位置上進(jìn)行正常工作，為此，它應(yīng)當(dāng)具有足夠的強(qiáng)大和剛度，能夠承受各種操作情況下的全塔質(zhì)量，以及風(fēng)力、地震等引起的載荷。3 塔體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1塔殼強(qiáng)度計(jì)算 先按內(nèi)壓容器設(shè)計(jì)厚度，然后按自重、液重等引起的正應(yīng)力及分載荷引起的正應(yīng)力和風(fēng)載荷引起的彎曲應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性驗(yàn)算。3.1.1、塔體厚度的計(jì)算16mnr材料在120時(shí)的許用應(yīng)力，取170mpa塔體焊接接頭系數(shù)，采用雙面對(duì)接焊接，局部無(wú)損探傷，取=0.85c壁厚附加量，按要求取c=2mm由于塔體較高，且上海

8、靠海，風(fēng)載荷較大，為抵抗風(fēng)載荷適當(dāng)增加厚度，經(jīng)圓整后取塔體名義壁厚tn=12mm，則塔體的有效厚度為：te=tn-c=12-2.8=9.2mm3.2.2、封頭厚度計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：現(xiàn)筒體壁厚已經(jīng)取12mm，為便于焊接，取封頭與筒體同厚，也取名義厚度為12mm。3.2質(zhì)量載荷計(jì)算（1）殼體和裙座質(zhì)量m01m01 = (di+2tn)2- di2h =1.8242- 1.8237.677.85103=20200.32kg（2）人孔、法蘭、裙座附件質(zhì)量 按經(jīng)驗(yàn)取附件質(zhì)量為（3）塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量m02可有表4-9查得篩板塔盤質(zhì)量為，故 （4）保溫層材料質(zhì)量m03 （5）平臺(tái)，扶梯質(zhì)量 由表4-9查得

9、，鋼制平臺(tái)質(zhì)量：籠式扶梯質(zhì)量： （6） 操作時(shí)物料質(zhì)量 其中物料密度，塔板數(shù)n=54，塔板上液層高度（7）充水質(zhì)量 其中（8）各種質(zhì)量載荷匯總表2-2塔器各狀態(tài)下質(zhì)量一覽表塔器的操作質(zhì)量/kg塔器的最小質(zhì)量/kg塔器的最大質(zhì)量/kg3.3風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算 風(fēng)載荷計(jì)算示例以2-3段為例計(jì)算風(fēng)載荷p3（圖8-26）：(n)其中式中：體型系數(shù)，對(duì)圓筒形容器，=0.710m高處基本風(fēng)壓值，=450n*m-2風(fēng)壓高度變化系數(shù)，查表4-11得=1.38計(jì)算段長(zhǎng)度，l1=10000mm塔有效直徑。400mm， 10387(n)表2-3塔的風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩的計(jì)算 塔段號(hào) 項(xiàng)目1234塔段長(zhǎng)度01010202

10、0303036.7基本風(fēng)壓q0（n/m2）450k1（空氣動(dòng)力系數(shù)，對(duì)圓筒型形截面取0.7）0.7k2i （風(fēng)振系數(shù)，此處按1.7?。?.701.701.701.70k3（扶梯的附加寬度，取400mm）240k4=（操作平臺(tái)的附加寬度，取600mm）600dei=d0i（mm）2728(n)10387137531623911869（n*mm）1.0600.710.941.111.20截面0-0風(fēng)彎矩計(jì)算+1.061同理可得：截面1-1+1.570截面2-2+1.4903.4地震彎矩的計(jì)算取第一振型脈動(dòng)增大系數(shù)為則衰減指數(shù) 塔的總高度 h=37670mm全塔操作質(zhì)量 重力加速度 地震影響系數(shù)查得

11、（設(shè)防烈度8級(jí)）查得計(jì)算截面距離地面的高度h塔設(shè)備的基底截面0-0: h=0裙座上檢查孔或較大管線引出空處的截面1-1: h=500mm塔體與裙座連接焊縫處的截面2-2: h=1570mm等直徑、等厚度的塔，按下列方法計(jì)算地震彎矩。塔設(shè)備的基底截面0-0裙座上檢查孔或較大管線引出空處的截面1-1截面2-23.5塔體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核塔底危險(xiǎn)截面（2-2）的軸向應(yīng)力計(jì)算：塔底危險(xiǎn)截面（2-2）抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算：該截面上的最大軸向壓縮應(yīng)力發(fā)生在空塔時(shí)，式中=170mpab=0.06ete/ri=0.062.01059.2/1000=122.67mpa組合系數(shù)k=1.2由于=9.72+63.

12、68=73.4= =122.67mpa因此塔底2-2截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。 塔底2-2截面抗拉強(qiáng)度校核：=1.21700.85=173.4mpa該截面滿足抗拉強(qiáng)度要求。綜合以上各項(xiàng)計(jì)算，在各種不同危險(xiǎn)工況下塔體壁厚tn=12mm，可以滿足真?zhèn)€塔體的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。3.6裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核1、裙座底部0-0截面強(qiáng)度校核 裙座底部截面0-0的軸向應(yīng)力計(jì)算：式中=170mpab=0.06ete/ri=0.062.01059.2/900=122.67mpa組合系數(shù)k=1.2由于=9.72+63.68=73.4= =122.67mpa因此裙座底部0-0截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)

13、定條件。2、裙座底部1-1截面強(qiáng)度校核 裙座底部截面1-1的軸向應(yīng)力計(jì)算：式中=170mpab=0.06ete/ri=0.062.01059.2/900=122.67mpa組合系數(shù)k=1.2由于=9.72+63.68=73.4= =122.67mpa因此裙座底部底1-1截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。3、裙座焊縫強(qiáng)度校核此塔裙座與塔體采用雙面對(duì)接焊，焊縫承受的組合拉應(yīng)力為：=53.95mpa0.6=0.6170=102mpa滿足裙座焊縫強(qiáng)度要求。3.7水壓試驗(yàn)時(shí)塔的強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算1、水壓試驗(yàn)時(shí)塔體2-2截面的強(qiáng)度校核液柱靜壓力p=rh90037.67=0.339（mpa）查表得,故0.9因此

14、滿足水壓試驗(yàn)強(qiáng)度的要求。2、水壓試驗(yàn)時(shí)裙座底部0-0截面的強(qiáng)度和軸向穩(wěn)定性要求=46.79mpa故水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，裙座底部截面滿足穩(wěn)定性要求。3.8基礎(chǔ)環(huán)板設(shè)計(jì)3.8.1、 基礎(chǔ)環(huán)板內(nèi)外徑的確定外徑內(nèi)徑徑3.8.2、混凝土強(qiáng)度校核正常操作時(shí): 水壓試驗(yàn)時(shí)： 以上應(yīng)力均小于各種混凝土的壓力需用值4mpa，滿足強(qiáng)度要求。3.8.3、基礎(chǔ)環(huán)厚度設(shè)計(jì)由于該塔較高，塔底裙座哎呀那個(gè)加筋結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)環(huán)板采用28個(gè)均勻的地腳螺栓固定，取筋板的厚度為8mm，則基礎(chǔ)環(huán)上筋板間的距離為 基礎(chǔ)環(huán)的外伸寬度： 兩筋板間基礎(chǔ)環(huán)部分的長(zhǎng)寬比：查表4-12得：ms=mx=0.3852.07882=6171n*mm/mm基礎(chǔ)環(huán)板采

15、用q235鋼，則其厚度為：考慮腐蝕裕量，取c2=3mm，再圓整至鋼板系列尺寸，故取基礎(chǔ)環(huán)厚度tb=20mm。3.9地腳螺栓的設(shè)計(jì)塔設(shè)備作用在迎風(fēng)面?zhèn)然A(chǔ)上的最小應(yīng)力根據(jù) ，選取地腳螺栓個(gè)數(shù)n=28; ; 。mm圓整后,查得m42螺栓的螺紋小徑，故選用28個(gè)m42的地腳螺栓，滿足要求。4 標(biāo)準(zhǔn)零部件的選擇4.1地腳螺栓：m424.5表4-1螺栓結(jié)構(gòu)尺寸(mm)螺栓規(guī)格abcd(d)tgtctzl1l3l4l5d2d3d4m424.53007565210（240）18241817090901404560604.2裙座雙面對(duì)接焊接，選用（a）（p45）；dib=1600mm，dob=2000mm，d

16、2=2060mm（附錄4-3裙座對(duì)應(yīng)的3個(gè)尺寸）由于裙座厚度tn=12mm，查表4-1得缺口半徑r=35mm，寬度k=70mm（1）裙座檢查孔由于裙座直徑為1800mm，根據(jù)書(shū)上表4-3所選檢查孔規(guī)格如下:表4-2圓形檢查孔結(jié)構(gòu)尺寸和數(shù)量(mm)數(shù)量直徑dm中心高h(yuǎn)2450250900（2）裙座排氣孔由于塔器直徑為1800mm，且無(wú)保溫，根據(jù)書(shū)上表4-4所選排氣管規(guī)格如下表4-3排氣孔與排氣管規(guī)格和數(shù)量(mm)排氣管規(guī)格/mm排氣管數(shù)量排氣孔中心距裙座頂端距離h804180（3）裙座通道管根據(jù)化工設(shè)計(jì)得管道公稱直徑dn=125mm，在書(shū)上表4-6選得通道管道規(guī)格為：卷焊縫內(nèi)徑300，壁厚等于裙

17、座名義厚度，為12mm。4.3 封頭（jb/t4746-2002，eha180012）根據(jù)jb/t4746-2002在公稱直徑為1800mm，選得eha封頭規(guī)格如下表4-4封頭規(guī)格表(mm)質(zhì)量kg總深度h/mm內(nèi)表面積a/m2容積v/m3346.44903.7380.865由于上下封頭名義厚度均為12mm，故同為eha1800124.4 除沫器（hg/t 21618-1998，s1800-150 sp20）由于人孔在除沫器的上方，故選用上裝式除沫器，由于蒸汽出口管直徑為450mm，故選用上裝式絲網(wǎng)除沫器規(guī)格如下：dn=500mm，h=150mm，h1=260mm4.5 接管根據(jù)化工原理設(shè)計(jì)的

18、各管道的尺寸得接管表如下表4-5接管表(mm)符號(hào)公稱規(guī)格接管外徑與壁厚標(biāo)準(zhǔn)號(hào)法蘭類型及密封面型式用途a1,247412裙座檢查圓孔b1,2pn1.6,dn32383.5hg20592so/rf溫度計(jì)接口cpn1.6,dn5005309hg20592so/rf回流蒸汽進(jìn)口dpn1.6,dn1251334hg20592so/rf進(jìn)料口e1,2pn1.6,dn25323.5hg20592so/rf壓力表接口fpn1.6,dn4504809hg20592so/rf蒸汽出口gpn1.6,dn1001084hg20592so/rf回流口h1-4pn1.6,dn25323.5hg20592so/rf取料口

19、p1,2pn1.6,dn15183.5hg20592so/rf液位計(jì)接口jpn1.6,dn32383.5hg20592so/rf釜液出口k1-5pn1.6,dn5005308hg20592so/rf人孔4.6 法蘭(hg20592-1997)及墊片(hg20608-1997)法蘭的均為so（帶頸平焊法蘭）和密封面rf(突面)型，材料為16mnii，墊片的材料為石棉橡膠板。有接管的地方均有法蘭和墊片，法蘭墊片的公稱直徑與所在接管對(duì)應(yīng)。如溫度計(jì)接口dn32，pn1.6，則法蘭so32-1.6 rf，墊片rf32-1.6。4.7 人孔（hg21520-1995）人孔均為垂直吊蓋帶頸平焊法蘭人孔，共5

20、個(gè)，直徑為500mm，rf型，工程壓力1.0mpa，據(jù)此所選規(guī)格如下：表4-6人孔規(guī)格表(mm)dwsdd1abh1h2h3b1b2b3d螺柱螺母螺 柱直徑長(zhǎng)度總質(zhì)量kg數(shù)量5308670620385300250112505282832362040m241251614.8 吊柱（hg/t 21639-2002,w=500,s=1600） 塔徑dn=1800mm，選取w=500kg，s=1600mm，則所選吊柱結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表：表4-7吊柱規(guī)格表(mm)slhrel1質(zhì)量kg標(biāo)準(zhǔn)圖號(hào)16004250125015910750250110310hg/t 21639-94.9 補(bǔ)強(qiáng)圈（jb/j 4736

21、-2002-a，16mnr）塔頂蒸汽出口接管dn=450，外徑480mm，塔底蒸汽回流管dn500，外徑530mm據(jù)此所選補(bǔ)強(qiáng)圈（a型，材料均為16mnr）規(guī)格如下：表4-8補(bǔ)強(qiáng)圈規(guī)格表(mm)接管公稱直徑dn外徑d1內(nèi)徑d2厚度c質(zhì)量450760484821.2500840534825.94.10 其它其它零部件如螺母螺栓等規(guī)格直接見(jiàn)精餾塔裝備圖。符號(hào)一覽表符號(hào)符號(hào)意義系數(shù)，按照gb150相關(guān)章節(jié)，mpa塔設(shè)備殼體內(nèi)直徑，mm基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)直徑，mm塔設(shè)備殼體外直徑，mm基礎(chǔ)環(huán)外直徑，mm裙座殼體底部截面的外直徑，mm設(shè)計(jì)溫度下材料的楊氏模量，mpa風(fēng)壓高度變化系數(shù)，高度取各計(jì)算段頂截面的高度塔設(shè)

22、備底截面處的垂直地震力，n塔設(shè)備任意計(jì)算截面i-i處垂直地震力，n集中質(zhì)量mk引起的基本振型水平地震力，n重力加速度，取g=9.81m/s2塔設(shè)備高度，mm塔設(shè)備頂部至第i段底截面的距離，mm塔設(shè)備第i段頂截面距塔底截面的高度，m第i段集中質(zhì)量距地面的高度，mm、第i計(jì)算段，第i-1計(jì)算段的截面慣性距，載荷組合系數(shù)，取k=1.2體型系數(shù)，取籠式扶梯當(dāng)量寬度，當(dāng)去確切數(shù)據(jù)時(shí)，可取=400mm操作平臺(tái)當(dāng)量寬度，mm偏心質(zhì)點(diǎn)重心至塔設(shè)備中心線的距離，mm第i計(jì)算段長(zhǎng)度，mm操作平臺(tái)所在計(jì)算段的長(zhǎng)度，mm人孔，接管，法蘭等附屬件質(zhì)量，kg偏心質(zhì)量，kg塔設(shè)備操作質(zhì)量，kg液壓試驗(yàn)時(shí)，塔器內(nèi)充液質(zhì)量，kg塔設(shè)備殼體和裙座質(zhì)量，kg內(nèi)件質(zhì)量，kg保溫材料質(zhì)量，kg平臺(tái)，扶梯質(zhì)量，kg操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg塔設(shè)備第i計(jì)算段的操作質(zhì)量，kg距地面hk處的集中質(zhì)量，kg任意計(jì)算截面i-i以上塔式容器的操作質(zhì)量，kg任意計(jì)算截面i-i的基本振型地震彎矩，n.mm底截面0-0處的基本振型地震彎矩，n.mm任意計(jì)算截面i-i處的風(fēng)彎矩，n.mm底截面0-0處的風(fēng)彎矩，n.mm任意計(jì)算截面i-i處的最大彎矩，n.mm基本風(fēng)壓值，n/m2地震影響系數(shù)對(duì)應(yīng)于塔設(shè)備基本振型自振周期t1的地震影響系數(shù)地震影響系數(shù)的最大值基礎(chǔ)環(huán)計(jì)算厚度，mm圓筒的有效厚度，mm封頭的有效厚度，mm各計(jì)算截面的圓筒的有效