DN1100舌形塔設(shè)計(jì)含9張CAD圖帶開題報(bào)告-獨(dú)家.zip,DN1100,舌形塔,設(shè)計(jì),CAD,開題,報(bào)告,獨(dú)家
DN1100舌形塔設(shè)計(jì)
摘 要
設(shè)計(jì)一舌形塔，用于分離甲醇與水的混合溶液，并給定塔高，塔徑等相關(guān)參數(shù)。
由于為第一次接觸化工類塔設(shè)備，按照老師要求，初期借閱，查看了許多化工設(shè)備相關(guān)書籍，深入了解了化工方面的許多知識(shí)，弄懂了舌形塔的工作原理，初步確定了設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)方向。
本次設(shè)計(jì)主要偏向于工藝設(shè)計(jì)之后的機(jī)械設(shè)計(jì)部分。在老師的指導(dǎo)與幫助下，進(jìn)行了舌形塔的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的設(shè)計(jì)及塔座的確定，各部分材料的選取。主要進(jìn)行了此舌形塔載荷的分析，強(qiáng)度的校核與穩(wěn)定性的驗(yàn)算，并繪制了舌形塔的裝配圖與一些零件圖，給出設(shè)計(jì)要求，使設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足安全生產(chǎn)的要求。綜合，整理,完成了設(shè)計(jì)說明書的編寫。
關(guān)鍵詞：舌形塔；塔盤；甲醇；強(qiáng)度；
ABSTRACT
Design a tongue tower, used to separate the mixture solution of methanol and water, and the relative parameters such as tower height and tower diameter.
Because for the first time contact chemical tower equipment, in accordance with the requirements for the teacher, the early library, see a lot of chemical equipment related books, many of them understand the chemical industry knowledge, understand the working principle of tower of tongue, preliminarily determines the design thinking and design direction.
This design mainly focuses on the mechanical design after the process design. With the guidance and help of the teachers, the design of the main structure of the tongue tower and the design of the parts and the determination of the tower, the selection of the materials. Mainly analyzed the tongue tower load, strength and stability checking calculation, and draw the tongue shape some assembly drawing and part drawing of the tower, gives the design requirements, make a design to comply with relevant standards, to meet the requirements of the safety in production. Comprehensive, finishing the writing of the design specification.
Keywords : tongue tower; Tray; Methanol; Strength;
II
目錄
摘 要 I
1緒論 1
1.1塔設(shè)備的概述 1
1.1.1塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用與地位 1
1.1.2 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求 1
1.1.3塔設(shè)備的構(gòu)造 1
1.2 液體混合物的分餾 2
1.3 塔設(shè)備設(shè)計(jì)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)原則 2
1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 2
1.3.2 設(shè)計(jì)原則 2
2 舌形塔的主體結(jié)構(gòu)及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.1 舌形塔的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.2 舌形塔的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4
2.2.1 舌形塔材料的選擇 4
2.2.2 塔盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2.2.3分塊式塔盤的支撐結(jié)構(gòu) 5
2.2.4 裙座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3舌形塔其他附屬裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7
3.1溢流裝置 7
3.1.1 降液管 7
3.1.2 受液盤 7
3.2進(jìn)出口管裝置 8
3.2.1 進(jìn)料管 8
3.2.2 出料管 8
3.3人孔與手孔 9
3.4視鏡 9
3.5液面計(jì) 9
3.6法蘭 10
3.7補(bǔ)強(qiáng)圈 10
3.8除沫器 10
4. 塔強(qiáng)度計(jì)算與校核及驗(yàn)算 11
4.1塔板主要工藝尺寸的計(jì)算 11
4.2 舌型塔壁厚初算 12
4.2.2封頭壁厚計(jì)算 12
4.3塔體各項(xiàng)載荷計(jì)算 13
4.3.1質(zhì)量載荷計(jì)算 13
4.3.2風(fēng)載荷計(jì)算 14
4.3.3最大彎矩計(jì)算 16
4.4.塔體的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算 16
4.4.1舌形塔外殼軸向應(yīng)力分析 16
4.4.3圓筒拉應(yīng)力校核 17
4.4.4塔體液壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核 17
4.5.裙座的設(shè)計(jì)及驗(yàn)算 18
4.5.1座體 18
4.5.2基礎(chǔ)環(huán) 20
4.6裙座與塔體對(duì)接焊縫的驗(yàn)算 22
5舌形塔的制造、安裝及運(yùn)輸 23
5.1 材料檢驗(yàn) 23
5.2 筒體制造 23
5.2.1 筒體的下料 23
5.2.2 筒節(jié)的成形 23
5.2.3 筒節(jié)的組對(duì) 23
5.2.4 筒節(jié)與筒節(jié)的組對(duì)焊接 23
5.2.5 筒體主焊縫的檢測(cè) 23
5.3舌形塔的安裝 23
5.3.1 安裝前的準(zhǔn)備 23
5.3.2 安裝程序 24
5.4舌形塔的運(yùn)輸 24
6 加工工藝和裝配程序及安全防腐 25
6.1 加工工藝 25
6.2 裝配程序 25
6.3 安全防腐 25
6.3.1 開發(fā)耐蝕材料 25
6.3.2 其他表面工程技術(shù) 25
結(jié)論 27
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
1緒論
1.1塔設(shè)備的概述
1.1.1塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用與地位
塔設(shè)備廣泛用于精餾。吸收萃取，離子交換等化工操作單元中。比如在煉油加工、化工精煉等方面都離不開塔設(shè)備來加工得到的。塔設(shè)備的質(zhì)量可以達(dá)到幾百多噸重，大都是龐大的外形，有的是十幾米或幾十米的直徑，大多數(shù)是安裝在室外使用。蒸餾是塔設(shè)備的作用之一，現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展有了很大變化，塔的用途方面也得到了很大的提升，塔設(shè)備在石油化工方面也是上升到了其他設(shè)備不可代替的地步，如環(huán)保、化工、醫(yī)藥等等。而在化工生產(chǎn)的主要分離方法有萃取、精餾、解吸以及吸收等。還有就是離子交換、干燥或者吸附等操作塔也能完成。塔設(shè)備在工業(yè)上的作用廣泛且隨現(xiàn)代工業(yè)不斷更新?lián)Q代，人們對(duì)塔設(shè)備的重視和研發(fā)工作也在不斷的提升。
1.1.2 化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求
塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的主要要求有以下幾個(gè)方面
（1）生產(chǎn)力強(qiáng)。符合工業(yè)要求的前提下提高生產(chǎn)率。
（2）穩(wěn)定性好，彈性大。 在生產(chǎn)工作要求下，塔設(shè)備應(yīng)該具備既能有高效的傳質(zhì)率也可以使操作的穩(wěn)定高，還能維持連續(xù)長(zhǎng)期生產(chǎn)。
（3）能耗低。從經(jīng)濟(jì)性的角度分析，最大化減小重大功能的消耗，如生產(chǎn)過程中液體對(duì)塔設(shè)備所造成的熱量損失、壓降、阻力等因素。
（4）結(jié)構(gòu)合理。在設(shè)計(jì)塔的結(jié)構(gòu)時(shí)，要在符合生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，綜合考慮塔安裝、維修等方面要利于員工的操作。
（5）合理選擇材料。在設(shè)計(jì)塔的生產(chǎn)要求達(dá)到以后，要盡量提高材料的利用率來體現(xiàn)塔的經(jīng)濟(jì)性。
不同的塔型都有著其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)與選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮各方面因素，物料情況，選擇合適的塔型。
1.1.3塔設(shè)備的構(gòu)造
塔設(shè)備的構(gòu)造主要由以下幾個(gè)部分組成：
(1)塔體
塔體的主要組成部件就是筒體，也就是塔的外殼，直徑和壁厚很多塔都是一樣的，還有封頭的上蓋和下蓋，形狀為橢圓形。塔體的工藝要求也有很多，在滿足生產(chǎn)工藝的同時(shí)也要考慮塔體的垂直度和彎曲度符合自然的安裝與運(yùn)輸，將誤差控制在允許范圍內(nèi)。
(2)塔體支座
塔體支座是將塔體安放到基礎(chǔ)上的連接部分，用來保證塔體能夠安放到確定位置能夠正常工作。塔體支座在強(qiáng)度和剛度方面都要比其他部件高，因?yàn)椴粌H用來承載塔的質(zhì)量和生產(chǎn)原料的質(zhì)量，還要承受外來自然因素的影響，如抵抗自然風(fēng)和地震破壞等?，F(xiàn)在用的最多的是裙式支座。
(3)除沫器
除沫器用于分離塔中氣體夾帶的液滴，提高純率。一般在塔頂設(shè)置除沫器。
(4)接管
塔設(shè)備的接管作用是連接工藝管路，將塔設(shè)備與各部件組成一個(gè)系統(tǒng)。
(5)人孔和手孔
手孔與人孔是為了檢查設(shè)備內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。
(6)吊耳
由于塔設(shè)備外形日趨龐大，吊耳可以方便的解決塔設(shè)備在安裝，運(yùn)輸上的問題。
(7)吊柱
由于本次設(shè)計(jì)塔比較高，所以設(shè)置吊柱，便于檢修，安裝，拆卸內(nèi)件。
1.2 液體混合物的分餾
現(xiàn)在在化工石油工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用的是分餾法區(qū)分離液體混合物。液體分餾的原理是將各種物質(zhì)因?yàn)榉肿哟笮?、沸點(diǎn)不一樣，通過塔設(shè)備對(duì)液體和氣體不斷的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到分離效果。本次設(shè)計(jì)的舌型塔是用來分離甲醇-水溶液。在舌型塔內(nèi)進(jìn)行分餾操作時(shí)，蒸汽從塔底往上升，液體從塔頂往下流，再經(jīng)過冷凝器和再沸器分別對(duì)氣體進(jìn)行冷卻操作，對(duì)原料通過加熱等，有時(shí)為了保證分餾有效進(jìn)行，還會(huì)安裝原料液預(yù)熱器、回流液泵等輔助設(shè)備。
1.3 塔設(shè)備設(shè)計(jì)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)原則
1.3.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容
本設(shè)計(jì)為舌形塔設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)偏重于機(jī)械設(shè)計(jì)方面。首先是對(duì)塔體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后設(shè)計(jì)附屬裝置，計(jì)算塔設(shè)備的強(qiáng)度、剛度、載荷和穩(wěn)定性，最后計(jì)算塔設(shè)備的強(qiáng)度、剛度、最后結(jié)合制造、安裝、保養(yǎng)等實(shí)際需求做防腐工作
1.3.2 設(shè)計(jì)原則
為了達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)過程中高效、高產(chǎn)、低能耗等要求，主要具體考慮以下幾點(diǎn)。
（1） 滿足工藝和操作的要求
設(shè)計(jì)工藝和設(shè)備要有一定的靈活性，可方便調(diào)節(jié)流動(dòng)和傳熱。在合適的位置安裝一些實(shí)用儀表，方便觀察塔內(nèi)情況和控制生產(chǎn)過程。
（2）經(jīng)濟(jì)合理
在滿足舌形塔設(shè)計(jì)要求的情況下，選材立足國(guó)內(nèi)。
（3） 保證生產(chǎn)安全
舌形塔應(yīng)具有一定剛度和強(qiáng)度，結(jié)合安裝地點(diǎn)，使舌形塔能抵抗正常工作過程中的各種載荷以及各自然因素所產(chǎn)生的破壞。
2 舌形塔的主體結(jié)構(gòu)及零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 舌形塔的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
舌形塔由塔體、內(nèi)件、及支座等部件組成，如圖1、圖2所示。
圖1 總體結(jié)構(gòu)圖 圖2 三維立體簡(jiǎn)圖
舌形塔塔體由圓柱型筒體和各種凸形封頭或平板封頭組成，作為容器主體的圓柱形筒體，制造簡(jiǎn)單，塔內(nèi)部件安裝方便，而且承壓能力好應(yīng)此應(yīng)用廣泛。舌型塔為一般化工塔，鋼材能滿足設(shè)計(jì)要求。我選取的是Q235-A。在塔體上設(shè)有各種零部件和許多接管，與塔體一起構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)行分離操作。為了方便操作、安裝和檢修，在塔體上裝吊柱、扶梯平臺(tái)。在塔底上焊上一定數(shù)量的支撐圈來安裝保溫材料。舌形塔采用裙座支承。
本次設(shè)計(jì)分離的為甲醇-水混合溶液。
2.2舌形塔的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 舌形塔材料的選擇
舌形塔為一般化工塔，塔設(shè)備材料的選擇中，鋼材與其他材料相比，有很多優(yōu)點(diǎn)。
舌形塔的塔板，以鋼材為主，其他材料為輔。
2.2.2 塔盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
塔板在結(jié)構(gòu)方面有一定的剛度要求，需維持板的水平。塔板間需要有密封性，避免氣體、液體短路。塔板還應(yīng)滿足便于安裝拆卸。本次設(shè)計(jì)，塔徑為1100mm，采用分塊式塔盤結(jié)構(gòu)。
分塊式塔盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
(1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。
將塔盤板沖壓折邊，使其有足夠的剛度，能優(yōu)化塔盤結(jié)構(gòu)，還省鋼材。
(2)制造方便，模具簡(jiǎn)單。
塔盤板安放在塔壁上的支持圈上，采用楔形連接，楔形緊固件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、更便于拆裝。
2.2.3分塊式塔盤的支撐結(jié)構(gòu)
塔盤板是通過人孔送進(jìn)塔內(nèi)的，安裝在塔內(nèi)固定件上。
2.2.4 裙座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
裙座是最常見的塔設(shè)備支撐結(jié)構(gòu)。按照所支撐設(shè)備的高度與直徑比，裙座可分為圓筒形和圓錐形兩種。圓筒形裙座結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。但對(duì)于承受較大風(fēng)載荷和地震載荷的塔，需要配置較多的地腳螺栓，則采用圓錐形裙座支撐結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)采用圓錐形裙座，裙座材料為Q235-B。
裙座與塔體的連接采用焊接。并且在接點(diǎn)外觀上是圓滑的，進(jìn)行超聲檢測(cè)。由于搭接型式受力差，搭接焊縫需填滿。
圓筒形裙座和圓錐形裙座的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
5
圖3 上為圓筒形裙座，下為圓錐形裙座
3舌形塔其他附屬裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1溢流裝置
溢流裝置包括降液管、受液盤等部件。
3.1.1 降液管
降液管分為圓形降液管和弓形降液管。圓形降液管用于塔徑較小，負(fù)荷較低的情況。根據(jù)已定的設(shè)計(jì)條件，所以本次設(shè)計(jì)選則用弓形降液管。
3.1.2 受液盤
受液盤按形式分為兩種，分別是平型和凹型，受液盤的作用是讓降液管的出口不受到液體侵入，受液盤的位置普遍都設(shè)置在塔盤上。
平型受液盤一般都會(huì)用在易聚合物料，為了阻止它造成塔盤死角。當(dāng)液體壓降大于250Pa時(shí)，一般都會(huì)用凹型受液盤。如圖5所示
圖5
如果要使塔盤的入口液封能夠有效降低，使液體的流向得到平穩(wěn)，有緩沖效果或需要更好的鼓泡時(shí)，都會(huì)選用凹型受液盤。按這次的設(shè)計(jì)需求要選用凹型受液盤，如果凹型受液盤深度大于50mm而寬度低于三分之一的塔板間距時(shí)，塔板間距可以根據(jù)要求適當(dāng)擴(kuò)大。
為有效預(yù)防停產(chǎn)時(shí)需要對(duì)塔內(nèi)的液體進(jìn)行排放，通常把液封盤做在塔的最底部的降液管末端，是通過淚空排放液體。弓形降液管的液封盤的結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖6 液封盤結(jié)構(gòu)
3.2進(jìn)出口管裝置
3.2.1 進(jìn)料管
當(dāng)塔徑大于800mm時(shí)，人可進(jìn)塔檢修，且物料清凈不易聚合采用如圖7所示的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的進(jìn)料管。
圖7 進(jìn)料管
3.2.2 出料管
塔底部的液體出料管結(jié)構(gòu)如圖8所示。
在出料管上，焊有三塊支撐扁鋼，以便將出料管活嵌在引出管通道里。為了便于安裝，出料管外形尺寸m，應(yīng)小于支座內(nèi)徑，引出管通道直徑應(yīng)大于出料管法蘭外徑。
圖8 出料管
3.3 人孔與手孔
人孔天通常設(shè)置在塔體大概六米的地方，在塔頂上也要設(shè)置一個(gè)人孔，在這里選用的結(jié)構(gòu)是分塊式塔盤。為了方便塔設(shè)備的安裝與生產(chǎn)，通常在一個(gè)經(jīng)線設(shè)有人孔和手孔，不能與降液管在同一平面，這樣才能夠方便工作人員進(jìn)出塔。因?yàn)樗O(shè)備要保溫效果，通常人孔的選擇是回轉(zhuǎn)蓋。在與設(shè)備部件或平臺(tái)的安全距離要求上，要求人孔中心與塔內(nèi)部部件距離超過一千毫米，與操作平臺(tái)高度一般保證在八百毫米到一千毫米之間，在塔內(nèi)設(shè)置的把手直徑大約在十八毫米到二十二毫米之間，材料選擇圓鋼。
3.4 視鏡
當(dāng)工作人員需要觀察塔設(shè)備的內(nèi)部時(shí)，可以通過視鏡來觀察。視鏡的組成有很多，主要的有視鏡座、壓緊環(huán)、視鏡玻璃等。壓力容器視鏡、不帶頸視鏡及帶頸視鏡是市場(chǎng)上普遍使用的有三視鏡。
而窺視范圍大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易制造的是不帶頸視鏡，正常情況下都會(huì)選擇不帶頸視鏡。帶頸視鏡主要用在直徑小、受保溫層限制的塔器。通常情況下公稱壓力在0.6 MPa以上的會(huì)采用壓力容器視鏡。由于這次設(shè)計(jì)壓力是0.21MPa，根據(jù)要求分析選擇不帶頸視鏡。
3.5液面計(jì)
設(shè)置液面計(jì)是為了觀察設(shè)備內(nèi)部液面的位置情況。液面計(jì)有多種種類，最常用的液面計(jì)有：透光式（T型）玻璃板液面計(jì)，玻璃管（G型）液面計(jì)，反射式（R型）玻璃板液面計(jì)等。選取液面計(jì)時(shí)需要考慮公稱壓力、使用溫度、液面計(jì)材料、結(jié)構(gòu)型式及公稱長(zhǎng)度等性能參數(shù)。
3.6法蘭
法蘭連接是由一對(duì)法蘭、數(shù)個(gè)螺栓和一個(gè)墊片（圈）等零件組成的一種可拆連接。
法蘭連接有較好的強(qiáng)度和緊密性，適用的尺寸范圍寬，所以應(yīng)用很廣泛。
法蘭密封的原理是：法蘭在螺栓預(yù)緊力作用下，把處于壓緊面之間的墊片壓實(shí)，壓緊面上由機(jī)械加工形成的微隙被填滿，形成初始密封條件。
3.7補(bǔ)強(qiáng)圈
有時(shí)候塔體會(huì)因?yàn)殚_孔過大使它的強(qiáng)度降低，補(bǔ)強(qiáng)圈在一定程度上可以有效提升塔的強(qiáng)度，而在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意補(bǔ)強(qiáng)圈厚度與材料上的選擇，通常情況下選擇與塔設(shè)備一樣。
3.8除沫器
除沫器的作用就是吸收氣體中帶有的細(xì)小液滴，除沫器性能的好壞可以直接影響塔設(shè)備的性能，還會(huì)影響分離的效率、原料回收等等。除沫器的分類有三種，分別是絲網(wǎng)型除沫器、折流板型除沫器和旋流板型除沫器。而在化工生產(chǎn)中最通用的類型是絲網(wǎng)型除沫器，其特點(diǎn)是既能吸收細(xì)小液滴也可以過濾掉大型液沫。而且效果比其他類型更明顯。根據(jù)這次的設(shè)計(jì)要求選用固定上裝式絲網(wǎng)除沫器。
4. 塔強(qiáng)度計(jì)算與校核及驗(yàn)算
表1 舌形塔的設(shè)計(jì)參數(shù)如下
設(shè)計(jì)名稱
參數(shù)值
塔內(nèi)徑/mm
1100
塔高H/mm
26000
設(shè)計(jì)壓力/MPa
0.21
設(shè)計(jì)溫度t/℃
110
腐蝕余量/mm
3
容器類別
一類
筒體材料
Q235-A
封頭材料
Q235-A
裙座材料
Q235-B
地腳螺栓材料
Q235-B
介質(zhì)
甲醇
安裝地區(qū)
衡陽郊區(qū)
地震烈度
7級(jí)
場(chǎng)地類別
Ⅱ
地面粗糙度類別
B
4.1塔板主要工藝尺寸的計(jì)算
(1) 塔盤布置
塔板的分塊。因本塔直徑為1100mm，，故塔板采用分塊式塔板。查塔板塊數(shù)表得塔板分為3塊。
（2）塔板結(jié)構(gòu)
塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足剛性好，容易制造，裝拆方便等要求。自身梁式塔板結(jié)構(gòu)能滿足這些要求。
?弓形板 弦邊做成自身梁，其長(zhǎng)度與矩形板同。弦邊直徑D與塔徑和弦邊至塔壁的徑向距離m值有關(guān)?！?000㎜時(shí)，m=20㎜.弧邊直徑，弓形板矢高e與、m和塔板分塊數(shù)n有關(guān)。
按
得e=312㎜
?矩形板 自身梁式矩形板，梁與板構(gòu)成一個(gè)整體。矩形板的一個(gè)長(zhǎng)邊無自身梁，另一邊有自身梁。按工藝要求在板上布置篩孔。長(zhǎng)邊尺寸（b為受液盤最大寬度）可得：
?通道板 通道板即為無自身梁的一塊矩形板，按工藝要求在板上布置篩孔。它是擱在弓形板或矩形板的自身梁上。長(zhǎng)邊尺寸與矩形板相同，矩邊長(zhǎng)度取400㎜。
4.2 舌形塔壁厚初算
4.2.1圓筒壁厚計(jì)算
查化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第三版），內(nèi)壓圓筒厚度計(jì)算公式為：
mm （1）
式中，為Q235-A在105時(shí)的許用應(yīng)力，查表可得為113MPa；=0.85。
最小厚壁mm
塔設(shè)備設(shè)計(jì)壁厚最小不得小于3mm，取mm。
按要求，取壁厚附加量=0.8mm，給定腐蝕余量=3m，可得出此舌形塔圓筒的最小設(shè)計(jì)壁厚為
mm （3）
此舌型塔塔高26m，高度很高，而此舌型塔的直徑為1100mm，考慮風(fēng)載荷影響，要適當(dāng)增加塔筒壁厚?，F(xiàn)假定圓筒名義厚度=10.6mm（在初始的假定值8之間），則假定的圓筒有效厚度為：
6.8mm （4）
4.2.2封頭壁厚計(jì)算
封頭的類型種類繁多，主要有球形、錐形、橢圓形和平板形，此處我采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。
封頭的計(jì)算厚度為：
（5）
要求封頭與筒體等厚是使下一步的焊接更加方便，即，有效厚度=6.8mm。
4.3塔體各項(xiàng)載荷計(jì)算
4.3.1質(zhì)量載荷計(jì)算
圖9 舌型塔風(fēng)載分析圖
設(shè)塔體和裙座質(zhì)量為 m01， 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量為m02，保溫材料質(zhì)量為m03，操作平臺(tái)及扶梯質(zhì)量為m04，塔內(nèi)物料質(zhì)量為m05，塔內(nèi)充水質(zhì)量為mw，假定人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量ma為0，偏心質(zhì)量me為0.
塔體和裙座質(zhì)量，按照假定壁厚和各自高度（參上圖9）計(jì)算可得：
查資料得，舌型塔盤的單位質(zhì)量為，因此塔內(nèi)構(gòu)件的質(zhì)量為：
（6）
假設(shè)保溫層厚度為1000mm，保溫材料的密度為500，則保溫材料的質(zhì)量
操作平臺(tái)（共9層，每層500kg）及扶梯（總高21m，質(zhì)量）質(zhì)量為： （7）
查資料可知（參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第358頁,表17-1)
塔盤充液量為因而操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量為：
塔體圓筒部分長(zhǎng)21.33m（圖3.1），每個(gè)封頭容積為0.105，封頭的曲面高度及直邊高度分別為250mm和25mm（參考《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，化學(xué)工業(yè)出版社，第461頁附表II-15）。故液壓試驗(yàn)時(shí)，塔內(nèi)充水質(zhì)量為
（8）
忽略人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，即令。偏心質(zhì)量=0。則塔設(shè)備操作時(shí)的質(zhì)量 （9）
=5941+1355+3730+4920+1264=17210kg
塔的最大質(zhì)量 （10）
=5941+1355+3730+4920+37976=53922kg
塔的最小質(zhì)量 （11）
=5941+271+3730+4920=14862kg
4.3.2風(fēng)載荷計(jì)算
風(fēng)力計(jì)算公式
式中 ——設(shè)備中第i段的水平風(fēng)力，N；
——體型系數(shù)，對(duì)圓柱塔型設(shè)備，取=0.7；
——風(fēng)振系數(shù)；
——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，可查表選取；
——基本風(fēng)壓值，與建塔地區(qū)有關(guān)，可查表選??；
——塔設(shè)備第i段的計(jì)算高度，m；
——塔設(shè)備第i段迎風(fēng)面的有效直徑，m。
將塔沿高分成8段，如圖12，見下表
塔段號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
塔段長(zhǎng)度，m
0-1
1-2.6
2.6-
6.5
6.5-
10.4
10.4-
14.3
14.3-
28.2
28.2-
22.1
22.1-
26
，
450
0.7
（B類）
（查JB/T 4710-2005表8-4）
2.43
（B類）
（查JB/T 4710-2005表8-5）
0.072
0.187
0.54
0.74
0.77
0.80
0.82
0.83
（查JB/T 4710-2005表8-6）
0.006
0.16
0.084
0.149
0.296
0.486
0.730
0.888
（B類）
1
1
1
1.07
1.19
1.29
1.37
1.45
，mm
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
4500
，mm
400
，mm
600
，mm
2984
2984
3024
3024
3024
3024
3024
3024
N
949.36
1514.46
5180.97
6242.84
8137.16
10428.6
13179.14
15126.34
將塔體分為若干段后，該底部以上所有風(fēng)力對(duì)其產(chǎn)生的彎矩之和即
裙座底截面0-0處的風(fēng)彎矩為：
（13）
計(jì)算出各截面風(fēng)彎矩結(jié)果如下
4.3.3最大彎矩計(jì)算
塔設(shè)備任意危險(xiǎn)截面I-I的最大彎矩按下式計(jì)算
取其中較大值。 （17）
分析可以得到，Mw截面為彎矩最大截面，又因?yàn)椤?
故，即：
4.4.塔體的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算
4.4.1舌形塔外殼軸向應(yīng)力分析
以下分別為介質(zhì)軸向應(yīng)力，質(zhì)量載荷軸向應(yīng)力與彎矩載荷引起的軸向應(yīng)力
（18）
（19）
（20）
查資料，系數(shù)A的計(jì)算公式為：
（21）
已知B=76MPa,已知，所以。
圓筒軸向穩(wěn)定性按下式校核：
< （22）
4.4.3圓筒拉應(yīng)力校核
對(duì)內(nèi)壓情況，圓筒的拉應(yīng)力按下式校核
而 （23）
故<。
4.4.4塔體液壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力校核
由試驗(yàn)壓力引起的環(huán)向應(yīng)力，按下式計(jì)算
（24） 式中為試驗(yàn)壓力，可由公式求得。
，取液柱靜壓力，則
由試驗(yàn)壓力引起的軸向應(yīng)力， （25）
由液壓試驗(yàn)時(shí)重力引起的軸向應(yīng)力（式中近似取）
（26）
由彎矩引起的軸向應(yīng)力
（27）
查表可知，Q235A材料的。按下式求得
取其中較小值。 （28）
因>KB，故
計(jì)算所得的各項(xiàng)應(yīng)力應(yīng)滿足
將以上計(jì)算的各應(yīng)力代入上式得
<
<
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