浮閥塔機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作部門(mén)：化工與材料學(xué)院 一、課程設(shè)計(jì)題目浮閥塔的機(jī)械設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容1塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括：塔盤(pán)結(jié)構(gòu)，塔底、塔頂空間，人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇、工藝接管管徑計(jì)算等。2. 塔體及封頭壁厚計(jì)算及其強(qiáng)度、穩(wěn)定性校核（1）根據(jù)設(shè)計(jì)壓力初定壁厚；（2）計(jì)算危險(xiǎn)截面的重量載荷、風(fēng)載荷、地震載荷及偏心載荷；（3）計(jì)算危險(xiǎn)截面的由各種載荷作用下的軸向應(yīng)力；（4）計(jì)算危險(xiǎn)截面的組合軸向拉應(yīng)力和組合軸向壓應(yīng)力，并進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核。3. 筒體和裙座水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核4. 裙座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 包括：裙座體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓5. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份6.

2、 繪制2號(hào)裝配圖一張，auto cad繪3號(hào)圖一張（換熱器的）。三、設(shè)計(jì)條件1. 設(shè)備類(lèi)型：自支承式塔設(shè)備（塔頂無(wú)偏心載荷）；2. 設(shè)置地區(qū)環(huán)境：基本風(fēng)壓：qo=400n/;設(shè)計(jì)地震烈度：7度（或8度）；場(chǎng)地土：類(lèi)。地震加速度0.15g（或者0.3g），地震系數(shù)根據(jù)自己的需要任取一組；3. 塔體及裙座的機(jī)械設(shè)計(jì)條件：（1）塔體內(nèi)徑di=2200mm，塔高近似取h=50000mm（每組增加1000mm）；（2）計(jì)算壓力pc=1.6mpa（每組中各人的計(jì)算壓力根據(jù)安排表中數(shù)據(jù)）,設(shè)計(jì)溫度t=250；（3）塔體裝有n=75層浮閥塔盤(pán)，每塊塔盤(pán)上存留介質(zhì)層高度為hw=100mm，介質(zhì)密度為1=800k

3、g/m3；（4）沿塔高每5m左右開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，人數(shù)為8-10個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半圓形平臺(tái)8-10個(gè)，平臺(tái)寬度為b=900mm，高度為1000mm。（5）塔外保溫層厚度為s=120mm，保溫材料密度為2=300kg/m3；（6）塔體與裙座間懸掛一臺(tái)再沸器，其操作質(zhì)量為me=4000kg,偏心距e=2000mm；（7）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)。（8）裙座統(tǒng)一采用q235-a（9）塔體與裙座對(duì)接焊接，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；（11）參考圖為書(shū)中圖8-25，尺寸及數(shù)據(jù)根據(jù)自己組的具體情況設(shè)計(jì)、標(biāo)注。四、

4、進(jìn)度安排五、基本要求1.學(xué)生要按照任務(wù)書(shū)要求，獨(dú)立完成塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)；2.設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)一律采用電子版（電腦打?。?，2號(hào)圖紙一律采用徒手繪制；3.各班長(zhǎng)負(fù)責(zé)組織借用繪圖儀器、圖板、丁字尺；學(xué)生自備圖紙、橡皮與鉛筆；4.畫(huà)圖結(jié)束后，將圖紙按照統(tǒng)一要求折疊，同設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一同在答辯那天的早上8：30前，由班長(zhǎng)負(fù)責(zé)統(tǒng)一交到hf508。5.根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、圖紙、平時(shí)表現(xiàn)及答辯綜合評(píng)分。六、說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容要求1.符號(hào)說(shuō)明2.前言（1）設(shè)計(jì)條件；（2）設(shè)計(jì)依據(jù)；（3）設(shè)備結(jié)構(gòu)形式概述。3.材料選擇（1）選擇材料的原則；（2）確定各零、部件的材質(zhì)；（3）確定焊接材料。4.繪制結(jié)構(gòu)草圖（1）板式塔裝配圖（2）確定裙

5、座、接管、人孔、控制點(diǎn)接口及附件、內(nèi)部主要零部件的軸向及環(huán)向位置，以單線圖表示；（3）標(biāo)注形位尺寸。（4）寫(xiě)出圖紙上的技術(shù)要求、技術(shù)特性表、接管表、標(biāo)題明細(xì)表等5.塔體及裙座壁厚設(shè)計(jì)（1）筒體、封頭及裙座壁厚設(shè)計(jì)；（2）焊接接頭設(shè)計(jì)；（3）壓力試驗(yàn)驗(yàn)算；6.標(biāo)準(zhǔn)化零、部件選擇及補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：（1）接管及法蘭選擇：根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖統(tǒng)一編制表格。內(nèi)容包括：代號(hào)，pn,dn,法蘭密封面形式，法蘭標(biāo)記，用途）。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（2）人孔選擇：pn,dn,標(biāo)記或代號(hào)。補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。（3）其它標(biāo)準(zhǔn)件選擇。7.結(jié)束語(yǔ)：對(duì)自己所做的設(shè)計(jì)進(jìn)行小結(jié)與評(píng)價(jià)，經(jīng)驗(yàn)與收獲。8.主要參考資料?！靖袷揭蟆浚?.計(jì)算單位一律采用國(guó)際單位；2

6、.計(jì)算過(guò)程及說(shuō)明應(yīng)清楚；3.所有標(biāo)準(zhǔn)件均要寫(xiě)明標(biāo)記或代號(hào)；4.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄要有序號(hào)、內(nèi)容、頁(yè)碼；5.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中與裝配圖中的數(shù)據(jù)一致。如果裝配圖中有修改，在說(shuō)明書(shū)中要注明變更；6.書(shū)寫(xiě)工整，字跡清晰，層次分明；7.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要有封面和封底，均采用a4紙，裝訂成冊(cè)。七、主要參考資料1. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).化學(xué)工業(yè)出版. 2005.12.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第五版 刁與瑋 王立業(yè) 編著 2003.3；3. 化工單元過(guò)程與設(shè)備設(shè)計(jì)匡國(guó)柱 史啟才 主編；4.化工制圖華東化工學(xué)院制圖教研室編 人民教育出版社 1980；5.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)參考資料；6.鋼制壓力容器gb150-1998；7.鋼

7、制塔式容器jb4710-1992；8. gb151-1999 管殼式換熱器1999年；9.壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 1999年。教研室主任簽名： 2012年 4 月21 日iii摘 要本設(shè)計(jì)對(duì)浮閥塔的材料、總體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。設(shè)計(jì)前預(yù)先準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、圖冊(cè)、計(jì)算和繪圖工具、圖紙及報(bào)告紙等，并認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析設(shè)計(jì)題目的原始數(shù)據(jù)和工業(yè)條件，明確設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)內(nèi)容。計(jì)算的開(kāi)始先根據(jù)塔徑和各項(xiàng)已知要求選擇浮閥塔塔體、裙痤筒體的材料，再根據(jù)材料查出其許用應(yīng)力，通過(guò)公式計(jì)算確定塔的各種構(gòu)件、附件以及輔助裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理

8、，便于安裝、制造；密封性滿足要求，保證安全生產(chǎn)。按設(shè)計(jì)壓力計(jì)算塔體、封頭和裙座的壁厚，塔設(shè)備質(zhì)量載荷，風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩，地震載荷與地震彎矩等強(qiáng)度與剛度的校核，包括基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)和地腳螺栓的計(jì)算。結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)合理。關(guān)鍵詞：浮閥塔；強(qiáng)度；剛度；穩(wěn)定性；目錄摘 要iabstractii目錄i1前言12塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)92.1 按計(jì)算壓力計(jì)算塔體及封頭厚度92.1.1 塔體厚度計(jì)算92.1.2 封頭厚度計(jì)算92.2塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算102.2.1筒體、圓筒、封頭、裙座的質(zhì)量102.3風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩132.3.1風(fēng)載荷計(jì)算示例132.3.2地震彎矩的計(jì)算示例172.4偏心彎矩計(jì)算182.5各種載荷引起的軸

9、向應(yīng)力192.5.1計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)力192.5.2操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力192.5.3最大彎矩引起的軸向應(yīng)力202.6塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核212.6.1塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核212.6.2塔體與裙座的穩(wěn)定校核212.7 塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核232.7.1 水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力232.7.2水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核242.8基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)242.8.1基礎(chǔ)環(huán)尺寸242.8.2基礎(chǔ)環(huán)應(yīng)力校核242.8.3基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算252.9地腳螺栓計(jì)算262.9.1地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力262.9.2地腳螺栓的螺紋小徑263塔盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)273.1塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)273.1.

10、1塔盤(pán)273.1.2人孔和平臺(tái)283.1.3裙座283.1.4裙座開(kāi)孔283.2塔盤(pán)的支撐294參考文獻(xiàn)30主要符號(hào)說(shuō)明i謝辭iii1前言塔器作為氣液和液液之間進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱的重要設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煉油、石油化工、精細(xì)化 工、化肥、農(nóng)藥、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的物系分離，涉及蒸（精）餾、吸收、解吸、汽提、萃取等化工單元操作 。塔器主要分為填料塔和板式塔兩大類(lèi)板式塔。從813 年ellier 首次 提出泡罩塔至今，出現(xiàn)了許多不同類(lèi)型的塔板 。塔板按鼓泡元件分主要有泡罩型、篩孔型、浮閥型、斜孔型以及其他特殊類(lèi)型塔板。浮閥塔板是在塔盤(pán)上開(kāi)閥孔，安置能上下浮動(dòng)的閥件（固定閥除外）。由于浮閥塔板的氣體流通面積能

11、隨氣體負(fù)荷變動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，因而能在較寬的氣體負(fù)荷下保持穩(wěn)定操作，同時(shí)氣體以水平方向吹出，氣液接觸時(shí)間長(zhǎng)，霧沫夾帶少，具有良好的操作彈性和較高的塔板效率，在工業(yè)中得到了較為廣泛地應(yīng)用。浮閥塔是20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā)的一種新塔型，其特點(diǎn)是在篩板塔基礎(chǔ)上，在每個(gè)篩孔除安裝一個(gè)可上下移動(dòng)的閥片。當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起上升，空速低時(shí)，閥片因自身重而下降。閥片升降位置隨氣流量大小自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而使進(jìn)入夜層的氣速基本穩(wěn)定。又因氣體在閥片下側(cè)水平方向進(jìn)入液層，既減少液沫夾帶量，又延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間，故收到很好的傳質(zhì)效果。浮閥的閥片可以浮動(dòng)，隨著氣體負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)其開(kāi)啟度，因此，浮閥塔的操作彈性大，特別是在低負(fù)荷

12、時(shí)，仍能保持正常操作。浮閥塔有活動(dòng)泡罩、圓盤(pán)浮閥、重盤(pán)浮閥和條形浮閥四種形式。圓形浮閥3圓形浮閥自開(kāi)發(fā)成功的，回其具有操作彈性大、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。其代表是美國(guó) 公 司推出的 型 浮閥，國(guó)內(nèi)稱之為 型浮閥。其后公 司 針對(duì)v1型浮閥的不，以開(kāi)發(fā)了v2v4等幾種種圓形浮閥。20世紀(jì)60年代英國(guó)hydronyl公司及西德man公司共同研制了錐形浮閥，日本日曹工程自英國(guó)引入了該種浮閥的專(zhuān)利，用作石油化工及精細(xì)化工等的精餾和吸收設(shè)備，其獨(dú)特之處在于浮閥的中心有一向下凹陷的圓錐，使錐形浮閥的通道截面突變較少，氣流呈流線形，增加了操作的穩(wěn)定性，并減少壓力損失。但隨著塔器技術(shù)不斷

13、進(jìn)步，發(fā)現(xiàn)上述傳統(tǒng)圓形浮閥塔板依然存在不足：（1）浮閥閥蓋上方無(wú)鼓泡區(qū)，其上訪氣液接觸狀況較差，造成塔板傳質(zhì)效率降低；（2）塔板上液面梯度較大，氣體在液體流動(dòng)方向上分布不戴均勻；（3）從閥孔出來(lái)的氣體向四周吹出，導(dǎo)致塔板上液體返混程度較大；（4）在操作上，浮閥和閥孔易被磨損，浮閥易脫落。盤(pán)形浮閥1953年koch工程公司開(kāi)發(fā)了t形和a形盤(pán)形浮閥，其中又以t形浮閥應(yīng)用更廣泛一些。它是由無(wú)閥腿的圓弧形閥片及具有四只腳的十字形擋架所組成。擋架的腳固定在塔板上，對(duì)閥片起定位和導(dǎo)向的作用。t形浮閥塔析具有壓力降小、漏液少、抗污能力強(qiáng)等特點(diǎn)。條形浮閥9nutter在1951年開(kāi)發(fā)了nutter條形浮閥，此

14、后陸續(xù)對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，出現(xiàn)了p形、d形、l形、dl形等條形浮閥。條形浮閥的特點(diǎn)為：條形浮閥不會(huì)旋轉(zhuǎn)，因而不易磨損，閥片不會(huì)卡死、脫落；由于條形浮閥的氣體從兩側(cè)噴出，不像圓形浮閥從四周?chē)姵?，所以塔板上的液體返混小于圓形類(lèi)浮閥塔板，效率相對(duì)較高；可以排出較圓孔形更大的開(kāi)孔率，從而提高處理能力。經(jīng)工業(yè)實(shí)踐證明，條形結(jié)構(gòu)的浮閥塔板操作性能較傳統(tǒng)圓形浮閥塔板略為優(yōu)秀。但是上述條形浮閥依然存在一些不足：（1）與傳統(tǒng)圓形浮閥類(lèi)似，閥蓋上方無(wú)鼓泡區(qū)，造成塔板傳質(zhì)效率降低；（2）由于大多采用矩形閥腿，閥前端存在傳質(zhì)死區(qū)；（3）雖然其返混較圓形浮閥小，但對(duì)塔板弓形區(qū)的返混無(wú)太大改進(jìn)；（4）長(zhǎng)條形閥孔的四個(gè)銳角會(huì)形成

15、嚴(yán)重的應(yīng)力集中，易引起塔板的機(jī)械損壞。因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)不僅對(duì)條形浮閥的性能進(jìn)行大量研究，還針對(duì)條形浮閥的不足,開(kāi)發(fā)出多種形式的條形浮閥。 具有導(dǎo)流性能的條形浮閥,在結(jié)構(gòu)上主要有3種形式。（1）閥蓋由傳統(tǒng)的矩形進(jìn)化為梯形、箭形前端呈梯形后端為矩形的組合結(jié)構(gòu)三角形，閥蓋 或短邊一側(cè)朝向降液管。具有代表性的是梯形浮閥塔板口，如圖所示 。它的特點(diǎn)是氣體從 梯 形閥體兩側(cè)斜邊噴出，因此氣流方向與液流方向呈銳角，有助于推動(dòng)液體在塔板上的流動(dòng)，達(dá)到降低液面梯度、消除板上液體死區(qū)、減少返混、提高傳質(zhì)效率和降低塔板壓降等目的。（2） 在條形浮閥的閥蓋上開(kāi)孔，開(kāi)孔方向朝著降液管，以導(dǎo)向浮閥、jf復(fù)合浮閥塔板為代表，

16、如圖和圖所示，這種浮閥以獨(dú)創(chuàng)的構(gòu)思，在閥蓋上開(kāi)導(dǎo)向孔或舌孔，使閥蓋上的氣、液肉相并流，氣相推動(dòng)液相流動(dòng)，液面梯度及塔板壓降減小，通量增大。更重要的是這類(lèi)浮閥解決了傳統(tǒng)浮閥上端存在傳質(zhì)死區(qū)的不足，板效率大大提高，為中國(guó)的浮閥塔事業(yè)作出了貢獻(xiàn)。導(dǎo)向浮閥示意圖jf復(fù)合浮閥示意圖（3） 在浮閥的前閥腿上開(kāi)孔以洛陽(yáng)石油化工工程公司設(shè)備研究所開(kāi)發(fā)的導(dǎo)流浮閥塔板為代表如下圖所示。該導(dǎo)流浮閥在條形浮閥的前閥腿上開(kāi)一矩形孔，氣流在水平通過(guò)閥體兩側(cè)的 同時(shí)，增加一個(gè)向前吹出的氣流動(dòng)力，導(dǎo)引液體向前流動(dòng)。它不但可以改善閥與閥之間的鼓 泡狀態(tài)，還有利于克服液體滯流與返混現(xiàn)象，減小液面落差，這對(duì)于降低塔板壓降和提高塔板

17、效率都有積極作用。導(dǎo)流浮閥塔板示意圖新型橢圓形浮閥8這種橢圓浮閥綜合了條形浮閥和圓形浮閥的優(yōu)點(diǎn)，在增加了機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)提高 了傳質(zhì)效率，如圖所示。其特點(diǎn)在于：該浮閥的閥蓋由兩個(gè)短軸相等、長(zhǎng)軸不等的半橢圓組合而成，因此其重心向一端偏移，造成浮閥開(kāi)啟后閥體有一定的前后傾斜度，使得從閥孔中吹出的氣體能推動(dòng)塔板上的液體作定向流動(dòng)；閥蓋邊緣的鋸齒增加了氣液接觸的表面，同時(shí)減少了霧沫夾帶，并使閥體的開(kāi)啟阻力大大減小。該浮閥繼承了條形浮閥塔板開(kāi)孔率高，同時(shí)又繼承了圓形浮閥塔板機(jī)械強(qiáng)度較高的特點(diǎn)，保證了塔板的機(jī)械強(qiáng)度。橢圓形浮閥閥蓋示意圖b 型導(dǎo)向浮閥塔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)b 型導(dǎo)向浮閥塔板由a 型導(dǎo)向浮閥和b 型導(dǎo)

18、向浮閥按適當(dāng)?shù)呐浔冉M合而成，結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。a型導(dǎo)向浮閥全張后，浮閥的張開(kāi)高度相同，閥蓋與閥孔板基本平行。b 型導(dǎo)向浮閥也為矩形，但前端的閥腿較長(zhǎng)，浮閥全張后，閥蓋與水平方向成一個(gè)適當(dāng)?shù)难鼋?。?duì)于b 型導(dǎo)向浮閥，在操作中，除了從導(dǎo)向孔流出的氣體推動(dòng)塔板上的液體流動(dòng)之外，從浮閥二側(cè)流出的氣體，還存在一個(gè)向前的分力。與a型導(dǎo)向浮閥相比，b 型導(dǎo)向浮閥對(duì)塔板上液體的推力明顯增大。b 型導(dǎo)向浮閥塔板的主要特點(diǎn)：（1）塔板上除含有a 型導(dǎo)向浮閥外，還含有適當(dāng)配比的b 型導(dǎo)向浮閥（b 型導(dǎo)向浮閥塔板上b 型導(dǎo)向浮閥數(shù)與塔板上的浮閥總數(shù)之比，稱為組合配比，以k 表示）。當(dāng)液流強(qiáng)度較大或液體流路較長(zhǎng)時(shí)，k 值適

19、當(dāng)增大；反之，k 值適當(dāng)減小，以適應(yīng)消除塔板上液面梯度的需要。（2）在塔板二側(cè)的弓形區(qū)與塔板上的中央?yún)^(qū)相比，弓形區(qū)內(nèi)b 型導(dǎo)向浮閥所占比率較大，以滿足消除塔板上液體滯止區(qū)的需要。（3）當(dāng)塔內(nèi)部分塔板的液流強(qiáng)度較大，部分塔板的液流強(qiáng)度較小時(shí)（例如煉廠常壓塔和催化分餾塔），可采用不同的組合配比，以適應(yīng)不同的需要。（4）b 型導(dǎo)向浮閥塔板，兼有導(dǎo)向浮閥塔板所具有的優(yōu)點(diǎn)，克服了導(dǎo)向浮閥塔板所存在的缺點(diǎn)，具有更廣的使用范圍和更好的操作性能。b 型導(dǎo)向浮閥塔板在工業(yè)上的應(yīng)用10b 型導(dǎo)向浮閥塔板已在煉油和石化裝置中的常壓塔、初餾塔、穩(wěn)定塔、催化分餾塔、焦化分餾塔、氣分裝置、乙二醇裝置、醋酸裝置、甲乙酮裝置

20、、氯乙烯裝置、聚酯裝置、環(huán)己酮裝置等100 余塔內(nèi)應(yīng)用，均獲得良好效果。例如洛陽(yáng)煉油廠常壓塔（5000），在1995 年應(yīng)用了導(dǎo)向浮閥塔板，最大處理能力按300 萬(wàn)t / a 設(shè)計(jì)，開(kāi)車(chē)后，操作情況良好；1999 年，該塔需要擴(kuò)產(chǎn)，采用了b 型導(dǎo)向浮閥塔板，最大處理能力按500 萬(wàn)t / a 年設(shè)計(jì)，改造后，處理能力大幅提高，輕油收率增加了2%左右，油品分割質(zhì)量比也有明顯改善，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。再如b 型導(dǎo)向浮閥塔板在洛陽(yáng)煉油廠宏力化工廠氣分裝置上應(yīng)用，以代替原f1 型浮閥塔板，丙烯塔回流比由原17降為14，處理能力增加了80%，丙烯純度達(dá)到99. 7%，取得了增產(chǎn)和節(jié)能的良好效果。實(shí)驗(yàn)研

21、究和工業(yè)應(yīng)用表明，b 型導(dǎo)向浮閥塔板與導(dǎo)向浮閥塔板相比，具有更好的操作性能，處理能力約提高20%，塔板效率約提高10%，操作彈性約提高30%，用于汽液傳質(zhì)操作，可獲得良好效果。通過(guò)對(duì)新型塔板的研究與分析，板式塔的研究在今后一段時(shí)問(wèn)內(nèi)應(yīng)主要進(jìn)行以下幾方面的工作：(1)在復(fù)合塔板的研究上應(yīng)加大力度。目前的復(fù)合塔板主要是柵板與填料的復(fù)合，而篩板與填料的復(fù)合、立體噴射型塔板與填料的復(fù)合、浮閥塔板與填料的復(fù)合等也應(yīng)該出現(xiàn)一些新的、性能更優(yōu)良的塔板。(2)提高塔的空間利用率。目前已有一些這方面的研究，如立體噴射型塔板，使傳質(zhì)區(qū)域向塔板空間發(fā)展；多降液管塔板和復(fù)合塔板大幅度降低了板間距，這些塔板都大大提高了

22、塔的空間利用率，但應(yīng)該看到這些塔板的板問(wèn)仍然有很大的空間沒(méi)有充分發(fā)揮作用，還有很大的潛力可挖。(3)充分利用塔板面積，改善塔板上液流流動(dòng)，狀況。傳統(tǒng)塔板的弓形區(qū)、安定區(qū)及邊緣部分沒(méi)有充分發(fā)揮作用；塔板上液流庇盡鼉呈活塞流或設(shè)計(jì)新的流動(dòng)形式以減小返混，提高塔板效率。當(dāng)然，在進(jìn)行以上工作的同時(shí)，也應(yīng)該對(duì)板式塔的其它部件進(jìn)行研究，如降液管、氣體分布器、液體分布器、除沫器等。另外，也應(yīng)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的這些新型塔板進(jìn)行全面的比較，便于工程設(shè)計(jì)人員選用，讓新技術(shù)盡早轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。2塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)2.1 按計(jì)算壓力計(jì)算塔體及封頭厚度2.1.1 塔體厚度計(jì)算計(jì)算壓力：，許用應(yīng)力，焊接系數(shù)圓筒的計(jì)算厚度： 考慮厚

23、度附加量圓筒的設(shè)計(jì)厚度：圓整后取名義厚度: 有效厚度： 2.1.2 封頭厚度計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭：計(jì)算壓力： ，許用應(yīng)力，焊接系數(shù)封頭的計(jì)算厚度：考慮厚度附加量封頭的設(shè)計(jì)厚度：圓整后取名義厚度: 有效厚度： 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算計(jì)算前先對(duì)塔進(jìn)行分段，以地面為0-0截面，裙座人孔為1-1截面，塔底封頭焊縫為2-2截面，塔板間第一個(gè)人孔為3-3截面，塔板間第二個(gè)人孔為4-4截面，塔板間第三個(gè)人孔為5-5截面，塔頂為6-6截面。表2-1塔分段表0-11-22-33-44-55-61325265092751325013250132502.2塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算2.2.1筒體、圓筒、封頭、裙座的質(zhì)量1.

24、筒體質(zhì)量：封頭質(zhì)量：裙座質(zhì)量：1) 塔體圓筒總高度為2) 由，查得單位筒體質(zhì)量3) 由，查得橢圓形封頭的單位質(zhì)量為（封頭曲面深度為550mm，直邊高度40mm，總深度590mm）2. 塔內(nèi)構(gòu)件質(zhì)量（由表8-1查得浮閥塔盤(pán)質(zhì)量為75 ）3. 保濕層質(zhì)量 其中，為封頭保溫層質(zhì)量，kg.平臺(tái)、扶梯質(zhì)量由表8-1查得，平臺(tái)質(zhì)量；籠式扶梯質(zhì)量；籠式扶梯總高；平臺(tái)數(shù)量n=8。 4. 操作時(shí)物料質(zhì)量物料密度,塔釜圓筒部分深度，塔板層數(shù)n=75，塔板上液層高度，由附錄d表d-2查得，封頭容積5. 附件質(zhì)量按經(jīng)驗(yàn)取附件質(zhì)量為充水質(zhì)量其中，表2-2各種質(zhì)量載荷匯總表塔段01122334455頂合計(jì)塔段長(zhǎng)度/mm1

25、3252650927513250132501325053000人孔與平臺(tái)數(shù)0013228塔板數(shù)00924241875/kg1158.052999.318106.3511580.511580.51064346067.71/kg2564.606838.926838.925129.1921371.63/kg187.402417.10345334533636.9213147.42/kg42.4584.911005.082548.261840.351756.517277.56/kg1257.929040.047363.69736369569030715.34/kg28806432.092042.6331

26、98.632777.762777.7611516.93/kg1872.9434698.6749569.5349569.5351393.27187103.94/kg140026004000/kg1488.566361.6327775.83498333854.2229633.38134096.59全塔操作質(zhì)量/kg全塔最小質(zhì)量/kg水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量/kg2.3風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩2.3.1風(fēng)載荷計(jì)算示例 任一計(jì)算段風(fēng)載荷的大小，與塔設(shè)備所在地區(qū)的基本風(fēng)壓值有關(guān)，同時(shí)也與塔設(shè)備的高度、直徑、形狀以及自振周期有關(guān)。兩相鄰計(jì)算截面間的水平風(fēng)力為 （2-1）以2-3段為例計(jì)算風(fēng)載荷對(duì)圓形容器，；由表8-5查得

27、：；由表8-7查得：；對(duì)等直徑、等厚度圓截面塔，其基本自振周期 （2-2） 浮閥塔的自振周期為根據(jù)自振周期，由表8-6查得，；由表8-8查得，；塔的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算： （2-3）當(dāng)塔高h(yuǎn)=53m20m，浮閥塔的風(fēng)振系數(shù)為塔的有效直徑計(jì)算設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90，取以下a、b式中較大者。ab取，表2-3各段風(fēng)載荷匯總表 計(jì)算段計(jì)算內(nèi)容01122334455頂各計(jì)算段的外徑塔頂管線外徑480第i段保濕層厚度120管線保濕層厚度100籠式扶梯當(dāng)量寬度400各計(jì)算段長(zhǎng)度132526509275132501325013250操作平臺(tái)所在計(jì)算段的長(zhǎng)度26509275132501325013250平臺(tái)數(shù)001

28、322各段平臺(tái)構(gòu)件的投影面積00操作平臺(tái)當(dāng)量寬度00194.1407.5271.72717各計(jì)算段的有效直徑（大值）315231523346.13559.53423.73423.7各計(jì)算段頂截面距地面的高度1.323.9713.2526.539.7553風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.0101.091.361.561.70體型系數(shù)0.7基本風(fēng)壓值400塔設(shè)備的自振周期2.773069.16脈動(dòng)增大系數(shù)（b類(lèi)）2.96脈動(dòng)影響系數(shù)（b類(lèi)）0.720.720.740.820.850.870.0250.0750.250.50.751.00第i段振型系數(shù)0.020.020.0680.340.6121.00各計(jì)算段

29、的風(fēng)振系數(shù)1.0431.0431.1371.6071.9872.515各計(jì)算段的水平風(fēng)力1219.72439.410769.628861.439372.454307.100截面的風(fēng)彎矩 11截面的風(fēng)彎矩 22截面的風(fēng)彎矩 2.3.2地震彎矩的計(jì)算示例取第一振型脈動(dòng)增大系數(shù)為則衰減指數(shù)的計(jì)算 （2-4）地震影響系數(shù)由表8-2查得（設(shè)防烈度8度）由表8-3查得計(jì)算截面距地面高度h：00截面：h=011截面：h=1325mm22截面：h=3975mm表2-4各個(gè)截面的地震彎矩計(jì)算匯總表 截面0-0 截面1-1 截面2-2 2.4偏心彎矩計(jì)算2.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力2.5.1計(jì)算壓力引起的軸向拉應(yīng)

30、力 2.5.2操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力截面0-0 令裙座厚度，有效厚度。截面1-1 式中， ，為人孔截面的截面積，截面2-2 其中，。2.5.3最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面0-0 其中， 截面1-1 其中， 為人孔截面的抗彎截面系數(shù)，截面2-2 其中， 2.6塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定校核2.6.1塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核截面2-2塔體的最大組合拉應(yīng)力軸向發(fā)生在正常操作的2-2截面上。 滿足要求.2.6.2塔體與裙座的穩(wěn)定校核截面2-2塔體截面2-2上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求。其中， .查圖5-9得（16mnr，250）截面1-1塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力滿足要求。其中，

31、查圖得（）。截面0-0塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力滿足要求.其中，表2-5各危險(xiǎn)截面強(qiáng)度與穩(wěn)定校核匯總表項(xiàng)目計(jì)算危險(xiǎn)截面0-01-12-2塔體與裙座有效厚度141414截面以上的操作質(zhì)量134096.59132608.03126246.4計(jì)算截面面積計(jì)算機(jī)面的抗彎截面系數(shù)最大彎矩最大允許軸向拉應(yīng)力159.12最大允許軸向壓應(yīng)力 115.2115.2126112.8112.8187.2計(jì)算引起的軸向拉應(yīng)力0062.86計(jì)算引起的軸向壓應(yīng)力13.6014.3712.81最大彎矩引起的軸向應(yīng)力71.6191.1075.39最大組合軸向拉應(yīng)力159.12最大組合軸向壓應(yīng)力 99.70105.4

32、788.2 強(qiáng)度 強(qiáng)度與穩(wěn)定校核 穩(wěn)定性 滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求2.7 塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核2.7.1 水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力1.試驗(yàn)壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 液柱靜壓力=2. 試驗(yàn)壓力引起的軸向拉應(yīng)力 3.最大質(zhì)量引起的軸向拉應(yīng)力 4.彎矩引起的軸向應(yīng)力 2.7.2水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 1.筒體環(huán)向應(yīng)力校核 所以滿足要求 2.最大組合軸向拉應(yīng)力校核 所以滿足要求 3.最大組合軸向壓應(yīng)力校核 所以滿足要求2.8基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)2.8.1基礎(chǔ)環(huán)尺寸取 2.8.2基礎(chǔ)環(huán)應(yīng)力校核其中 （1） 取以上兩者中的較大值，選用75號(hào)混凝土。查表得 ，滿足要求2.8.3基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算

33、假設(shè)螺栓直徑為m56，由表8-11查得,當(dāng)時(shí)，由表8-10查得： 取其中最大值：故按有筋板時(shí)假設(shè)基礎(chǔ)環(huán)厚度： 取2.9地腳螺栓計(jì)算 2.9.1地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 其中， 1.2. 取以上兩數(shù)中的較大值，2.9.2地腳螺栓的螺紋小徑 ，選取地腳螺栓個(gè)數(shù)。 查表得地腳螺栓的螺紋小徑，故選用36個(gè)的地腳螺栓，滿足要求.3塔盤(pán)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1塔盤(pán)的結(jié)構(gòu)塔盤(pán)在結(jié)構(gòu)方面要有一定的剛度，以維持就水平；塔盤(pán)與塔壁之間應(yīng)有一定的密封性，以避免棄、液短路；塔盤(pán)應(yīng)便于制造、安裝、維護(hù)，并且成本要低。3.1.1塔盤(pán)塔盤(pán)結(jié)構(gòu)有整塊式與分塊式兩種。塔徑在以下時(shí)，建議采用整塊式塔盤(pán)，塔徑在以上時(shí)，一般選用分塊式塔盤(pán)。

34、本塔直徑為2200mm，故選用分塊式塔盤(pán)。在直徑較大的板式塔中，如果仍然用整塊式塔盤(pán)，則由于剛度的要求，勢(shì)必要增加塔盤(pán)板的厚度，而且在制造、安裝與檢修等方面都很不方便。因此，當(dāng)塔徑在以上時(shí)，都采用分塊式塔盤(pán)。此時(shí)塔身為一焊制整體圓筒，不分塔節(jié)。而塔盤(pán)系分成數(shù)塊，通過(guò)人孔送進(jìn)塔內(nèi)，裝到焊在塔內(nèi)壁的塔盤(pán)固定件上。塔盤(pán)分塊，應(yīng)該使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，有足夠剛度，便于制造、安裝和檢修。一般采用自身梁式塔盤(pán)板，有時(shí)也采用槽式塔盤(pán)板。這兩種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。將塔盤(pán)板沖壓折邊，使其具有足夠剛度，不但可簡(jiǎn)化塔盤(pán)結(jié)構(gòu)，而且可少耗鋼材。(2)制造方便，模具簡(jiǎn)單，能以通用模具壓成不同長(zhǎng)度的塔盤(pán)

35、板。分塊塔盤(pán)板的長(zhǎng)度隨塔徑大小而異，最長(zhǎng)可達(dá)。寬度由塔體人孔尺寸、塔盤(pán)板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及升氣孔的排列情況等因素決定。例如，自身梁式塔盤(pán)板為，槽式塔盤(pán)板為。對(duì)于塔盤(pán)板厚，碳鋼為，不銹鋼為。分塊式塔盤(pán)之間的連接，根據(jù)人孔位置及檢修要求，分為上可拆連接和上、下可拆連接兩種。常用的緊固構(gòu)件是螺栓和橢圓墊板。塔盤(pán)板安放于焊在塔壁上的支持圈上。塔盤(pán)板與支持圈的連接一般用卡子。這種塔盤(pán)緊固方式雖然被普遍采用，但所用緊固構(gòu)件加工量大，裝拆麻煩，而且螺栓需用抗銹蝕材料。另一種緊固方式是用楔形緊固件，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，不用特殊材料，成本低等。3.1.2人孔和平臺(tái) 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔的唯一通道，人孔的設(shè)置應(yīng)便于進(jìn)入任何一層塔板，由于設(shè)置人孔處塔間距離大，且人孔設(shè)備過(guò)多會(huì)使制造時(shí)塔體的彎曲度難以達(dá)到要求。選用塔盤(pán)間距為450mm，沿塔高每隔5m左右開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為8個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半圓形平臺(tái)8個(gè)，平臺(tái)寬度為，高度為1000mm。開(kāi)人孔處的塔盤(pán)間距為700mm。液體在塔盤(pán)上的流程采用單流程。塔盤(pán)板采用厚度為2mm的不銹鋼板制造。3.1.3裙座裙座是塔設(shè)備廣泛采用的一種支座，裙座有圓筒形和圓錐形兩種型式。本設(shè)計(jì)選用圓筒形裙座，裙座