化工機械設備課程設計二氯乙烷精餾塔的機械設計

1、化工設備機械基礎課程設計目 錄第1章 緒 論.31.1 課程設計的目的.31.2 課程設計的要求.31.3 課程設計的內容.31.4 課程設計的步驟.3第2章 塔體的機械計算.52.1 按計算壓力計算塔體和封頭厚度.52.1.1 塔體厚度的計算.52.1.2 封頭厚度計算.5 2.2 塔設備質量載荷計算.52.2.1 筒體圓筒,封頭,裙座質量.52.2.2 塔內構件質量62.2.3 保溫層質量.62.2.4 平臺,扶梯質量.62.2.5 操作時物料質量62.2.6 附件質量72.2.7 充水質量72.2.8 各種質量載荷匯總7 2.3 風載荷與風彎矩計算.82.3.1自振周期計算.82.3.2

2、 風載荷計算82.3.3 各段風載荷計算結果匯總82.3.4風彎矩的計算.8 2.4 地震彎矩計算.9 2.5 偏心彎矩的計算.10 2.6 各種載荷引起的軸向應力.102.6.1計算壓力引起的軸向應力.102.6.2 操作質量引起的軸向壓應力2.102.6.3 最大彎矩引起的軸向應力3.10 2.7 塔體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定校核.102.7.1 塔體的最大組合軸向拉應力校核.102.7.2 塔體與裙座的穩(wěn)定校核.112.7.3 各危險截面強度與穩(wěn)定性校核.11 2.8 塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核.142.8.1 水壓試驗時各種載荷引起的應力.142.8.2 水壓試驗時應力校核.14

3、 2.9 基礎環(huán)設計.152.9.1 基礎環(huán)尺寸.152.9.2 基礎環(huán)的應力校核.152.9.3 基礎環(huán)的厚度.15 2.10 地腳螺栓計算.162.10.1 地腳螺栓承受的最大拉應力162.10.2 地腳螺栓的螺紋小徑16第3章 塔結構設計.18 3.1 塔體.18 3.2 板式塔及塔盤.18 3.3 塔設備附件.18 3.3.1 接管.18 3.3.2 除沫裝置.18 3.3.3 吊柱.18 3.3.4 裙式支座.19 3.3.4 保溫層.19參考文獻.20課設結果與自我總結.21 附錄a 主要符號說明22附錄b塔設備的裝配圖.2424第1章 緒 論1.1 課程設計的目的（1）把化工工藝

4、與化工機械設計結合起來，鞏固和強化有關機械課程的基本理論和知識基本知識。（2）培養(yǎng)對化工工程設計上基本技能以及獨立分析問題、解決問題的能力。（3）培養(yǎng)識圖、制圖、運算、編寫設計說明書的能力。1.2 課程設計的要求（1）樹立正確的設計思想。（2）具有積極主動的學習態(tài)度和進取精神。（3）學會正確使用標準和規(guī)范，使設計有法可依、有章可循。（4）學會正確的設計方法，統(tǒng)籌兼顧，抓主要矛盾。（5）在設計中處理好尺寸的圓整。（6）在設計中處理好計算與結構設計的關系。1.3 課程設計的內容對二氯乙烷精餾塔的機械設計。 dn=1800mm pn=1.2mpa1.4 課程設計的步驟（1）全面考慮按壓力大小、溫度高

5、低、腐蝕性大小等因素來選材。（2）選用零部件。（3）計算外載荷，包括內壓、外壓、設備自重，零部件的偏載、風載、地震載荷等。（4）強度、剛度、穩(wěn)定性設計和校核計算（5）傳動設備的選型、計算。（6）繪制設備總裝配圖。第2章 塔體的機械計算2.1 按計算壓力計算塔體和封頭厚度2.1.1 塔體厚度的計算（1）計算壓力 （2）塔體計算厚度 （3）塔體設計厚度 （4）塔體名義厚度 =12mm（5）塔體有效厚度 2.1.2 封頭厚度計算（1）計算厚度 （2）設計厚度 （3）名義厚度 （3）有效厚度 2.2 塔設備質量載荷計算2.2.1 筒體圓筒、封頭、裙座質量 m01（1）圓筒質量 m1=kg（2）封頭質量

6、 m2=kg（3）裙座質量 m3=kg說明：1 塔體圓筒總高度為36.79m；2查得dn1800mm，厚度10mm的圓筒質量為536kg/m；3 查得 dn1800mm，厚度10mm的橢圓形封頭質量為338.4kg/m；4 裙座高度3060mm。m01=m1+m2+m3=22036.4kg2.2.2 塔內構件質量 m02m02=kg浮閥塔盤質量75kg/m 2.2.3 保溫層質量 m =6851kg為封頭保溫層質量2.2.4 平臺與扶梯質量 m04= =6520kg說明：平臺質量q=150kg/m；籠式扶梯質量=40kg/m；籠式扶梯高度h=39m，平臺數n=82.2.5 操作時物料質量說明：

7、物料密度，封頭容積。塔釜圓筒部分深度，塔板層數n=70，塔板上液層高度2.2.6 附件質量按經驗取附件質量 2.2.7 充水質量其中2.2.8 各種載荷質量匯總表2-1質量匯總 塔段01122334455頂合計塔段長度/mm10002000700010000100001000040000人孔與平臺數0013228塔板數009222217705361410.4375253605360561822036.4-171741984198324713360-901269181318131866685140809002260164016006520-10398633.570317031545129185.

8、5134352.6938134013401404.55509.1-8271780425434254342577495273-28005200-8000710473312402.411012.610992.611137.951588.5各塔段最小質量/kg 710577222409.5220022138219186.591462全塔操作質量/kg全塔最小質量/kg水壓試驗時最大質量/kg2.3 風載荷與風彎矩的計算2.3.1 風載荷計算23段計算風載荷，其中，。a b 取，a =2677b =2877取， 計算段vkf平臺數110004000.70.720.00752.801.020.64100

9、2620481220004000.70.720.03752.801.110.7230026201167370004000.70.720.1102.801.221.00101257287768904100004000.70.790.3502.801.621.252035403160179065100004000.70.820.6652.802.071.423023602980245856100004000.70.851.0002.802.531.564023602980328802.3.2 風彎矩的計算截面00 截面11 截面22 2.4 地震彎矩計算取第一振型脈動增大系數，則衰減指數，地震設防

10、烈度9度，故取。查得， ，等直徑等厚度的塔， 按下列方法計算地震彎矩。截面00 截面11截面22 。2.5 偏心彎矩的計算偏心質量 偏心距偏心彎矩 2.6 各種載荷引起的軸向應力2.6.1 計算壓力引起的軸向應力其中 2.6.2 操作質量引起的軸向壓應力 截面00 截面11 其中截面22 其中2.6.3 最大彎矩引起的軸向應力截面00 截面11 截面22 2.7 塔體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定校核2.7.1 截面的最大組合軸向拉應力校核截面2-2塔體的最大組合軸向拉應力發(fā)生在正常操作時的22截面上，其中，, 滿足要求2.7.2 塔體與裙座的穩(wěn)定性校核截面2-2塔體22截面上的最大做和軸向壓應力

11、 滿足要求其中 查圖5-9得, k=1.2截面1-1塔體11截面上的最打組合軸向壓應力 滿足要求其中 查圖5-8得（q235-b，200） b=110mpa k=1.2截面 0-0塔體00截面上的最大組合軸向應力 滿足要求其中 k=1.2項 目計算危險截面0-01-12-2塔體與裙座有效厚度，mm101010截面以上的操作質量，kg914629075285030 計算截面面積 a，565005863056500計算截面的截面系數，最大彎矩 最大允許軸向拉應力173.4 最大允許壓應力 kb129129140.4 k135.6135.6204計算壓力引起的軸向拉應力,mpa0054操作質量引起的

12、軸向壓力 mpa15.8715.1814.76最大彎矩引起的軸向壓力mpa99.9488.7889.83最大組合軸向拉應力 mpa115.81103.96102.88最大組合軸向拉應力 mpa 130.78 強度與穩(wěn)定校核 強度 滿足要求 穩(wěn)定性滿足要求滿足要求滿足要求各危險截面強度校核匯總2.8 塔體水壓試驗和吊裝時代應力校核2.8.1 水壓試驗時各種載荷引起的應力（1）試驗壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應力 液柱靜壓力=（2）試驗壓力引起的軸向拉應力 （3）最大質量引起的軸向壓應力 （4）彎矩引起的軸向應力 2.8.2 水壓試驗時應力校核（1）筒體環(huán)向應力校核 滿足要求（2）最大組合軸向應力校

13、核液壓試驗時 滿足要求（3）最大組合軸向壓應力校核 滿足要求。2.9 基礎環(huán)設計2.9.1 基礎環(huán)尺寸取mm mm2.9.2 基礎環(huán)的應力校核，其中 （1）取以上兩者中的較大值，選用100號混凝土，由表8-9查得其許用應力 , 滿足要求。2.9.3 基礎環(huán)的厚度；。，假設螺栓直徑為，由表8-11查得，當 取其中較大值，故按有筋板時計算基礎環(huán)厚度+c=24.86mm圓整后取2.10 地腳螺栓計算2.10.1地腳螺栓承受的最大拉應力，其中 （1） （2） 取以上兩數中的較大值， 2.10.1 地腳螺栓的螺紋小徑，選取地腳螺栓個數 n=44，+c2=+3=35.944mm，由表8-12查得螺栓的螺紋

14、小徑，故選用的地腳螺栓，滿足要求。第3章 塔結構設計3.1 塔體塔體包括塔殼筒體、封頭、人孔、手孔、葉面計、接管、法蘭等各受壓元件，其結構形式和要求應滿足gb150有關規(guī)定3.2 板式塔及塔盤因塔徑為1600mm大于800mm 故選用分塊式塔盤3.3塔設備附件3.3.1接管塔設備的塔體上配有各種工藝接管和儀表接管，大多數接管與一般容器上接管結構相同3.3.2 除沫裝置 除沫裝置屬氣液分離裝置，用以出去氣體夾帶的液滴和霧沫，保證傳質效率。觸摸裝置可安裝在塔內或塔上部，也可作為獨立的氣液分離設備。3.3.3 吊柱 對于高度大于15m的室外無框架的整體塔，應考慮安裝和檢修時起吊塔臺及其他附件方便，所

15、以常在塔頂安裝可轉動的吊柱。3.3.4 裙式支座裙座是塔設備廣泛采用的一種支座，裙座有圓筒形和圓錐型兩種。3.3.5 保溫圈 塔外保溫材料的支撐圈叫保溫圈。 塔體保溫圈為i型。 塔頂保溫圈為型。 塔底封頭保溫圈為型。 參考文獻1 刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良?；ぴO備機械基礎（第六版）大連，大連理工大學出版社 2006,12.2 蔡紀寧，張秋翔，化工機械基礎課程設計指導書。北京 化學工業(yè)出版社2010,8.3 余國琮化工容器及設備北京，化學工業(yè)出版社 1998.4 余國琮化工機械手冊天津，天津大學出版社1979.5 閆康平 工程材料北京， 化學工業(yè)出版社 2001. 設計結果評價及總結 通過此次課程

16、設計，使我更加扎實的掌握了有關化工機械設備方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。最終，這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，

17、而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！通過這次課程設計，我掌握了如何將化工工藝條件與化工設備設計有機的結合起來，使所學有關機械課程的基本理論和基本知識得以鞏固和強化，為今后設計化工化工設備及機械打下一定的基礎。實驗過程中，也對團隊精神的進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起的喜悅心情，果然是團結就是力量。只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結果。 致謝我認為，在這學期的實驗中，在收獲知識得同時，還收獲了閱歷，收獲了成熟，在此過程中，我請教老師和同學，使我在專業(yè)知識好動手實踐方面都得到了很好的提升，在此，要對老師和同學表示衷心的感謝。附錄a主要符號說明基礎環(huán)面積：ab 平臺質量：裙座筒體的截面積： 籠式扶梯質量：基礎環(huán)伸長寬度：b