塔設(shè)備計(jì)算實(shí)例

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 所在學(xué)院： 專 業(yè)： 設(shè)計(jì)題目： 指導(dǎo)教師： 2006 年 月 日目 錄一. 設(shè)計(jì)任務(wù)書2二. 設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)簡圖4三. 設(shè)備的總體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5四. 強(qiáng)度計(jì)算7五. 設(shè)計(jì)小結(jié).13六. 參考文獻(xiàn).14一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì)題目根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)工藝計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行填料塔（板式塔）設(shè)計(jì)。各個同學(xué)按照自己的工藝參數(shù)確定設(shè)計(jì)題目：填料塔（板式塔）DNXXX設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)題目： 例： 精餾塔（DN1800）設(shè)計(jì) 2、設(shè)計(jì)任務(wù)書 2.1設(shè)備的總體設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)，確定塔設(shè)備的型式(填料塔、板式塔)；

2、（2）根據(jù)化工工藝計(jì)算，確定塔板數(shù)目 (或填料高度)；（3）根據(jù)介質(zhì)的不同，擬定管口方位；（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定材料。 2.2設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）確定塔體、封頭的強(qiáng)度計(jì)算。 （2）各種開孔接管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，開孔補(bǔ)強(qiáng)的驗(yàn)算。 （3）設(shè)備法蘭的型式及尺寸選用；管法蘭的選型。（4）裙式支座的設(shè)計(jì)驗(yàn)算。（5）水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核。2.3完成塔設(shè)備裝配圖（1）完成塔設(shè)備的裝配圖設(shè)計(jì)，包括主視圖、局部放大圖、焊縫節(jié)點(diǎn)圖、管口方位圖等。 （2）編寫技術(shù)要求、技術(shù)特性表、管口表、明細(xì)表和標(biāo)題欄。3、原始資料3.1化工原理課程設(shè)計(jì) 塔工藝計(jì)算數(shù)據(jù)。 3.2參考資料： 1 董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M. 北京：化

3、學(xué)工業(yè)出版社，2003. 2 全國化工設(shè)備技術(shù)中心站.化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求2000版S 3 GB150-1998.鋼制壓力容器S 4 鄭曉梅.化工工程制圖 化工制圖M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. 5 JB/T4710-2005.鋼制塔式容器S4、文獻(xiàn)查閱要求 設(shè)計(jì)說明書中公式、內(nèi)容等應(yīng)明確文獻(xiàn)出處;裝配圖上應(yīng)寫明引用標(biāo)準(zhǔn)號。5、設(shè)計(jì)成果1、提交設(shè)計(jì)說明書一份。 2、提交塔設(shè)備(填料塔、板式塔)裝配圖一張(A1)。 二. 設(shè)計(jì)參數(shù)與結(jié)構(gòu)簡圖1、設(shè)計(jì)參數(shù)本課程設(shè)計(jì)的工藝條件由化工原理課程設(shè)計(jì)計(jì)算而得。工作溫度 °C： 120 設(shè)計(jì)溫度 °C： 150工作壓力 MPa： 0.

4、1 設(shè)計(jì)壓力 MPa： 0.11塔體內(nèi)徑 mm： 1800 塔 板 數(shù) 塊： 63 介 質(zhì)：醋酸-丙酸混合物2、結(jié)構(gòu)簡圖 （手畫） 圖1 塔結(jié)構(gòu)簡圖三. 設(shè)備的總體設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、根據(jù)化工原理課程設(shè)計(jì)，確定塔設(shè)備的型式(填料塔、板式塔)。2、根據(jù)化工工藝計(jì)算，確定塔板數(shù)目 (或填料高度)。3、根據(jù)介質(zhì)條件的不同，擬定管口方位。 （畫出俯視管口方位）4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)備法蘭的型式及尺寸選用，管法蘭等零部件選型。1）零部件材料的選取 根據(jù)塔器使用條件（介質(zhì)的腐蝕性、設(shè)計(jì)壓力、設(shè)計(jì)溫度）、材料的焊接性能、零件的制造工藝及經(jīng)濟(jì)合理性進(jìn)行選材： 塔體：16MnR 封頭：16MnR 接管：20 底座：Q2

5、35-B塔盤：16MnR 法蘭：16MnII（材料的許用應(yīng)力按照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表8-7查并列表）2）塔盤結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝條件、塔體直徑，塔盤結(jié)構(gòu)選為單液流分塊式塔盤，具體塔盤結(jié)構(gòu)及尺寸的選取見第十七章第三節(jié)（p430-438）。（自選）3）工藝接管接管的選取根據(jù)介質(zhì)流量，參照GB12771-91，接管的選取如下表：名稱進(jìn)料管塔頂回流管塔底出料管塔頂蒸汽管再沸器回流管公稱直徑（mm）8080804505004 ）壓力容器法蘭和接管法蘭壓力容器法蘭的選取按照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)選JB/T47004707-2000標(biāo)準(zhǔn)。（按照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)（p263）寫出選取過程）容器法蘭選取結(jié)果如下表：設(shè)備法蘭MFM

6、 1800-0.25 JB/T4703-2000 材料 16MnR管法蘭選取結(jié)果匯總：進(jìn)料管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔頂回流管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔頂蒸汽管法蘭HG20594 法蘭 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔底出料管法蘭HG20594 法蘭SO450-1.0MFM 2816MnII 在沸器回流管法蘭HG20594 法蘭SO500-1.0MFM 2816MnII 5） 法蘭密封墊片的選取 法蘭密封墊片的選取參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表10-306） 裙座選取裙座的選取根據(jù)參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)圖

7、17-21確定裙座各尺寸。7）人孔設(shè)置人孔的選取根據(jù)筒體直徑和公稱壓力參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表11-1和表11-6，例：本設(shè)計(jì)中選用帶頸平焊法蘭人孔，公稱壓力1.0MPa，公稱直徑500 mm，標(biāo)準(zhǔn)號為HG20594-95。8） 手孔設(shè)置手孔選取同上，例：本設(shè)計(jì)中選用不銹鋼板式平焊人孔（僅限凸面），公稱壓力0.6MPa，公稱直徑150mm，標(biāo)準(zhǔn)號為HG20597-95。9） 視鏡和液位計(jì)的選取視鏡和液位計(jì)的選取根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表11-9、表11-11選取10） 焊接接頭形式和和焊接材料的選取焊接接頭形式的選取參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第十四章第二節(jié)（p367-377），標(biāo)準(zhǔn)為HG20583-199

8、8，A、B類焊接接頭按照HG20583-1998中DU4，D類焊接接頭按照HG20583-1998中G2，帶補(bǔ)強(qiáng)圈D類焊接接頭按照J(rèn)B/T4736-2002中C，焊接材料的選取參照第十四章化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第四節(jié)（p379-382），標(biāo)準(zhǔn)GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接頭的檢驗(yàn)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第十四章第三節(jié)(p378)11）壓力容器類別的劃分壓力容器類別的劃分按壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，本設(shè)計(jì)塔器為低壓分離設(shè)備，介質(zhì)為易燃、中毒危害介質(zhì)，故劃分為一類壓力容器。四、強(qiáng)度計(jì)算 1、塔體壁厚計(jì)算 塔體圓筒體壁厚計(jì)算按照GB150-1998鋼制壓力容器式5-1計(jì)

9、算壁厚： （4-1）式中 ：塔體的理論計(jì)算壁厚，mmpc：塔體的計(jì)算壓力，MPaDi：塔體內(nèi)徑，mm：鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa：焊接接頭系數(shù)；名義厚度： ； （4-2）；式中 ：名義厚度；C1：腐蝕裕量；C2：鋼板負(fù)偏差；：圓整量；：有效厚度；查表化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表8-7=170 MPapc：取塔體的設(shè)計(jì)壓力，0.11 MPa焊縫為雙面焊，局部射線檢測，=0.85 代入數(shù)據(jù)到式（4-1）得：= =0.69 mmC1 =1 mmC2 =0 mm代入數(shù)據(jù)到式（4-2）得：名義厚度： = 2 mm按最小厚度min要求 取 = 6 mm2) 封頭的強(qiáng)度計(jì)算（封頭的設(shè)計(jì)參照第八章第二節(jié)p175

10、-185）。塔體封頭壁厚計(jì)算按照GB150-1998鋼制壓力容器式7-1計(jì)算壁厚： （4-3）式中 ：塔體封頭的理論計(jì)算壁厚，mmpc：塔體的計(jì)算壓力，MPaDi：塔體內(nèi)徑，mm：鋼板在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)力，MPa：焊接接頭系數(shù)；名義厚度： ； ；式中 ：名義厚度；C1：腐蝕裕量；C2：鋼板負(fù)偏差；：圓整量；：有效厚度；查表化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表8-7=170 MPapc：取塔體的設(shè)計(jì)壓力，0.11 MPa焊縫為雙面焊，100%射線檢測，取=1 代入數(shù)據(jù)到式（4-3）得： =0.59 mmC1 =1 mmC2 =0 mm代入數(shù)據(jù)到式（4-2）得：名義厚度： = 2 mm按標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭最小厚度min

11、 0.15%Di要求 取 = 6 mm查化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)(p196)選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭JB/T4746-2002封頭直邊高度h0取25mm 封頭高度h取450mm3)開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算開孔補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)選用JB/T4736-2002補(bǔ)強(qiáng)圈結(jié)構(gòu)，補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸按照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p327（列出所選尺寸），焊接坡口尺寸選化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)第十四章第二節(jié)p375 C型。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算采用等面積補(bǔ)強(qiáng)法，其公式參照第十二章第一節(jié)（p326-p335）。例：人孔開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算：人孔選公稱壓力1.0MPa，公稱直徑500 mm，標(biāo)準(zhǔn)號為HG20594-95 接管5308(p302)材料：20a.開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 ； A=d+2et

12、(1-) （4-4） 式中 ：強(qiáng)度削弱系數(shù) d ：開孔直徑 mm ：塔體的計(jì)算壁厚mm et：接管的有效厚度mm d=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518 mm et=nt- Ct=8-1=7 mm 塔體材料：16MnR =170 MPa 接管材料：20 t=130 MPa=0.78代入式（4-4） A=+2et(1-)=518+20.697(1-0.78)= 359.5 mm2 b. 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積： 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效寬度： B=2d=2518=1036 mm 外伸高度：h1= =64.4 mm 內(nèi)伸高度：h2= 0 mm殼體多余截面積 A1=(B-d)( -)-

13、2et( -)(1-) （4-5）代入式（4-5） A1=(1036-518)(7-0.69)-27(7-0.69)(1-0.78) = 1211.2 mm2接管多余截面積 A2=2h1(et-t) +2h2(et-C2) （4-6） 接管計(jì)算厚度t= =0.22 mm 式中 di：接管內(nèi)直徑 mm di=530-16=514 mm代入式（4-6） A2=2h1(et-t) +2h2(et-C2) =264.4(7-0.22)0.78=681 mm2焊縫金屬截面積 A3=66=36 mm2A1+A2+A3>A 滿足不另行補(bǔ)強(qiáng)條件，所以不需補(bǔ)強(qiáng)。其它開孔直徑比人孔直徑要小，故不需再進(jìn)行開孔

14、計(jì)算（如計(jì)算結(jié)果需要補(bǔ)強(qiáng)，還需對其他接管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算）4)筒體的穩(wěn)定性校核因圓筒不受外壓，所以此處不必對圓筒的周向穩(wěn)定進(jìn)行校核。如筒體工作壓力為真空，筒體的軸向穩(wěn)定性校核參照第九章第六節(jié)（p242-244）。5)裙座的軸向穩(wěn)定性校核裙座的軸向穩(wěn)定性校核：參照化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p442圖17-21確定裙座各項(xiàng)尺寸，查取相關(guān)許用應(yīng)力。根據(jù)化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)p242進(jìn)行裙座的軸向穩(wěn)定性校核。6）座圈的壓應(yīng)力校核 m封頭=1202=240 kg（p197）m筒體=26726.5=240 kg（p195）m塔盤=n(Aa+Af+Ai)= 6995.4 kgm水=v筒26.2水+ v封2水=2.54526.21000+0.=68331 kg（p195、197）Q設(shè)備= m封頭+ m筒體+ m塔盤=88445 Q附件= 10%Q設(shè)備=8844.5 Q水= m水g=.81= A= (1.8162-1.82)/4=0.034 m2=22.6 MPa < 校核合格7) 水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核水壓試驗(yàn)壓力PT （3-7） 臥置水壓試驗(yàn)壓力：+ h 水壓試驗(yàn)壓力下的應(yīng)力校核： （3-8）式中 ： 焊接接頭系數(shù) ： 塔體有效厚度： 塔體材料的屈服極限 ： 水壓試驗(yàn)壓力： 圓筒水壓試驗(yàn)壓力下的應(yīng)力 ：試驗(yàn)溫度下