周蕾設(shè)計(jì)說明書

蒸發(fā)量4t/h鍋爐煙氣濕法脫硫除塵系統(tǒng)用板式塔設(shè)計(jì)摘要板式塔除塵法是目前常用的除塵方法之一，該方法用水量小，含塵廢水經(jīng)沉淀處理后循環(huán)使用不外排，對廢氣中的SO2有一定去除作用。在本設(shè)計(jì)中，先進(jìn)行了設(shè)計(jì)方案擬定，然后進(jìn)行了塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、塔內(nèi)件設(shè)計(jì)、塔附件設(shè)計(jì)。在塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行了工藝計(jì)算和工藝校核。最后進(jìn)行了塔的強(qiáng)度校核和穩(wěn)定性分析。在設(shè)計(jì)的同時(shí)還進(jìn)行的裝配圖和非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的繪制。在進(jìn)行板式塔設(shè)計(jì)時(shí)，塔內(nèi)件設(shè)計(jì)是最重要的，它關(guān)系到整個(gè)設(shè)計(jì)是否滿足工藝要求。在設(shè)計(jì)時(shí)，裙座的設(shè)計(jì)同樣非常重要，裙座對整個(gè)塔體而言是個(gè)至關(guān)重要的部件，支撐整個(gè)塔體，如它破壞將直接影響板式塔的使用。在進(jìn)行塔內(nèi)件設(shè)計(jì)時(shí)，理論塔板數(shù)的求取參考了填料塔設(shè)計(jì)時(shí)傳質(zhì)單元數(shù)的求取方法，采用這種方法無需考慮精餾段和提留段，從而使理論塔板數(shù)的計(jì)算更簡單。關(guān)鍵詞工藝計(jì)算；塔內(nèi)件；塔附件；強(qiáng)度校核；穩(wěn)定性分析TrayColumnsDesignofEvaporation4t/hboilerwetFGDdustremovalsystemABSTRACTThetraycolumndustremovalmethodisoneofthemostcommonlyusedmethodsincurrent.Inthismethodweneedsmallamountofwater,andwastewaterwithprecipitationisrecyclableaftertreated,anditalsocanremoveSO2inthefluegasinacertainrole.Inthisdesign,thefirstthingistocarriedoutthedesignprogramming,andthendesignthestructuralofthetower.Thestructuraldesignofthetowerincludesthebodystructuredesign,towerinternalsdesign,toweraccessoriesdesign.Thestructuraldesignofthetoweralsoneedcarriedouttechnicalcalculationandmakeprocesschecking.Finally,weneedmakestrengthcheckandstabilityanalysisforthetower.Whenwemaketheplatetowerdesign,towerinternalsdesignisthemostimportant,itrelatestothealldesignsmeetstheprocessrequirementsornot.Atthesametime,thedesignoftheskirtofthetowerisalsoveryimportant,astotheskirtofthecolumnisacriticalcomponentoftheentiretower.Ifthetowerisdamaged,itdirectlyaffectstotheuseoftheplatecolumn.Duringtheinternalsdesignofthecolumn,numberoftheoreticalplatescalculatedmethodreferencetothemethodincalculatingthenumberoftransferunitsofapackedtower,usingthismethoddoesnotconsidertherectifyingsectionandtheset-asideperiod,sothatitmakesthecalculationofthenumberoftheoreticalplatesmoresimple.Keywords:processcalculation;towerinternals;toweraccessories;strengthcheck;stabilityanalysis目錄緒論第1章設(shè)計(jì)方案確實(shí)定1.1工藝方案選擇2.2主體結(jié)構(gòu)的選擇第2章塔的工藝計(jì)算2.1塔的板間距和直徑設(shè)計(jì)2.2塔板數(shù)計(jì)算2.3筒體厚度計(jì)算2.4封頭設(shè)計(jì)2.5塔高計(jì)算第3章塔內(nèi)件設(shè)計(jì)3.1塔盤型式設(shè)計(jì)3.2篩板設(shè)計(jì)3.3塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第4章塔附件設(shè)計(jì)4.1除沫器設(shè)計(jì)4.2裙座設(shè)計(jì)第5章接管和人孔設(shè)計(jì)及補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)5.1接管和人孔設(shè)計(jì)5.2接管的法蘭尺寸5.3接管和人孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)第6章塔的強(qiáng)度計(jì)算與校核6.1塔的質(zhì)量載荷計(jì)算6.2塔的自振周期計(jì)算6.3地震載荷計(jì)算6.4風(fēng)載荷計(jì)算6.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力6.6筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核6.7根底環(huán)設(shè)計(jì)6.8地腳螺栓計(jì)算6.9筋板的設(shè)計(jì)6.10蓋板的設(shè)計(jì)6.11裙座與塔殼對接焊縫校核結(jié)論與展望致謝參考文獻(xiàn)附錄插圖清單圖1-1橢圓形封頭圖2-1Smith關(guān)聯(lián)圖圖2-2圓柱形裙座圖3-1塔盤上降液管的分布圖4-1除沫器的安裝位置圖4-2除沫器的結(jié)構(gòu)圖4-3地腳螺栓座結(jié)構(gòu)圖4-4圓形檢查孔圖4-5引出管通道結(jié)構(gòu)圖5-1人孔結(jié)構(gòu)圖表格清單表1-1錯(cuò)流式塔板性能比擬表2-1鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)Φ值表2-2Dg=1200mm，=10mm的橢圓形封頭表4-1氣液過濾常數(shù)表4-2固定式網(wǎng)塊特性表4-3DN800上裝式絲網(wǎng)除沫器根本參數(shù)表4-4通道管尺寸表5-1接管表表5-2人孔結(jié)構(gòu)表5-3法蘭尺寸表6-1各塔段的風(fēng)振系數(shù)表6-2各塔段的有效直徑表6-3各塔段水平風(fēng)力計(jì)算結(jié)果表6-4彎矩計(jì)算結(jié)果引言工業(yè)鍋爐在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的含塵廢氣,國內(nèi)大多采用機(jī)械除塵、袋式除塵、電除塵、濕法除塵等方法處理工業(yè)鍋爐廢氣。其中板式塔除塵法是目前常用的濕法除塵方法之一,該方法用水量小,含塵廢水經(jīng)沉淀處理后循環(huán)使用不外排，對廢氣中的SO2有一定去除作用。作為化工生產(chǎn)中必不可少的塔設(shè)備，板式塔的重要性日益增強(qiáng)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，需要更多、更好的板式塔來進(jìn)行生產(chǎn)，這就要求板式塔向著低耗損，低本錢，高效率和環(huán)保的方向開展。而適合于中國國情的塔設(shè)備開展相對于歐美的一些興旺國家還有著不小的差距，所以必須得加快開展。近年來國際上涌現(xiàn)出來了一些新型板式塔，如美國聯(lián)合化物公司林德子公司的林德篩板以及STONE-WEBSTER工程改善開發(fā)的波紋篩板，日本三井造船公司的垂直篩板，瑞士KUHNI公司的SLIT篩板和NUTTER工程公司的專利產(chǎn)品—V型柵板等。在塔設(shè)備的技術(shù)改造中，國內(nèi)多種性能優(yōu)良的新型板式塔已經(jīng)得到成功的應(yīng)用，有石油大學(xué)與錦西煉油化工總廠合作的SUPERRV1浮閥塔板裝備的精餾塔和華東理工大學(xué)與錦西煉油化工總廠合作的導(dǎo)向浮閥塔板裝備的精餾塔等。板式塔作為重要的傳質(zhì)設(shè)備之一,在各種別離過程中應(yīng)用廣泛,開發(fā)新型的傳質(zhì)效率高、壓降低、通量大的板式塔,對于改善別離效果、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低裝置能耗具有重要的意義。目前國產(chǎn)塔內(nèi)件技術(shù)已經(jīng)接近或超過國外同類產(chǎn)品的性能,同時(shí)各種性能更好的塔內(nèi)件正在不斷被開發(fā)出來。第1章緒論1.1選題的依據(jù)塔設(shè)備是化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門中一種重要的單元操作設(shè)備。它在化工、煉油等工業(yè)部門應(yīng)用量大、量廣。塔設(shè)備無論是投資費(fèi)用還是所消耗的鋼材量，在整個(gè)過程設(shè)備中所占的比例都相當(dāng)高，如在化工及石油化工行業(yè)，塔設(shè)備投資比例占25.4%，在煤油及煤化工行業(yè)占34.85%，在化纖行業(yè)占44.9%等。塔設(shè)備的作用是實(shí)現(xiàn)氣液相或液液相之間的充分接觸，從而到達(dá)相際間進(jìn)行傳質(zhì)及傳熱的目的。塔設(shè)備廣泛用于蒸餾、吸收、介吸、萃取、氣體的洗滌、增濕及冷卻等單元操作中，它的操作性能好壞，對整個(gè)裝置的生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量、本錢以及環(huán)境保護(hù)、“三廢〞處理等都有較大的影響。因此對塔設(shè)備的研究一直是工程界所關(guān)注的熱點(diǎn)，隨著石油、化工的迅速開展，塔設(shè)備的合理造型及設(shè)計(jì)也越來越受到關(guān)注和重視。塔設(shè)備分為填料塔和板式塔。填料塔的操作性能在某些方面要優(yōu)于板式塔，至今新型填料的開展還層出不窮，但板式塔并不因填料塔的興起而衰落，特別是現(xiàn)代企業(yè)的大型化塔設(shè)備的尺寸越來越大。而且因?yàn)榘迨剿Y(jié)構(gòu)簡單、本錢低廉、易于放大且在設(shè)計(jì)與操作方面已具備了較成熟的經(jīng)驗(yàn)，所以當(dāng)前工業(yè)上的大型塔設(shè)備仍以板式塔為主。然而由于塔板上氣液兩相流動的復(fù)雜性及板式塔通量小、壓降大、效率低等缺點(diǎn),對板式塔的研究現(xiàn)狀還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)生產(chǎn)開展的需要。塔板上的氣液兩相流動看起來似乎比填料塔要規(guī)那么得多,但是塔板上兩相的接觸狀態(tài)卻較兩相在填料通道中的接觸要復(fù)雜。因此，對于板式塔的研究仍然有極其重要的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義。1.2課題研究現(xiàn)狀塔板是板式塔的核心部件，是氣液接觸進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)的場所，對于板式塔的工作性能起著決定性的作用，因此，對于板式塔的研究，主要集中在對塔板的研究上。國內(nèi)和國外的許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)，通過改良塔板上氣液接觸原件、降液管結(jié)構(gòu)及塔內(nèi)空間利用率等，研制出了一批新型、高效的塔板。針對以往普通塔板通量小、壓降大、效率低等缺點(diǎn)，國內(nèi)各大塔器生產(chǎn)商研制開發(fā)出大批新型塔板，用以改造原來的塔板。新型塔板無論在操作性能還是改造費(fèi)用上都顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。新型塔板包括新型浮閥塔板、新型篩板塔板、復(fù)合塔板、立體噴射型塔板幾類。其中，新型的浮閥塔板，如V-V浮閥、浮動篩片塔板、BVT4浮閥塔板及半橢圓固定浮閥塔板等，在提高塔板效率、處理能力和降低塔板壓降上作用明顯；新型的篩板塔板，如新型高效導(dǎo)向篩板、MD篩板、帶擋板的篩板、多降液管篩板、大通量篩板等，在提高塔的生產(chǎn)能力、塔板效率，降低塔板壓降和本錢等方面，效果顯著。作為由穿流篩板與規(guī)整填料相結(jié)合的新型塔板—復(fù)合塔板，兼具板式塔和填料塔的某些優(yōu)點(diǎn)，可以使塔板上液體分布均勻、防止氣相集中，消除霧沫夾帶，并能增加通量。而立體噴射型塔板那么能很好的增大傳質(zhì)面積、進(jìn)行氣液別離，在減小塔的霧沫夾帶、提高傳質(zhì)效率方面效果明顯。1.3課題的根本內(nèi)容及要求在給出了設(shè)計(jì)參數(shù)的情況下，只需對塔設(shè)備進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)。在機(jī)械設(shè)計(jì)階段，應(yīng)確保塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)和設(shè)備整體結(jié)構(gòu)同時(shí)滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求和機(jī)械要求，確保塔設(shè)備平安、高效生產(chǎn)。塔設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的根本內(nèi)容在給定的工藝參數(shù)的情況下，塔設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)將完成以下內(nèi)容。①塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)備總體形式及主要工藝尺寸已經(jīng)確定的根底上，設(shè)計(jì)確定塔的各種構(gòu)件、附件以及輔助裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。例如，板式塔的塔盤結(jié)構(gòu)、塔盤支撐結(jié)構(gòu)、除沫器、裙座，各種接管的形式、方位等。②設(shè)備的材料選擇。包括塔體、支座、塔內(nèi)件等。③塔設(shè)備的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核。確定出塔體、封頭、裙座的壁厚。④設(shè)備零部件的設(shè)計(jì)選用。包括法蘭、人孔、接管、補(bǔ)強(qiáng)圈，以及塔外的扶梯、平臺、保溫層等。⑤繪制出全塔總裝配圖和零部件圖。⑥編寫設(shè)計(jì)說明書。塔設(shè)備機(jī)械設(shè)計(jì)的根本要求①滿足強(qiáng)度要求，防止外力作用下的破壞。塔設(shè)備中承受各種載荷的主要部件是塔體和裙座。因此，它們應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度，以保證平安可靠性。②滿足剛度要求，防止在操作、運(yùn)輸或安裝過程中發(fā)生不允許的變形。塔設(shè)備中塔盤的厚度尺寸，通常是由剛度決定的。因?yàn)?，塔盤的撓度過大，塔盤上液層高度不均勻，引起氣流分布也不均勻，使塔板效率降低。③滿足穩(wěn)定性要求，防止失穩(wěn)破壞。塔體承受介質(zhì)壓力、各種彎矩和重量等載荷的聯(lián)合作用，其組合軸向壓力必須滿足穩(wěn)定性條件，以確保塔設(shè)備有足夠的穩(wěn)定性。④耐久性。設(shè)計(jì)塔設(shè)備時(shí)，正確選材或采用適宜的防腐蝕措施，考慮振動因素，防止共振發(fā)生，都對塔設(shè)備的耐久性起到積極作用。⑤密封性。塔設(shè)備密封的可靠性，是平安生產(chǎn)，正常操作的重要保證之一。⑥結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省材料，便于制造、運(yùn)輸、安裝、操作、維修等等。1.4本課題研究主要難點(diǎn)及解決方法⑴由于在實(shí)踐方面的缺乏，對板式塔只有一個(gè)整體的直觀認(rèn)識及其簡單工作原理的了解，因而對于設(shè)備中的重要部件——塔板、管路等缺乏了解，查閱與塔設(shè)備相關(guān)的各種資料，盡可能的解決問題，必要時(shí)咨詢老師。⑵在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮到設(shè)計(jì)的板式塔不僅要生產(chǎn)能力滿足工藝要求，而且還要有考慮結(jié)構(gòu)是否合理，結(jié)構(gòu)合理性對操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用均有影響，直接關(guān)系到生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)性。⑶塔的工藝計(jì)算屬于已學(xué)局部，不難計(jì)算，但缺乏對設(shè)備的整體觀，不能合理安裝零部件，可能造成塔設(shè)備自重大，體積大，效率低下等不理想方面。通過查閱已經(jīng)檢驗(yàn)合格投入生產(chǎn)的成型設(shè)備的技術(shù)資料，完善及優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)。第2章設(shè)計(jì)方案確實(shí)定2.1工藝方案的選擇2.1.1本設(shè)計(jì)中，鍋爐煙氣從塔底空間流進(jìn)塔體，穿過塔盤上的篩孔，到達(dá)塔頂空間，通過除沫器，從塔底流出，石灰水溶液從塔頂空間流進(jìn)塔體，橫向通過塔盤板，再通過降液管到達(dá)塔底，由液體引出管引出。鍋爐煙氣和石灰水溶液在塔盤上接觸，發(fā)生傳質(zhì)過程。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是可以到達(dá)連續(xù)吸收，操作穩(wěn)定。2.1.2鍋爐煙氣殘生的壓力為常壓〔101.3kPa〕。因此，在本設(shè)計(jì)中板式塔工作壓力為0.1MPa，取設(shè)計(jì)壓力Pc=1MPa。2.1.3蒸餾操作有五種進(jìn)料熱狀況，盡量熱狀況不同，影響塔內(nèi)各層塔板的氣、液相負(fù)荷。在本設(shè)計(jì)中，氣相為鍋爐煙氣，采用氣態(tài)進(jìn)料。2.1.4鍋爐煙氣出口溫度范圍很廣，在本設(shè)計(jì)中取工作溫度為20℃，取設(shè)計(jì)溫度Tc=50℃。2.2主體結(jié)構(gòu)的選擇2.2.1塔板是板式塔的主要構(gòu)件，分為錯(cuò)流式和逆流式兩類。工業(yè)應(yīng)用以錯(cuò)流式塔板為主，本設(shè)計(jì)中亦采用錯(cuò)流式塔板。常用的錯(cuò)流式塔板主要有泡罩塔板、篩孔塔板、浮閥塔板三種類型。查?過程設(shè)備設(shè)計(jì)?表7-4，得錯(cuò)流式塔板性能比擬如表2-1所示。表2-1錯(cuò)流式塔板性能比擬塔板類型與泡罩塔相比的氣相負(fù)荷效率操作彈性85%最大負(fù)荷時(shí)的單板壓降/mm(水柱)與泡罩塔相比相對價(jià)格可靠性泡罩塔1.0良超45～801.0優(yōu)浮閥塔1.3優(yōu)超45～600.7良篩板塔1.3優(yōu)良30～500.7優(yōu)綜上，在本設(shè)計(jì)中選取塔板類型為篩孔塔板。2.2.2在本設(shè)計(jì)中筒體選擇圓柱形筒體。圓柱形容器是最常見的一種壓力容器結(jié)構(gòu)形式，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、便于在內(nèi)部裝設(shè)附件等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用作反響器、換熱器、別離器和中小容積儲存容器。2.2.3壓力容器封頭的種類較多，主要有半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和球冠型封頭等。在本設(shè)計(jì)中選用橢圓形封頭，其結(jié)構(gòu)形式如圖1-2所示。橢圓形封頭由半個(gè)橢球面和短圓筒組成。直邊段的作用是防止封頭和圓筒的連接焊縫處出現(xiàn)經(jīng)向曲率半徑突變，以改善焊縫的受力狀況。由于封頭的橢球局部經(jīng)線曲率變化平滑連續(xù)，故應(yīng)力分布比擬均勻，且橢球形封頭深度較半球形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一。圖2-1橢圓形封頭2.2.4板式塔為一立式容器。立式容器有耳式支座、支承式支座、腿式支座和裙式支座等四種支座。對于比擬高大的立式支座，特別是塔器，應(yīng)采用裙式支座。裙式支座有兩種形式：圓筒形裙座和圓錐形裙座。本設(shè)計(jì)中裙座初步采用圓筒形裙座。第3章塔的工藝計(jì)算查標(biāo)準(zhǔn)GB13271-2001得燃煤鍋爐SO2最高允許排放濃度在第Ⅱ時(shí)段〔即2001年1月1日起建成使用的燃煤鍋爐〕為900mg/m3。由標(biāo)準(zhǔn)GB13271-2001得燃煤量4t/h的燃煤鍋爐出口處SO2濃度為1800mg/m3。在本設(shè)計(jì)中，取板式塔的吸收效率為99%。3.1塔的板間距和直徑設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)塔徑，必須確定允許的霧沫夾帶量，以選取允許氣速，而這些與板間距密切相關(guān)。因此，首先應(yīng)確定板間距。工業(yè)塔板間距一般為400～600mm。在本設(shè)計(jì)中為降低塔高，節(jié)省投資，板間距取450mm。塔徑估算方法采用Smith法。按照圓管內(nèi)流量公式，塔徑可表示為：(3-1)式3-1中Vs=5000m3/h=1.39m3/s,為最適宜的操作氣速，0.9是對鼓泡面積所占比例的估計(jì)值。(3-2)式3-2中為液泛氣速，取=0.7Uef。(3-3)式3-3中、分別為液相密度和氣相密度。對低濃度吸收過程可近似按純水計(jì)算，那么(3-4)式3-4中為液相的外表張力，取0.0728N/m，，取板上液層高度,。查Smith關(guān)聯(lián)圖得,代入式3-4，得C=0.103。將C=0.103代入式3-3得=2.96m/s,代入式3-2得=1.776m/s。將值代入3-1得D=1.05m，向上圓整得D=1200m。3.2塔板數(shù)計(jì)算3.2.1理論塔板數(shù)的求取方法可參考填料塔中的傳質(zhì)單元數(shù)的求取方法。由煙氣中SO2初始濃度1800mg/m3，得：塔入口處氣體中SO2的摩爾分?jǐn)?shù)y1=0.00068塔入口處氣體中SO2的摩爾比塔出口處氣體中SO2的摩爾比〔3-5〕式3-5中為SO2的吸收率，本設(shè)計(jì)中取99.5%，那么。因混合氣體中含量很少，故，20℃時(shí)煙氣的摩爾體積按照逆流吸收的操作線方程有〔3-6〕式中，為碳酸鈣水溶液中的摩爾比。因此由下式可求出相平衡常數(shù)〔3-7〕由?化工原理?表5-2假設(shè)干氣體在水中的亨利系數(shù)上得20℃時(shí)在水中的亨利系數(shù)為,代入式3-7得相平衡常數(shù)平均推動力。理論塔板數(shù)。3.2.2在液相中的溶解度系數(shù)可由下式求出：〔3-8〕式3-8中為溶劑的密度，=1000kg/m3，為溶劑的摩爾質(zhì)量，=18,代入式中，得查?化工原理?附錄三，得本設(shè)計(jì)中溶劑的粘度。查?化工原理?圖6-63吸收塔全塔效率關(guān)聯(lián)圖，橫坐標(biāo)時(shí)，全塔效率，那么實(shí)際塔板數(shù)向上圓整，得實(shí)際塔板數(shù)，因此本設(shè)計(jì)中實(shí)際塔板數(shù)為28塊。3.3筒體厚度計(jì)算由方案擬定可知本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)壓力Pc=1MPa，筒體的材料為Q345R。初步取筒體的厚度為6～16mm，查標(biāo)準(zhǔn)GB150，得在本設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)溫度和厚度下鋼材的許用應(yīng)力。對Q345R鋼材，其厚度負(fù)偏差。本設(shè)計(jì)中腐蝕裕量取3mm。在本設(shè)計(jì)中，筒體采用雙面焊對接接頭，采用局部無損檢測，查?過程設(shè)備設(shè)計(jì)?表4-3鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)Φ值，得筒體的焊接接頭系數(shù)表3-1鋼制壓力容器的焊接接頭系數(shù)Φ值焊接接頭形式無損檢測比例Φ值雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全熔透對接接頭100%1.00局部0.85單面焊接頭〔沿焊縫根部全長有緊貼根本金屬的墊板〕100%0.90局部0.80筒體的計(jì)算厚度按下式計(jì)算〔3-9〕式3-9中Pc—設(shè)計(jì)壓力，Di—筒體內(nèi)徑，—鋼材的許用應(yīng)力，將Pc，Di，的值代入式3-9，得設(shè)計(jì)厚度名義厚度由鋼材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度δn取為10mm。當(dāng)δn=10mm時(shí)，的值沒有變化，故取名義厚度為10mm適宜。3.4封頭的設(shè)計(jì)3.4.由方案擬定可知，笨的合計(jì)中的封頭采用橢圓形標(biāo)準(zhǔn)封頭。設(shè)計(jì)壓力，封頭的材料用Q345R，這樣可以提高與筒體的焊接性能。初步取封頭的厚度為6～16mm。查標(biāo)準(zhǔn)GB150，得在本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)溫度和厚度下，鋼材的許用應(yīng)力=183MPa。對Q345R,鋼材的厚度負(fù)偏差，腐蝕裕量取3mm。在本設(shè)計(jì)中，封頭與筒體的連接采用雙面焊對接接頭，采用局部無損檢測，由表2-1得焊接接頭系數(shù)。封頭的計(jì)算厚度可按下式計(jì)算：〔3-10〕本設(shè)計(jì)中采用橢圓形標(biāo)準(zhǔn)封頭，即，那么K=1，因此封頭的設(shè)計(jì)厚度封頭的名義厚度由鋼材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，封頭的名義厚度取10mm.當(dāng)封頭的名義厚度=10mm時(shí)，沒有變化，故取名義厚度=10mm適宜。查橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)〔JB1154-73〕，得封頭的曲面高度、直邊高度、外表積、容積、質(zhì)量等數(shù)據(jù)如表3-2所示。表3-2Dg=1200mm，=10mm的橢圓形封頭公稱直徑Dgmm壁厚mm曲面高度h1mm直邊高度h2mm內(nèi)外表積F㎡容積Vm3質(zhì)量Gkg120010300251.650.2551343.5塔高的計(jì)算板式塔的高度系由主體高度、頂部空間高度、底部空間高度，以及裙座高度等局部組成。3.5.1板式塔有效段高度由實(shí)際塔板數(shù)和板間距決定。板式塔有效段高度按下式計(jì)算：〔3-11〕式3-11中—主體高度；—板間距；—塔板數(shù)。為便于檢修，板式塔主體高度處須設(shè)置人孔。但由于設(shè)置人孔處的塔板間距要增大，且人孔設(shè)置過多會使制造時(shí)塔體的彎曲度難以到達(dá)要求，所以一般板式塔每隔10～20層塔板或5～10m塔段才設(shè)置一個(gè)人孔。在本設(shè)計(jì)中，塔有效段處設(shè)置一個(gè)人孔，人孔所在處兩板距離取0.6mm。主體高度3.5.2塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量〔霧沫夾帶量〕，頂部空間須設(shè)置一除沫器。為便于檢修，在頂部空間還需設(shè)置一個(gè)人孔。頂部空間高度一般取1.2～1.5m，為了降低塔體的高度，頂部空間高度取1.2m，即1200mm。3.5.3塔的底部空間高度是指塔底最末一層塔盤到塔底下封頭切線處的距離。在選取塔底空間高度時(shí)需要考慮釜液停留時(shí)間。釜液停留時(shí)間一般取為3～5min，在本設(shè)計(jì)中釜液停留時(shí)間取為4min。根據(jù)液相流量15m3/h，可知塔底須要盛裝的液體體積為1m3?？紤]到下封頭能盛裝一局部液體，由前面的設(shè)計(jì)可知，下封頭容積為0.255m3。那么塔底空間須盛裝的液體體積為0.745m3。塔底空間高度即塔底空間高度至少為659mm。在本設(shè)計(jì)中，釜液液層上部須安裝一氣體入口管，因此在本設(shè)計(jì)中取塔的底部空間高度。3.5.4塔體常由裙座支承。裙座的型式分為圓柱形和圓錐形兩種。有前面的設(shè)計(jì)知，本設(shè)計(jì)中采用圓柱形裙座。裙座高度是指塔底封頭切線到根底環(huán)之間的高度。在本設(shè)計(jì)中，裙座高度是由塔底封頭切線至出料管中心線的高度U和出料管中心線至根底環(huán)的高度V兩局部組成，如圖3-2所示。U的最小尺寸是由釜液出口管尺寸決定的；V那么應(yīng)按工藝條件確定。在本設(shè)計(jì)中U初步取800mm，V初步取1600mm，那么圖3-2圓柱形裙座裙座高度3.5.5塔的總高度綜上，在本設(shè)計(jì)中塔的總高度為16.8m。第4章塔內(nèi)件設(shè)計(jì)板式塔的塔內(nèi)件主要是塔盤，本章主要介紹塔盤設(shè)計(jì)。4.1塔盤型式及設(shè)計(jì)4.1.1常用的液流型式有單流型、雙流型、回轉(zhuǎn)流型、徑向流型等。單流型液體從受液溢出，橫向流過整個(gè)塔盤，進(jìn)入降液管。由于單流型結(jié)構(gòu)簡單，液流行程長，有利于提高別離效率，且塔徑及流量不大，不易造成氣液分布不均，因此在本設(shè)計(jì)中，塔盤的液流型式選用單流型。4.1.2在本設(shè)計(jì)中，溢流型塔盤，由塔盤板、圓形溢流管、溢流堰、降液管受液盤等部件組成。溢流堰具有保持塔盤板上一定的液層高度和促使液流均勻分布的作用。單流型溢流堰長度范圍為〔4-1〕式4-1中：—溢流堰長度D—塔盤直徑在本設(shè)計(jì)中取=0.7X1.2m=0.84m。堰上液流強(qiáng)度按下式計(jì)算：〔4-2〕式4-2中：L—過堰的液體流量滿足堰上液流強(qiáng)度要求。在本設(shè)計(jì)中，設(shè)圓形溢流管，液體從圓管周邊流入管內(nèi)。溢流管堰上液層高度〔4-3〕式4-3中：—管上液層高度，mmL—液流流量，d—圓管內(nèi)徑，mm為防止降液管管口發(fā)生液阻，應(yīng)小于圓管內(nèi)徑的1/5～1/6，取，代入上式，得d=0.09m=90mm,=16.2mm。溢流管上端伸出高度應(yīng)小于溢流堰高度，在本設(shè)計(jì)中取25mm。在本設(shè)計(jì)中，采用平型受液盤，為保持液封，設(shè)置進(jìn)口堰。降液管底邊至受液盤的距離按下式計(jì)算：〔4-4〕式4-4中：—液體流量—降液管底邊出口處的液體流速，一般取小于0.4m/s，本設(shè)計(jì)中取為0.2m/s將、的值代入式4-4，得因溢流堰高度大于降液管底邊至受液盤的間距，因此進(jìn)口堰的高度，本設(shè)計(jì)中取進(jìn)口堰高度。進(jìn)口堰與降液管的水平距離應(yīng)大于，在本設(shè)計(jì)中取=47mm。進(jìn)口堰堰長。在本設(shè)計(jì)中為了提高液體在降液管中的停留時(shí)間，降液管采用圓形降液管，每塊塔盤上設(shè)置兩降液管，將降液管與溢流管采用同一根管，那么降液管的內(nèi)徑為90mm。降液管的壁厚取為3mm，降液管的長度視板間距而定。降液管在塔盤上得分布如圖4-1所示。圖4-1塔盤上降液管的分布液體在降液管中的停留時(shí)間，是降液管設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。停留時(shí)間可按下式校核?！?-5〕式4-5中：—降液管內(nèi)橫截面積—塔盤間距—液體流量將、、的值代入式4-5，得對于不起泡物系，，滿足條件。4.2篩板設(shè)計(jì)4.2.1篩板型式有普通篩板、導(dǎo)向篩板、多降液管篩板等。在本設(shè)計(jì)中采用普通篩板。4.2.2孔徑的大小直接影響塔盤的操作性能。本設(shè)計(jì)中采用泡沫工況操作，孔徑小，別離效率高。一般在液相負(fù)荷較低的小塔中，篩孔孔徑采用=4～6mm。本設(shè)計(jì)中取=4mm。篩孔中心距t，一般推薦t/=2.5～5，而以t/=3～4較好。本設(shè)計(jì)中取t/=3.5，即t=3.5=14mm。為使氣液接觸良好和最大限度地利用塔盤面積，篩孔采用正三角形排列。以開孔區(qū)面積為基準(zhǔn)的開孔率〔4-6〕式4-6中—篩孔直徑t—篩孔中心距將、t的值代入式4-6，得而泡沫工況操作時(shí)，以開孔區(qū)面積為基準(zhǔn)的開孔率通常為5%～10%，=7.4%滿足此范圍。在塔盤板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度許可的條件下，應(yīng)盡可能的選用較薄的板材制作篩板。篩孔用沖壓加工制造的篩板，其厚度為：對于碳鋼，=3-4mm；對于不銹鋼，=2-3mm。在本設(shè)計(jì)中，篩板材料采用不銹鋼，篩板的厚度取3mm。對于一般的篩板，應(yīng)使篩板上的清液層高度=50～100mm，本設(shè)計(jì)中取=60mm。溢流堰高度為：4.2.3篩板塔操作氣速的下限，稱為漏液點(diǎn)。氣速低于此點(diǎn)時(shí)，液體開始從篩孔泄露。一般情況下的下限篩孔氣速按下式計(jì)算：〔4-7〕式4-7中—流量系數(shù)—液相密度—?dú)庀嗝芏取迳弦簩痈叨取獗韽埩侯^從化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書?塔設(shè)備?表3-54查得，當(dāng)篩孔直徑與塔盤板厚度之比時(shí)，。外表張力壓頭可按下式計(jì)算：〔4-8〕式4-8中：—外表張力—重力加速度—篩孔直徑將、、、的值代入4-8，得外表張力壓頭將、、、、的值代入式4-7，得對于篩板，設(shè)計(jì)能力下的孔速，通常為：〔4-9〕取，以開孔面積為基準(zhǔn)的開孔率〔4-10〕式4-10中：—開孔數(shù)量—開孔面積，—降液管面積代入4-10，得解得，即在塔板的開孔區(qū)域的開孔數(shù)量為6585。4.3塔盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)塔盤是由氣液接觸元件〔本設(shè)計(jì)中為篩孔〕、塔盤板、受液盤、溢流堰、降液管、塔盤支承件和緊固件等局部組成。塔盤按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為整塊式塔盤和分塊式塔盤兩種類型。當(dāng)塔徑不小于800mm時(shí)，塔盤能在塔內(nèi)進(jìn)行拆裝，可用分塊式塔盤。在本設(shè)計(jì)中，塔徑為1200mm，為便于塔盤的安裝、檢修和清洗，采用分塊式塔盤。將塔盤分成數(shù)塊，通過人孔送入塔內(nèi)，裝在焊于塔體內(nèi)壁的塔體支承件上。4.3.1塔盤結(jié)構(gòu)圖見附錄A塔盤零部件圖。第5章塔附件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，塔附件主要包括除沫器和裙座，下面分別介紹除沫器和裙座的設(shè)計(jì)。5.1除沫器設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中除沫器選用絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器具有比變面積大、重量輕、空隙率大、以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。尤其是它具有除沫效率高、壓降小的特點(diǎn)，從而成為一種廣泛使用的除沫裝置。5.1.1絲網(wǎng)除沫器液泛氣速可按下式計(jì)算：(5-1)式5-1中：—液體密度，=1000kg/—進(jìn)氣口氣體密度—?dú)庖哼^濾常數(shù)，按表5-1確定表5-1氣液過濾常數(shù)網(wǎng)型SPHPDPHRK0.2010.2330.1980.222本設(shè)計(jì)中，網(wǎng)型選SP型，那么K=0.201。液泛氣速絲網(wǎng)除沫器操作氣速。絲網(wǎng)的使用面積取決于氣體處理量，絲網(wǎng)為圓形時(shí)，處理氣體所需的流通直徑可按下式計(jì)算：〔5-2〕式5-2中：—?dú)怏w處理量，將、的值代入式5-2，得因此，本設(shè)計(jì)中選用公稱直徑為800mm的絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器壓降分為兩種：干網(wǎng)壓降和操作壓降。查化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書?塔設(shè)備?圖8-2和圖8-3，得SP型絲網(wǎng)除沫器干網(wǎng)壓降為17mm,即166.6。操作壓降為22mm，即215.6。選取金屬絲網(wǎng)，網(wǎng)絲直徑范圍為0.076～0.4mm，網(wǎng)層密度范圍取48～530，初步取網(wǎng)層厚度為100mm。5.1.2除沫器安裝于塔頂。為了提高除沫效率，在絲網(wǎng)除沫器的上方和下方都留有適當(dāng)?shù)膭e離空間。由前面的設(shè)計(jì)知，塔頂別離空間總高度，取頂層塔盤至絲網(wǎng)底面的距離=900mm。除沫器在塔頂空間的安裝位置如圖5-1所示。圖5-1除沫器的安裝位置5.1.3除沫器中除沫網(wǎng)是以圓絲或扁絲編織成圓筒形網(wǎng)套，并壓平成雙層折皺形網(wǎng)帶，網(wǎng)帶繞成卷而成。目前國內(nèi)有兩種除沫器，一種為網(wǎng)塊固定在設(shè)備上〔HG/T21618絲網(wǎng)除沫器〕，另一種為網(wǎng)塊可以抽出清洗或更換〔HG/T21586抽屜式絲網(wǎng)除沫器〕。采用HG/T21618固定式絲網(wǎng)除沫器。固定式網(wǎng)塊的特性見表5-2。表5-2固定式網(wǎng)塊特性型式代號容積質(zhì)量kg/m3比變面積㎡/m3孔隙率SP168529.60.9788HP128403.50.9839DP186625.50.9765HR134291.60.9832網(wǎng)絲的選擇包括材料選擇和絲徑選擇。材料的選擇應(yīng)考慮到介質(zhì)的腐蝕和操作溫度。因絲網(wǎng)絲徑很細(xì)，極易被腐蝕破壞。所以絲網(wǎng)大多采用耐腐蝕的金屬、合成纖維材料制造。本設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絲選用圓絲，網(wǎng)絲直徑為0.23mm,網(wǎng)塊材料選用，代號為321，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T4240；格柵材料選用，代號為321，標(biāo)準(zhǔn)號為GB/T4237。5.1.4由前面的設(shè)計(jì)知本設(shè)計(jì)中采用固定式絲網(wǎng)除沫器，固定式絲網(wǎng)除沫器有兩種結(jié)構(gòu)型式：上裝式和下裝式。本設(shè)計(jì)中采用上裝式固定絲網(wǎng)除沫器，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如表5-3所示。，其結(jié)構(gòu)圖如圖5-2所示。表5-3800上裝式絲網(wǎng)除沫器根本參數(shù)公稱直徑，mm主要外形尺寸，mm質(zhì)量，80010021872027.2圖5-2除沫器的結(jié)構(gòu)5.2裙座設(shè)計(jì)5.2.1由于裙座與介質(zhì)不直接接觸，也不承受容器內(nèi)的介質(zhì)壓力，因此可不受壓力容器用材所限制，可以選用較經(jīng)濟(jì)的非受壓元件碳素鋼材料，但由于裙座對整個(gè)塔體而言是個(gè)至關(guān)重要的部件，支撐整個(gè)塔體如它破壞將直接影響板式塔的使用。并且裙座所消耗材料對整個(gè)塔而言不多，提高它的用材要求，在經(jīng)濟(jì)上不會造成太多的費(fèi)用。常用的裙座材料為Q235-B和16。在本設(shè)計(jì)中裙座材料選用Q235-B。5.2.2由于塔體的公稱直徑，塔的總高度與塔體的公稱直徑之比，為制造方便，裙座選用圓柱形裙座。裙座與塔體的連接采用焊接。焊接接頭可采用對接型式或搭接型式。由于搭接型式的受力情況較差，本設(shè)計(jì)中裙座與塔體的連接采用對接型式。本設(shè)計(jì)中裙座的筒體內(nèi)徑取塔底封頭相等的內(nèi)徑，即裙座的內(nèi)徑取1220mm，且裙座筒體的壁厚采用與塔筒體相同的壁厚，即裙座的壁厚取10mm。裙座與塔底封頭的連接焊縫采用全焊透的連續(xù)焊，且與塔底封頭外壁圓滑過渡。由于裙座筒體上端內(nèi)直徑與標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭內(nèi)直徑相等，查?化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書塔設(shè)備?表8-9，得裙座筒體上端面至塔底封頭切線距離。地腳螺栓座的結(jié)構(gòu)有多種形式：外螺栓座結(jié)構(gòu)型式、單環(huán)板螺栓座結(jié)構(gòu)型式和帶短管的地腳螺栓座型式。其中外螺栓座結(jié)構(gòu)型式為常用型式，這種結(jié)構(gòu)對地腳螺栓預(yù)埋或不預(yù)埋均適用。本設(shè)計(jì)中，地腳螺栓采用外螺栓座結(jié)構(gòu)型式。本設(shè)計(jì)中地腳螺栓所采用的螺栓規(guī)格為。地腳螺栓的結(jié)構(gòu)及尺寸見圖5-4所示。圖5-4地腳螺栓座結(jié)構(gòu)裙座上必須開設(shè)檢查孔，以方便檢修。檢查孔有圓形和長圓形兩種。本設(shè)計(jì)中選用圓形檢查孔，其結(jié)構(gòu)與尺寸見圖5-5。圓形檢查孔安裝在地面上方1000mm處。塔底封頭上的接管一般需要通過裙座上的通道管引到裙座的外部。通道管規(guī)格見表5-4。本設(shè)計(jì)中引出管的公稱直徑為75.5mm，采用無縫鋼管，鋼管材料選16。通道管尺寸選為Φ273×8mm。引出管通道結(jié)構(gòu)及相關(guān)尺寸如圖5-6所示。引出管通道安裝于檢查孔上方，其中心線與塔底封頭切線的距離為800mm。圖5-5圓形檢查孔表5-4通道管尺寸〔mm)引出管公稱直徑20253240507080100125150200250300通道管規(guī)格無縫鋼管Φ133×4Φ159×4.5Φ219×6Φ273×8Φ325×8卷焊管內(nèi)徑Φ200Φ250Φ300Φ350Φ400Φ450圖5-6引出管通道結(jié)構(gòu)第6章接管和人孔設(shè)計(jì)及補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)6.1接管和人孔設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，接管設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)為HG20592-2023，接管材料為Q345R。接管和人孔的選擇見表6-1。各接管的結(jié)構(gòu)和安裝位置見附錄A裝配圖和接管零部件圖。所選人孔代號為：人孔RF(A.G)500-1.6RF，人孔結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示，其結(jié)構(gòu)明細(xì)表如表6-2所示。其安裝位置見附錄A裝配圖。在人孔的設(shè)計(jì)中，法蘭與蓋之間的連接需用20個(gè)M16×50的螺栓，M16表示螺栓的大徑為16mm，50表示螺栓長度為50mm。所選人孔單個(gè)質(zhì)量為49kg。6-1接管表符號公稱規(guī)格接管外徑與壁厚〔mm〕標(biāo)準(zhǔn)號用途aPN1.6,DN80Φ89×4.5HG20592-2023氣體進(jìn)口bPN1.6,DN100Φ108×4HG20592-2023氣體出口cPN1.6,DN65Φ76×5.5HG20592-2023液體進(jìn)料口dPN1.6,DN65Φ76×5.5HG20592-2023液體引出管h1,2PN1.6,DN25Φ32×3.5HG20592-2023液位計(jì)接口p1,2PN1.6,DN20Φ25×2.5HG20592-2023溫度計(jì)接口p1,2PN1.6,DN20Φ25×2.5HG20592-2023壓力表接口k1～3PN1.6,DN500Φ530×4HG21520-1995人孔e1,2Φ520×10裙座檢查孔圖6-9人孔結(jié)構(gòu)圖表6-2人孔結(jié)構(gòu)序號標(biāo)準(zhǔn)號名稱數(shù)量材料1筒節(jié)1不銹鋼2法蘭1不銹鋼3蓋1不銹鋼4GB5781螺栓204.6級5GB41螺母205級6墊片1橡膠板7把手2Q235-A﹒F6.2接管的法蘭尺寸查標(biāo)準(zhǔn)HG20592-2023，得在本設(shè)計(jì)中，所用到的接管的法蘭尺寸如表6-3所示。表6-3法蘭尺寸序號名稱公稱直徑DN管子外徑B連接尺寸法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B1坡口寬度b法蘭理論質(zhì)量kg法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺栓ThB系列a氣相進(jìn)料口8089200160188M16209163.52b氣相出料口100108220180188M162212064.45c液相進(jìn)料口6576185145184M16208163.25d液相出料口6576185145184M16208163.25k1,2,3人孔5005306205853620M16×50565351249h1-2液位計(jì)口2532140100184M16183951.86t1-2溫度計(jì)口202510575144M12163940.68P1-2壓力表口202510575144M12163940.686.3接管和人孔的補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)6.3.16.3.1根據(jù)?過程設(shè)備設(shè)計(jì)?表4-15，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管外徑為。因此，對于接管，只需對氣體出料管進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。6.3.1〔一〕氣體出料管所需補(bǔ)強(qiáng)面積先計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)，在本設(shè)計(jì)中，接管和封頭材料相同，=1，接管有效厚度開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算：(6-1)〔二〕有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度B按下式確定(6-2)(6-3)在以上兩式得出的B中取大值，得B=216mm。②有效高度外側(cè)有效高度按下式確定：(6-4)〔實(shí)際外伸高度〕在以上兩式得出的結(jié)果中取小值，得。內(nèi)側(cè)有效高度按下式確定在以上兩式得出的結(jié)果中取小值，得。③有效補(bǔ)強(qiáng)面積封頭有效厚度封頭多余金屬面積(6-5)接管計(jì)算厚度(6-6)接管多余金屬面積按下式計(jì)算(6-7)接管區(qū)焊縫面積〔焊腳取6.0mm)(6-8)有效補(bǔ)強(qiáng)面積(6-9)④所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積(6-10)擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。6.3.1根據(jù)接管公稱直徑DN100選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736，取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，內(nèi)徑。因,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度(6-11)考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為9mm，但為便于制造時(shí)準(zhǔn)備材料，補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度也可以取為封頭的厚度，即，補(bǔ)強(qiáng)圈質(zhì)量約為1.69kg。6.3.2.1補(bǔ)強(qiáng)判別根據(jù)?過程設(shè)備設(shè)計(jì)?表4-15，允許不另行補(bǔ)強(qiáng)的接管外徑為。因此，對于人孔，需要補(bǔ)強(qiáng)。.2補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算〔一〕人孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積先計(jì)算強(qiáng)度削弱系數(shù)，在本設(shè)計(jì)中，人孔的接管和塔的筒體材料相同，=1，接管有效厚度開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積按下式計(jì)算：〔二〕有效補(bǔ)強(qiáng)范圍①有效寬度B按下式確定在以上兩式得出的B中取大值，得B=1060mm。②有效高度外側(cè)有效高度按下式確定：〔實(shí)際外伸高度〕在以上兩式得出的結(jié)果中取小值，得。內(nèi)側(cè)有效高度按下式確定在以上兩式得出的結(jié)果中取小值，得。③有效補(bǔ)強(qiáng)面積筒體有效厚度筒體多余金屬面積人孔接管計(jì)算厚度接管多余金屬面積按下式計(jì)算接管區(qū)焊縫面積〔焊腳取6.0mm)有效補(bǔ)強(qiáng)面積④所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積擬采用補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)。6.根據(jù)人孔公稱直徑DN100選補(bǔ)強(qiáng)圈，參照補(bǔ)強(qiáng)圈標(biāo)準(zhǔn)JB/T4736，取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑，內(nèi)徑。因,補(bǔ)強(qiáng)圈在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)。補(bǔ)強(qiáng)圈厚度考慮鋼板負(fù)偏差并經(jīng)圓整，取補(bǔ)強(qiáng)圈名義厚度為14mm。第7章塔的強(qiáng)度計(jì)算與校核7.1塔的質(zhì)量載荷計(jì)算由于所要求設(shè)計(jì)的板式塔不滿足細(xì)高塔的條件〔DN<1m,且H/DN>25，或DN>1m，且H/DN>30，為設(shè)計(jì)簡單，選擇圓筒形裙座。7.1.1(7-1)7.1.2(7-2)7.1.3按?鋼制塔式容器?，選取密度q=75㎏/㎡(7-3)7.1.4(7-4)==2088.98kg7.1.5扶梯取，取平臺寬，且.(7-5)==6609.72kg7.1.6根據(jù)得：(7-6)7.1.7(7-7)7.1.8(7-8)7.1.9全塔最小(7-9)7.1.10(7-10)7.2塔的自振周期計(jì)算(7-11)7.3地震載荷計(jì)算根據(jù)?鋼制壓力容器設(shè)計(jì)—分析標(biāo)準(zhǔn)?，查表得：(設(shè)計(jì)地震烈度7級)。查表得：(=2\*ROMANII類場地土，近震)。地震影響系數(shù)(7-12)結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)。，不必考慮高振型影響，因此可不做地震載荷的計(jì)算。7.4風(fēng)載荷計(jì)算7.4.1(1)風(fēng)振系數(shù)風(fēng)振系數(shù)(7-13)各計(jì)算塔段的風(fēng)振系數(shù)計(jì)算結(jié)果見表6-1。表6-1各塔段的風(fēng)振系數(shù)塔段號123456計(jì)算截面距地高度12.469.613.216.8脈動增大系數(shù)脈動影響系數(shù)0.720.720.790.790.800.82振型系數(shù)0.0070.10.220.4430.6631.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)〔B類〕0.640.841.021.1621.2671.41.0161.1791.3661.6291.8752.224(2)有效直徑設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90°角，取平臺構(gòu)件的投影面積，那么有效直徑取下式計(jì)算值中較大的值。(7-14)(7-15)式中，塔和管線的保溫層厚度，塔頂管線外徑，，各塔段計(jì)算結(jié)果列于表6-2表6-2各塔段的有效直徑/㎜塔段號123456塔段長度10001400360036003600360040000200200200127197719772177217721772104(3)水平風(fēng)力計(jì)算各塔段的水平風(fēng)力由下式計(jì)算：(7-16)各段有關(guān)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果列于表6-3。表6-3各塔段水平風(fēng)力計(jì)算結(jié)果塔段號1234560.71.0161.1791.3661.6291.8752.2245000.640.841.0281.1621.2671.4100014003600360036003600377737773977397739773904859.665469773.213174.116533.833609.97.4.2根據(jù)?鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定，得風(fēng)彎矩的計(jì)算公式：…〔7-17〕各危險(xiǎn)截面的計(jì)算結(jié)果如下：0—0截面：1—1截面：2—2截面：7.5各種載荷引起的軸向應(yīng)力7.5.1(7-18)7.5.20—0截面：(7-19)1—1截面：式中，—裙座人孔處截面的截面積，計(jì)算式為(7-20)2—2截面;7.5.3最大彎矩取下式計(jì)算值中較大者：〔7-21〕計(jì)算結(jié)果如表6-4。表6-4彎矩計(jì)算結(jié)果截面0—01—12—2各危險(xiǎn)截面的計(jì)算如下〔7-22〕式中，—裙座人孔處的抗彎截面系數(shù)，計(jì)算式為：〔7-23〕其中，〔7-24〕7．6筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核7.6.1(1)強(qiáng)度校核筒體危險(xiǎn)截面2－2處的最大組合軸向拉應(yīng)力：〔7-25〕軸向許用應(yīng)力〔7-26〕因?yàn)楣蕽M足強(qiáng)度條件?！?〕穩(wěn)定性校核筒體危險(xiǎn)截面2—2處的最大組合軸向壓應(yīng)力：〔7-27〕許用軸向壓應(yīng)力：取其中較小者按GB150?鋼制壓力容器?中的規(guī)定，由〔7-28〕查相應(yīng)的材料圖得B=68MPa那么取因，故滿足穩(wěn)定性條件。7.6.2裙座危險(xiǎn)截面0—0及1—1處的最大組合軸向壓應(yīng)力為〔7-29〕〔7-30〕由查得B=68MPa，那么取。因?yàn)?，故滿足穩(wěn)定性條件。7.7根底環(huán)設(shè)計(jì)根底環(huán)設(shè)計(jì)材料Q235－A。7.7.1參照?鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定?，取〔7-31〕〔7-32〕7.7.2〔7-33〕取其中較大者。(1)(2)取。選用75號混凝土，其許用應(yīng)力因?yàn)楣蕽M足要求。7.7.3按有筋板時(shí)計(jì)算根底環(huán)厚度。根底環(huán)外緣長設(shè)兩個(gè)地腳螺栓間設(shè)兩個(gè)筋板，其最大間距，據(jù)，查表可得取，根底環(huán)材料的許用應(yīng)力，根底環(huán)的厚度,由于不小于16㎜，且，取。7.8地腳螺栓計(jì)算7.8.1地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力(7-34)取其中較大值。(1)(2)取7.8.2因?yàn)?，故此塔設(shè)備必須安裝地腳螺栓。取地腳螺栓個(gè)數(shù)n=28，地腳螺栓材料的許用應(yīng)力。(7-35)取地腳螺栓為M24。應(yīng)選用28個(gè)M24的地腳螺栓，滿足要求。綜上，各項(xiàng)計(jì)算均滿足強(qiáng)度條件及穩(wěn)定性條件。7.9筋板的設(shè)計(jì)查?鋼制塔式容器?可得：長方形截面的慣性半徑；筋板寬度；筋板厚度；筋板長度。按?鋼制塔式容器?得鋼，對應(yīng)一個(gè)地腳螺栓的近筋板個(gè)數(shù)；每個(gè)地腳螺栓所受的拉應(yīng)力F為〔7-36〕筋板壓應(yīng)力〔7-37〕細(xì)長