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浮阀塔结构设计

摘要

塔设备是化工、石油化工、精细化工、医药、食品和环保等行业普遍使用的单元操作设备。塔设备机械设计的目的是对设备机械结构进行设计，设计塔合理的机械结构。首先根据给定的塔设备参数，确定塔的类型和塔内构件，以便得到如填料、液体分布装置、设计筒体封头的长度厚度、后续的校核等一系列过程。设计应使塔的内件结构和设备整体结构既满足工艺要求，又满足机械要求，确保塔设备安全、高效生产。根据提供的设计压力，温度等参数选型，根据国家标准确定板式塔的材料选择和结构尺寸，如壁厚、裙座，壳体及开口补强等，对塔设备的各种载荷（如风载荷，地震载荷，偏心载荷等）进行分析并确定塔的总体结构，计算塔的强度以满足强度要求。并且对塔的内件结构设计及接管、法兰的设计进行计算。设计的结果是设计出结构合理，满足生产工艺条件，经济实用的塔设备。

关键词：板式塔；设计；机械结构

 

目录

第1章 绪论 1

1.1 简要历史 1

1.2 主要用途 1

1.3 发展前景 1

第2章 塔结构的设计 3

2.1 塔的类型 3

2.1.1泡罩塔 6

2.1.2浮阀塔

2.1.3泡罩塔

2.1.4塔型的对比

2.2 塔的结构 3

2.3 塔盘的结构 3

2.4 裙式支座的结构 3

2.5 排气管和排气孔 3

2.6 地脚螺栓座 3

2.7 保温层 3

2.8 操作平台与梯子 3

2.9除沫器 3

2.10 塔设备的制造、安装及运输 3

2.10.1制造上的要求 6

2.10.1.1制造与组装 6

2.10.1.2焊接及其特点

2.10.1.3钢材热处理

2.10.2设备的检验

2.10.3大型塔设备的安装

2.10.3.1安装上的考虑 6

2.10.3.2塔盘的安装

2.10.4运输及其要求

2.10.4.1运输上的考虑 6

2.10.4.2几种运输方式的比较

第3章 设计参数 5

3.1设计参数 5

3.2 已知设计条件与设计任务 3

第4章 塔体机械设计 5

4.1按计算压力计算塔体及封头厚度 5

4.1.1塔体厚度计算 5

4.1.2封头厚度计算 5

4.2塔设备质量载荷计算 5

4.2.1塔壳和裙座的质量 6

4.2.2塔内构件的质量 6

4.2.3保温层的质量 7

4.2.4平台、扶梯的质量 7

4.2.5操作时物料的质量 8

4.2.6附件的质量 8

4.2.7充水的质量 8

4.2.8各种质量载荷汇总 9

4.3风载荷与风弯矩的计算 10

4.3.1风载荷的计算 10

4.3.2风弯矩的计算 12

4.4地震弯矩的计算 12

4.4.1地震载荷的计算 12

3.4.2地震弯矩的计算 14

4.5偏心弯矩的计算 15

4.6各种载荷引起的轴向应力 16

4.6.1计算压力引起的轴向应力 16

4.6.2质量载荷引起的轴向应力 16

4.6.3最大弯矩引起的轴向应力 17

4.7筒体和裙座危险截面的性校核 17

4.7.1筒体的强度与稳定性校核 17

4.7.1.1强度校核 6

4.7.1.2稳定性校核

4.7.2裙座的强度与稳定性校核 18

4.8塔体水压试验和吊装时的应力校核 19

4.8.1水压试验时各种载荷引起的应力 19

4.8.1.1由试验压力和液柱静压力引起的环向应力 6

4.8.1.2由实验压力的轴向应力

4.8.1.3水压试验时，重力引起的轴向应力 6

4.8.1.4由弯矩引起的轴向应力

4.8.1.5最大组合轴向拉应力校核 6

4.8.1.6最大组合轴向压应力校核

4.8.2裙座水压试验应力校核 19

4.8.2.1水压试验时，重力引起的轴向应力 6

4.8.2.2由弯矩引起的轴向应力

4.8.2.3最大组合轴向压应力校核 6

4.9基础环设计 20

4.9.1基础环尺寸 20

4.9.2基础环的应力校核 20

4.9.3基础环的厚度 21

4.10地脚螺栓设计 21

4.10.1地脚螺栓的最大拉应力 21

4.10.2地脚螺栓的螺纹直径 22

4.11筒体与封头联接法兰的选取 21

设计结果及总结 26

参考文献 25

附录一 主要符号说明 27

 

参考文献

路秀林，王者相,《塔设备》。化学工业出版社，2004

周冬梅,。《化工设备机械基础课程设计》科学技术出版社，2015

方书起, 《化工设备课程设计指导》。化学工业出版社，2010

《GB/T9113.1-2000》

 GB150—1998，《钢制压力容器》

《压力容器安全技术监察规定》，1999

JB/T4700～4707—2000，《压力容器法兰》

HG20592～20635—97《钢制管法兰、垫片、紧固件》

JB/T4736—2002，《补强圈》

JB/T4746—2002，《钢制压力容器用封头》

HG20580—1998《钢制化工容器设计基础规定》

HG20581—1998《钢制化工容器材料选用规定》

HG20583—1998《钢制化工容器结构设计规定》

HG20584—1998《钢制化工容器制造技术要求》

CDI30A20—86《化工设备设计文件编制规定》

TCED41002—2000《化工设备图样技术要求》

JB4726—94《压力容器用碳素钢和低合金钢锻件》

《塔设备设计》 上海科技出版社  1989

JB/T4710  《钢制塔式容器》—1992

《化工工程制图》  化学工业出版社  1992

《过程设备设计》   化学工业出版社  2001

《化工设备结构图集》 化学工业部设备技术中心站

《压力容器工程师设计指南》  化学工业出版社  1994