塔设备设计课件

4 塔设备设计4.1 概述概述4.2 板式塔及其结构设计板式塔及其结构设计4.3 填料塔及其结构设计填料塔及其结构设计 4.4 其他结构设计其他结构设计4.5 板式塔设计举例板式塔设计举例 本章主要通过板式塔的设计实例来学习本章主要通过板式塔的设计实例来学习和掌握塔设备的结构设计及计算步骤。和掌握塔设备的结构设计及计算步骤。4 塔设备设计4.1 概述1 1题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计设计条件：塔径2000mm 塔高20.35m（20m）工作压力0.5Mpa 工作温度110 介质：弱腐蚀性有机物（密度0.8)地点：济南 基本风压400pa 地震烈度8级 塔板距0.459+0.7m 周而复始题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计设计条件：塔径2002 2各接管：DN DN裙座人孔 400 回流100温度 32 取样25进气450 液面计15进料100 出料125压力计25 人孔450出气150各接管：3 3设计步骤1、将塔器当作容器，按设计压力求其壁厚；2、寻找危险截面，分析其危险因素；3、将各危险因素叠加起来，进行强度和稳定性校核，对拉应力进行强度校核，对压应力，应同时满足强度和稳定条件；4、校核地脚螺栓的个数及其直径。设计步骤1、将塔器当作容器，按设计压力求其壁厚；4 4 00截面：底面基准 11截面：裙座人孔 22截面：塔、座焊缝 33截面：第二人孔下 44截面：顶面 00截面5 5一、塔体选材据工作压力0.5Mpa,工作温度110，属低压常温。工作介质微腐，故选Q235A。l补充：低温：420 一、塔体选材据工作压力0.5Mpa,工作温度110，属低压6 6二、按设计压力计算筒体和封头壁厚1、筒体壁厚 设 P设计压力，应略大于工作压力；P=0.51.15=0.5750.58MPa二、按设计压力计算筒体和封头壁厚1、筒体壁厚 7 7则，查取查则，8 82、封头壁厚采用标准椭圆形封头，取封头壁厚为10mm。2、封头壁厚9 9三、各种载荷计算1、设备自重（1）塔体重m1 其中三、各种载荷计算1、设备自重1010（2）补充：内构件板式塔的塔盘有整块式（塔径1m以下）和分块式（塔径1m以上）两种。A、整块式塔盘塔1)塔盘塔盘：有小孔通气相有液封受液装置接受液相有溢流管排放液相（2）补充：内构件1111塔设备设计课件12122）盘壁间密封结构塔盘圈塔盘圈焊在塔盘上，其高度溢流堰高度；填料支持圈（板）填料支持圈（板）焊在塔盘圈上，其位置视填料高度而定；填料填料塞在密封处；压圈压圈压在填料上；压板压板压在压圈上；螺栓螺栓焊在塔盘圈另一侧，用于固定压紧压板。2）盘壁间密封结构1313塔设备设计课件14143）降液管降液管 焊在塔盘上，多为弓形。4）塔节内塔盘的固定 塔节下部内壁焊有支座支座，用于固定底层塔盘，每上层塔盘由定距管定距管支承，管内有拉杆拉杆穿过各层塔盘，拧紧拉杆上的螺母即把塔节内各层塔盘紧固。5）塔节塔节由法兰联接组成全塔全塔。3）降液管 焊在塔盘上，多为弓形。1515塔设备设计课件1616B、分块式塔盘1）塔身为整体圆筒，不分塔节，而塔盘板分为数块安装。2）据塔径不同，塔盘可分单、双多流结构，泄流。3）图3-7解说 筋板、受液盘、支持圈（板）、降液筋板、受液盘、支持圈（板）、降液板板都被焊在塔壁上，是支承塔板的固定件固定件。B、分块式塔盘1）塔身为整体圆筒，不分塔节，而塔盘板分为数块1717塔设备设计课件1818塔设备设计课件1919弓形板弓形板固定在支持板、受液盘和支持圈上；矩形板矩形板固定在支持板、受液盘和弓形板上；通道板通道板固定在支持板、受液盘、弓形板和矩形板上。自身梁自身梁 一种防止弯曲的手段。矩形板 无支承的一边为自身梁结构，有过渡凹平面，以备叠放通道板。通道板 无自身梁弓形板 弦边为自身梁结构弓形板固定在支持板、受液盘和支持圈上；自身梁 一种防止弯曲2020塔设备设计课件21215）塔板的连接与紧固A、固定件 焊在塔壁上B、紧固件 塔板与支持板、塔板与受液盘、通道板与矩形板靠龙门、楔子结板紧固。弓形板与支持圈靠卡板、楔子紧固。5）塔板的连接与紧固2222塔设备设计课件2323塔设备设计课件2424（回题）（2）内构件重查P151表4-2，取浮阀塔盘重79kg/m2由工艺条件知共30个塔盘则（回题）（2）内构件重查P151表4-2，取浮阀2525（3）保温层重取保温层厚度0.1m，密度300kg/m3（JB）（3）保温层重取保温层厚度0.1m，密度300kg/m3（2626(4)平台重由工艺条件知，每10个塔盘设一人孔，一平台，共4个。每个平台为半圆形，取平台宽度0.9m，平台自重查P151表4-2。q=150(4)平台重由工艺条件知，每10个塔盘设一人孔，一平台，共42727（5）物料重塔盘充液重查P151表4-2,取q=70塔釜液面高1.8m（5）物料重塔盘充液重查P151表4-2,取q=702828（6）附件重各种管口（人孔、接管、法兰）估计取（6）附件重各种管口（人孔、接管、法兰）估计2929（7）充水重（7）充水重3030以上各载按不同情况组合操作时水压试验时安装时以上各载按不同情况组合3131 m0 mmax mmin 349360(N)787700(N)181680(N)m0 mmax mm32322、风载先确定最危险界面0-0 裙座底部1-1 裙座人孔2-2 裙座与塔体连接处的焊缝2、风载先确定最危险界面3333（1）各段风载计算段 0-1 1-2 2-3 3-4备注K1 0.7形状系数K2 1.42风振系数q0 400(Pa)基本风压fi 0.8 0.8 0.9 1.2高度系数hi 1 1.8 7.05 10.5各计算高度D效 2.62有效直径Fi 8301500660913120各段风载（1）各段风载计算段 0-1 1-2 2-3 3-43434以3-4段为例：1、K1 空气动力系数空气动力系数，又名形状系数，风吹在不同的凹凸面上会产生不的风力，对于圆形，取0.7；2、K2 风振系数风振系数，风速是脉动的，这种脉动离地越近，受建筑物影响越大，离地越远，脉动越小，这用高度系数 校正。（P153)l另外，塔的振动影响了风载，这种影响动荷系数动荷系数l 与塔的自振周期自振周期T有关。以3-4段为例：2、K2 风振系数，风速是脉动的，这种脉动3535塔设备设计课件3636塔设备设计课件3737距地面高度 40 60 80 100 0.35 0.32 0.26 0.25 0.21自振周期0.250.51.01.5 22.5 3 4 11.41.72.02.32.52.73.03.2距地面高度 40 60 80 100 3838查查3、4、5、查39396、6、4040(2)各段风弯矩前面我们求出了各段的风力 ，怎样破坏塔体？显然是要把塔吹弯。所以要研究风力产生的弯矩：弯矩弯矩=力力 矩矩(2)各段风弯矩4141塔设备设计课件4242塔设备设计课件43433、地震载荷题外补充题外补充地震以波的形式向四周传播破坏，对建筑物来说，以水平振动危害较大。（1）作用在单质点上的水平地震力l式中：lc形状系数，对钢制圆形容器：c=0.5；l a地震影响系数3、地震载荷题外补充式中：44441）据地震烈度查表4-8，选2）再据T和基质查图4-48得 之系数3）本题中，据地震烈度 -查表4-8得T=0.38s按二类场地-查图4-48得系数0.8故：1）据地震烈度查表4-8，选4545塔设备设计课件4646P155表4-9的解释（参考）一类场地：微风化和中等风化的基石；三类场地：饱和松沙、淤泥和淤泥质土、充填土等；二类场地：除一、三类外的一级稳定土。P155表4-9的解释（参考）4747（2）多质点弹性体系的水平地震力全塔质量不集中于一点，将塔分成几段，求作用在质点K（K段）的震力（由K段振型系数校正，它包括了各i段对K段的影响）。（2）多质点弹性体系的水平地震力全塔质量不集中于一点，将塔分4848塔设备设计课件4949塔设备设计课件5050对质量沿高度均布的等截面塔：对质量沿高度均布的等截面塔：5151（3）地震弯矩截面i-I的震矩为自i以上至n各段震力对其力矩之和：其中，hi-i面距地高度（3）地震弯矩截面i-I的震矩为自i以上至n各段震力对其力矩5252对等径、等厚之塔：式中H、h的单位是mm m的单位是kg上式为国际单位 注意：对等径、等厚之塔：5353（4）偏心载荷（4）偏心载荷5454（回题）3、地震载荷因为是等直径等壁厚的塔设备，所以（回题）3、地震载荷因为是等直径等壁厚的塔设备，所以5555塔设备设计课件56564 4、各危险段最大弯矩、各危险段最大弯矩、各危险段最大弯矩、各危险段最大弯矩0-01-12-22431802215351846736550506113305328127158436667145789804、各危险段最大弯矩0-01-12-2243180221535757塔设备设计课件5858四、各载产生的轴向应力1、设计压力产生的轴向应力四、各载产生的轴向应力1、设计压力产生的轴向应力59592、操作重量产生轴向压应力2、操作重量产生轴向压应力60603、最大弯矩产生的轴向应力 同样的弯矩作用于不同的杆件会产生不同的结果，这说明弯曲还与杆的横截面的面积、形状及方向有关。这种横截面的影响叫截面模量。截面模量。3、最大弯矩产生的轴向应力 同样的弯矩作用于不同的杆件会6161塔设备设计课件6262危险截面轴向应力计算值0-01-12-2295.822.824.718.4危险截面轴向应力计算值0-01-12-2295.822.826363五、按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚五、按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚64641、按轴向拉应力验算筒体壁厚取筒体危险截面2-2，其拉应力强度条件：l左边：29-5.8+18.4=41.6Mpal右边：1130.8=90.4Mpal左边右边 故满足条件。1、按轴向拉应力验算筒体壁厚左边：29-5.8+18.4=465652、按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚（1）验算筒体危险截面2-2的组合轴向压应力，其强度和稳定条件为：l左边：5.8+18.4=24.2Mpal右边：许用应力为113Mpa，而0.06200000 0.01/1=120Mpal因为24.2113，所以满足条件2、按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚左边：5.8+18.466662）验算裙座危险截面1-1轴向压应力l左边=5.8+24.7=30.5右边=113l所以满足条件2）验算裙座危险截面1-1轴向压应力左边=5.8+24.7=6767（3）0-0截面验算l左边=5.8+22.8=28.6右边=113l所以满足条件（3）0-0截面验算左边=5.8+22.8=28.6右边=68683、验算水压试验应力(1)强度验算1）环向拉应力3、验算水压试验应力(1)强度验算69692）最大组合轴向拉应力（P157公式434）2）最大组合轴向拉应力70703）塔充水后（未加压）最大质量和最大弯矩在壳体中引起的组合轴向压应力(P157公式4-35)3）塔充水后（未加压）最大质量和最大弯矩在壳体中引起的组合轴7171六、基础环设计1、选取基环直径（1）外径（2）内径六、基础环设计1、选取基环直径72722、基础环厚度计算无筋板时2、基础环厚度计算7373有筋板时，可增加裙座底部刚性，减薄厚度。关于b和L看P159图4-55有筋板时，可增加裙座底部刚性，减薄厚度。7474塔设备设计课件7575混凝土设计强度混凝土标号 100 150 200 250 300轴心抗压 MPa 5.5 8.5 11 14.5 17.5混凝土设计强度混凝土标号 100 150 200 250 37676当采用有筋板的基础环时，当采用有筋板的基础环时，7777塔设备设计课件7878七、地脚螺栓直径的计算底座环上最大拉应力（由螺栓承担）：七、地脚螺栓直径的计算底座环上最大拉应力（由螺栓承担）：7979塔设备设计课件8080八、焊缝结构设计裙座与筒体的连接焊缝采用对接焊。不需要验算。八、焊缝结构设计裙座与筒体的连接焊缝采用对接焊。8181课程设计一、设计题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计二、设计条件：塔径2000mm 塔高40m 设计压力1.0Mpa 设计温度120 介质：弱腐蚀性有机物（密度0.8)地点：洛阳 地震烈度8级课程设计一、设计题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计8282