三. 设备的总体设计及结构设计
1、根据《化工原理》课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)。 2、根据化工工艺计算，确定塔板数目 (或填料高度)。 3、根据介质条件的不同，拟定管口方位。 （画出俯视管口方位）
4、结构设计，设备法兰的型式及尺寸选用，管法兰等零部件选型。 1）零部件材料的选取
根据塔器使用条件（介质的腐蚀性、设计压力、设计温度）、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材：
塔体：16MnR 封头：16MnR 接管：20 底座：Q235-B 塔盘：16MnR 法兰：16MnII （材料的许用应力按照《化工设备机械基础》表8-7查并列表） 2）塔盘结构
根据工艺条件、塔体直径，塔盘结构选为单液流分块式塔盘，具体塔盘结构及尺寸的选取见第十七章第三节（p430-438）。（自选） 3）工艺接管
接管的选取根据介质流量，参照GB12771-91，接管的选取如下表： 名称 进料管 塔顶回流管 塔底出料管 塔顶蒸汽管 再沸器回流管 80 80 450 500 公称直径80 （mm） 4 ）压力容器法兰和接管法兰
压力容器法兰的选取按照《化工设备机械基础》选JB/T4700～4707-2000标准。（按照《化工设备机械基础》（p263）写出选取过程）
容器法兰选取结果如下表： 设备法兰 MFM 1800-0.25 JB/T4703-2000 材料 16MnR 管法兰选取结果汇总： 进料管法兰 HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 18 16MnII 5
塔顶回流管法兰 塔顶蒸汽管法兰 塔底出料管法兰 在沸器回流管法兰 HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 18 HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 18 16MnII 16MnII HG20594 法兰SO450-1.0MFM 28 16MnII HG20594 法兰SO500-1.0MFM 28 16MnII 5） 法兰密封垫片的选取
法兰密封垫片的选取参照《化工设备机械基础》表10-30 6） 裙座选取
裙座的选取根据参照《化工设备机械基础》图17-21确定裙座各尺寸。 7）人孔设置
人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照《化工设备机械基础》表11-1和表11-6，例：本设计中选用带颈平焊法兰人孔，公称压力1.0MPa，公称直径500 mm，标准号为HG20594-95。 8） 手孔设置
手孔选取同上，例：本设计中选用不锈钢板式平焊人孔（仅限凸面），公称压力0.6MPa，公称直径150mm，标准号为HG20597-95。 9） 视镜和液位计的选取
视镜和液位计的选取根据《化工设备机械基础》表11-9、表11-11选取 10） 焊接接头形式和和焊接材料的选取
焊接接头形式的选取参照《化工设备机械基础》第十四章第二节（p367-377），标准为HG20583-1998，A、B类焊接接头按照HG20583-1998中DU4，D类焊接接头按照HG20583-1998中G2，带补强圈D类焊接接头按照JB/T4736-2002中C，
焊接材料的选取参照第十四章《化工设备机械基础》第四节（p379-382），标准GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95
焊接接头的检验《化工设备机械基础》第十四章第三节(p378) 11）压力容器类别的划分
压力容器类别的划分按《压力容器安全技术监察规程》，本设计塔器为低压分离设备，介质为易燃、中毒危害介质，故划分为一类压力容器。
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四、强度计算
1、塔体壁厚计算
塔体圆筒体壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式5-1 计算壁厚： ??pcDi （4-1） t2[?]??pc式中 ?：塔体的理论计算壁厚，mm
pc：塔体的计算压力，MPa Di：塔体内径，mm
[?]t：钢板在设计温度下的许用应力，MPa ?：焊接接头系数；
名义厚度： ?n???C??； （4-2）
C?C1?C2；
?e??n?C；
式中 ?n：名义厚度；
C1：腐蚀裕量； C2：钢板负偏差；
?：圆整量；
?e：有效厚度；
查表《化工设备机械基础》表8-7[?]t=170 MPa pc：取塔体的设计压力，0.11 MPa 焊缝为双面焊，局部射线检测，?=0.85
代入数据到式（4-1）得：??C1 =1 mm C2 =0 mm
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0.11?1800pcDi= =0.69 mm t2?170?0.85?0.112[?]??pc代入数据到式（4-2）得：名义厚度： ?n???C??= 2 mm 按最小厚度?min要求 取 ?n= 6 mm
2) 封头的强度计算
（封头的设计参照第八章第二节p175-185）。
塔体封头壁厚计算按照GB150-1998《钢制压力容器》式7-1 计算壁厚： ??pcDi （4-3）
2[?]t??0.5pc式中 ?：塔体封头的理论计算壁厚，mm
pc：塔体的计算压力，MPa Di：塔体内径，mm
[?]t：钢板在设计温度下的许用应力，MPa ?：焊接接头系数；
名义厚度： ?n???C??；
C?C1?C2；
?e??n?C；
式中 ?n：名义厚度；
C1：腐蚀裕量； C2：钢板负偏差；
?：圆整量；
?e：有效厚度；
查表《化工设备机械基础》表8-7[?]t=170 MPa pc：取塔体的设计压力，0.11 MPa 焊缝为双面焊，100%射线检测，取?=1
代入数据到式（4-3）得： ??pcDi
2[?]t??0.5pc8
=
C1 =1 mm C2 =0 mm
0.11?1800=0.59 mm
2?170?1?0.5?0.11代入数据到式（4-2）得：名义厚度： ?n???C??= 2 mm 按标准椭圆封头最小厚度?min 〉0.15%Di要求 取 ?n= 6 mm 查《化工设备机械基础》(p196)
选标准椭圆形封头JB/T4746-2002封头直边高度h0取25mm 封头高度h取450mm 3)开孔补强计算
开孔补强结构选用JB/T4736-2002补强圈结构，补强圈尺寸按照《化工设备机械基础》p327（列出所选尺寸），焊接坡口尺寸选《化工设备机械基础》第十四章第二节p375 C型。
开孔补强计算采用等面积补强法，其公式参照第十二章第一节（p326-p335）。 例：人孔开孔补强计算：
人孔选公称压力1.0MPa，公称直径500 mm，标准号为HG20594-95 接管￠530?8(p302) 材料：20 a. 开孔所需补强面积 ；
A=d?+2??et(1-fr) （4-4） 式中 fr ：强度削弱系数 d ：开孔直径 mm ?：塔体的计算壁厚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
塔体材料：16MnR [?]t =170 MPa
接管材料：20 [?]tt=130 MPa
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塔设备计算实例
