化工机械基础课程设计塔设备机械设计

《化工机械基础》课程设计

设计题目：

塔设备机械设计

《化工机械基础》课程设计评分表

课程设计名称 塔设备机械设计 评 分 标 准 1. 设计说明书内容的完整性（20分） 设计说明书内容完整，结构层次分明，重点突出，图表齐 全。 2. 设计过程的规范性和严谨性（60分） 设计、计算过程完整，设计依据说明、论证充分，公式、数据引用正确，计算结果正确，符合设计标准及行业规范，达 到了任务书规定要求。(计算过程中所采用的公式、数据、图表应注明出处) 3. 设计创新性（10分） 设计方案有一定个人见解，能引用较先进的设计理念或设计方法，能结合所学理论课知识对设计问题进行分析总结，并提出改进措施；具有一定独立思考、独立解决问题的能力。 4. 文本格式规范性（10分） 要求思路清晰，叙述清楚，语句通顺；图表格式规范，标 号齐全，符号使用得当。 得 分 总评成绩 评阅老师签字： 日期： 年 月 日

目 录

1 设计任务 .................................................................................................. 错误！未定义书签。 2 设计内容. ................................................................................................................................... 5 2.1塔壳强度计算 ................................................................................................................... 5 2.2塔器质量计算 ................................................................................................................... 5 2.3塔的基本自震周期计算 ................................................................................................. 8 2.4地震载荷与地震弯矩计算............................................................................................. 8 2.5风载荷与风弯矩计算 .................................................................................................... 10 2.6偏心弯矩计算 ................................................................................................................. 12 2.7塔体和裙座危险截面的最大弯矩 ............................................................................. 12 2.8圆筒内力校核 ................................................................................................................. 13 2.9裙座壳轴向应力校核 ................................................................................................... 15 2.10基础环厚度计算 ........................................................................................................... 16 2.11地脚螺栓计算 ............................................................................................................... 17 2.12小结（汇总设计结果，附设计结果汇总表） .................................................... 18 3 设计总结 .................................................................................................................................. 19

1 设计任务 塔设备机械设计

已知条件为：塔体内径Ｄi＝2200mm，设计压力为1.3MPa，厚度附加量C=2mm，焊接接头系数Φ=0.9， 介质密度ρ=750 kg/m3，介质层高度hw=90mm, 基本风压值q0=300N/m2, 偏心质量me=2000kg.

已知设计条件 塔体内径Di 2200 mm 塔体高度H 40000mm 设计压力p 1.3Mpa 设计温度t 200℃ 材料 Q345R [σ] 170 MPa 许用应力 [σ]t 170 MPa 塔 设计温度下的弹性模体 量E 1.9MPa 常温屈服点σs 345 MPa 厚度附加量C 2mm 塔体焊接接头系数Φ 0.9 介质密度ρ 750kg/m3 塔盘数N 70 每块塔盘存留介质层高度hw 90mm 基本风压值q0 300N/m2 地震设防烈度 8度 设计基本地震加速度 0.3g 场地类型 II类 地面粗糙度 B类 （塔体与裙座间）偏心质量me 2000kg 偏心距e 2000mm 塔外保温层厚度δs 100mm 保温材料密度ρ2 300kg/m3 材料 Q235-A 设计温度下的需用应力[σ]t 133MPa 裙座 常温屈服点σs 235MPa 设计温度下的弹性模量Es 厚度附加量Cs 2mm 人孔、平台数 8 平台类型 半圆形 平台宽度B 1000mm 平台高度 1000mm 平台单位质量 150kg/m2 材料 Q235-A 许用应力 地脚 [σ]bt 140MPa 螺栓 腐蚀裕量C2 3 个数n 40 分段示意图 2 设计内容

首先，选取计算截面(包括所有危险截面)。本次设计中将全塔分成6段，其中裙座分为2段，筒体分为4段(见分段示意图)。其计算截面分别为0-0、1-1、2-2、3-3、4-4、5-5.

2.1塔壳强度计算

按设计压力计算塔体和封头壁厚 计算内容 塔内液柱高度h/m 液注静压力pH/MPa 计算压力pc/MPa 圆筒计算厚度δ/mm 圆筒设计厚度δc/mm 圆筒名义厚度δn/mm 圆筒有效厚度δe/mm 封头的计算厚度δh/mm 封头设计厚度δ封头名义厚度δ封头有效厚度δ

2.2塔器质量计算 计算内容 塔段内直径Di/mm 塔段名义厚度δni/mm 计算公式及数据 1(0～1) 2(1～2) 3(2～3) 4(3～4) 5(4～5) 6(5～顶) 2200 12 hc/mm hn/mm he/mm 计算公式及数据 h=2.67（仅考虑塔底至液封盘液面高度） PH=P(可忽略) pc?p?pH?p?1.3 ??pcDi1.3?2200??9.39 t2?170?0.9?1.32[?]??pc?n???C?9.39?2?11.39 ?n?12 ?e??n?C?12?2?10 ?h?pcDi1.3?2200?? t2?170?0.9?0.5?1.32[?]??0.5pc9.37 ?hc??h?C?9.37?2?11.37 ?hn?12 ?he??hn?C?12?2?10