化工设备机械基础课程设计成 绩 化工设备机械基础课程设计报告 设计题目 塔设备机械设计 学生姓名 学 号 指导老师 专业班级 教师评语 设计起止日期： 至 塔设备设计任务书一、 设计内容1、 根据操作条件选择塔体、裙座材料；2、 法兰选型；3、 塔设备机械设计；4、 塔设备结构设计；5、 编写设计计算说明书，主要内容： 目录； 设计任务书（题目）； 设计方案的确定，包括材料选择、塔设备结构设计等； 塔设备机械设计过程； 标准零部件的选择，如法兰等； 设计小结； 参考资料； 附图：总装图法兰结构图塔盘板结构示意图；塔板连结结构示意图；塔盘支撑结构示意图；裙座与塔体焊缝结构图；设计参考数据塔体内径/mm2000塔高/mm31000计算压力/MPa1.2设计温度/200设置地区广州地震设防烈度/度8场地土类类设计地震分组第二组设计基本地震加速度0.2g地面粗糙度B类塔盘数52塔盘存留介质层高度/mm100塔盘间距/mm450塔釜存留介质高度/mm100介质密度/kg/m3825人孔间距/m5半圆形平台数平台宽度800平台高度1000保温层材料密度/ kg/m3315保温层厚度/mm105再沸器操作质量/kg3800再沸器偏心距/mm2000介质腐蚀性无明显腐蚀目录一、塔体的设计条件 5二、按计算压力计算塔体和封头厚度 6三、塔设备质量载荷计算6四、风载荷与风弯矩计算 10五、地震载荷计算 13六、偏心弯矩计算 15七、各种载荷引起的轴向应力 15八、筒体和裙座危险截面的强度性校核 17九、塔体水压试验和吊装时的应力校核 20十、基础环设计 21十一、地脚螺栓计算 23十二、筒体与封头联接法兰的选取 24参考文献27一、塔体的设计条件1、塔体的内径，塔高近似取 H=31000mm；2、计算压力，设计温度200；3、设置地区：基本风压值，地震设防烈度8度，场地土类：类，设计地震分组：第二组，设计基本地震加速度: 0.2g；4、塔内装有52层浮阀塔盘，每块塔盘上存有介质高度为，介质密度为；5、沿塔高每5m左右开设一个人孔，人孔数为6个，相应在人孔处安装的半圆形平台为6个，平台宽度B=800mm，高度为1000mm：6、塔外保温层厚度，保温材料密度 为7、塔体与裙座间悬挂一再沸器，其操作质量为，偏心距e=2000mm；8、塔体在200的条件下工作，介质无明显腐蚀，筒体与封头材料选16MnR，裙座材料选用Q235-B，材料的有关性能参数如下：16MnR Q235-B ；9、 塔体与裙座对接焊接，焊接接头系数；10、塔体与封头厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm。二、按计算压力计算塔体和封头厚度1、塔体厚度计算 考虑厚度附加量C=2mm，经圆整后取。2、封头厚度计算考虑厚度附加量C=2mm，经圆整后取。三、塔设备质量载荷计算1、筒体圆筒、封头、裙座质量圆筒质量： 封头质量： 裙座质量： 说明：（1）塔体总高度； （2）查的DN2000mm，厚度12mm的圆筒质量为596kg/m； （3） 查的DN2000mm，厚度12mm的椭圆形封头质量为438kg/个（封头曲面深度500mm，直边高度40mm）； （4）裙座高度3060mm，厚度按12mm计。2、塔内构件质量（浮阀塔盘质量75）3、保温层质量 其中，为封头保温层的质量，169.47kg/个，密度为其保温层外容积为椭圆封头的曲面方程为 所以其壳体外容积为4、平台、扶梯质量 说明：由表8-1查得平台单位面积质量，笼式扶梯单位长度质量；笼式扶梯总高，平台数量为6。5、操作时物料质量说明：物料密度，封头内容积，塔釜圆筒部分深度，塔板数N=52，塔板上液层高度。6、 附件质量按经验取附件质量为7、 充水质量为 其中8、 各种质量载荷汇总将全塔分为6段，计算各质量载荷（计算中略有近似）塔段01122334455顶合计塔段长度/mm10002000700070007000700031000人孔与平台数0021126塔板数00915161252m01/kg59616304172417241724174.9618916.9注：2m裙座+下封头质量=2596+438=1630，其余为596各塔段长度m02/kg-2119.53532.53768282612246注：塔盘质量=0.785475各段塔盘数，塔盘单位面积质量为75kg/m2m03/kg-169.471547.81547.81547.81542.436355.3注：保温材料，下封头质量169.47，其余为单位长度保温层质量各塔段长度m04/kg40801423.2851.6851.61382.24629.6注：平台扶梯质量，每个平台质量为571.6kg，每米扶梯为40kg，平台质量算法同前m05/kg-973.56113.583885.753885.753367.6518226.2注：封头内的物料质量=8251.18=973.5，其余各段为各段塔板总的存留介质质量23段为塔釜直筒段存留介质质量+9块塔板上存留的介质质量ma/kg149407.51043104310431043.74729.3注：附件质量=0.25m1mw/kg11802198021980219802069487799.4充水质量=塔容积水密度，12段为封头充水质量=1.181000=1180me/kg130025003800m0/kg7854560.518919.115032.715268.214336.968902.3各塔段最小质量785358711109.98320.983708708.4940881.3全塔操作质量=m01+m02+m03+m04+m05+ma+me=68902.29kg全塔最小质量=m01+0.2m02+m03+m04+ma+me=40881.3kg水压试验时最大质量=m01+m02+m03+m04+mw+ma+me=138476.4kg全塔操作质量全塔最小质量水压试验时最大质量 四、风载荷与风弯矩计算1、风载荷计算示例以23段为例计算风载荷式中：体形系数，对圆筒形容器，10m高处基本风压值，风压高度变化系数，查表8-5得： 计算段长度，脉动影响系数，由表8-7得：塔的基本自振周期，对等直径、等厚 度得圆截面塔： 脉动增大系数，根据自振周期，由 表8-6查的：振型系数，由表8-8得：风振系数塔的有效直径。设笼式扶梯与塔顶管线成90，取下a、b中较大者。，取2、各段塔风载荷计算结果塔段号1234561000200070007000700070005000.70.720.720.720.7690.8060.8320.020.020.1580.3980.7381.0002.331.0341.0341.2651.602.052.3513101724311.001.001.001.1841.3181.434平台数002112/mm00457.2228.6228.6457.2263426343301.023072.423072.423301.02953.24953.2410231.21426020337.227254.13、风弯矩计算0-0截面： 1-1截面： 2-2截面：五、地震载荷计算取第一振型阻尼比为则衰减指数塔的总高度 H=31000mm全塔操作质量 重力加速度 地震影响系数由表8-2查的（设防烈度8级）由表8-3查的计算截面距地面高度h：0-0截面：h=01-1截面：h=1000mm2-2截面：h=3000mm等直径、等厚度的塔，按下列方法计算地震弯矩。0-0截面： 1-1截面： 2-2截面： 六、偏心弯矩计算七、各种载荷引起的轴向应力1、计算压力引起的轴向压应力其中2、操作质量引起的轴向压应力0-0截面：裙座的有效厚度1-1截面：其中，为人孔截面的截面积，查相关标准得：2-2截面：其中，3、最大弯矩引起的轴向应力0-0截面其中，最大弯矩取下