塔设备机械计算

第四章塔设备机械设计

塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。机械设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行机构设计。

4.1设计条件

由塔设备工艺设计设计结果，并查相关资料[1],[9]知设计条件如下表。

表4-1 设计条件表

4.2设计计算

4.2.1全塔计算的分段

图4-1 全塔分段示意图

塔的计算截面应包括所有危险截面，将全塔分成5段，其计算截面分别为：0-0、1-1、2-2、3-3、4-4。分段示意图如图4-1。

4.2.2

塔体和封头厚度

塔内液柱高度：34.23.15.004.05.0=+++=h （m ）

液柱静压力：018.034.281.992.783101066=⨯⨯⨯==--gh p H ρ（MPa ） 计算压力：1=+=H c p p p MPa （液柱压力可忽略） 圆筒计算厚度：[]94.60

.185.017022000

0.12=-⨯⨯⨯=-=

c i c p D p φσδ（mm ）

圆筒设计厚度：94.8294.6=+=+=C c δδ（mm ） 圆筒名义厚度：108.094.81=∆++=∆++=C c n δδ（mm ） 圆筒有效厚度：8210=-==-=C n e δδ（mm ） 封头计算厚度：[]93.60

.15.085.017022000

0.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=

c i c h p D p φσδ（mm ）

封头设计厚度：93.8293.6=+=+=C h hc δδ（mm ） 封头名义厚度：108.093.81=∆++=∆++=C hc hn δδ（mm ） 封头有效厚度：8210=-==-=C hn he δδ（mm ） 4.2.3

塔设备质量载荷

1. 塔体质量

查资料[1],[8]得内径为2000mm ，厚度为10mm 时，单位筒体质量为495kg/m ，单个封头质量为364kg 。

通体质量：5.121275.244951=⨯=m （kg ） 封头质量：72823642=⨯=m （kg ） 裙座质量：14850.34953=⨯=m （kg ）

塔体质量：5.1434014857285.1212732101=++=++=m m m m （kg ） 0-1段：49514951-0,01=⨯=m （kg ）

1-2段：135436424952-1,01=+⨯=m （kg ） 2-3段：135436424952-1,01=+⨯=m （kg ） 3-4段：4950104954-3,01=⨯=m （kg ） 4-顶段：.55066364.59495-4,01=+⨯=顶m （kg ）

2. 塔段内件质量

查表5-4得[8],筛板塔塔盘质量2/65m kg q N =，则 塔体内件质量：8164654044

4

2

02=⨯⨯⨯=

⨯⨯=π

π

N i q N D m （kg ）

2-3段：5.102065544

32,02=⨯⨯⨯=-π

m （kg ） 3-4段：9.3877651944

43,02=⨯⨯⨯=

-π

m （kg ） 4-顶段：6.3265651644

4,02=⨯⨯⨯=-π

顶m （kg ）

3. 保温层质量

()()[]

()()

()()

kg V V H D D m f f n i s n

i 5.5116300

1729.15459.123005.2402.222.24

22224

22

2

12202

2

03=⨯-⨯+⨯⨯-=

-++-++=π

ρρδδδπ

1-2段：()9.1113001729.15459.121,03=⨯-=-m （kg ） 2-3段：()

5.9983005202.222.24

2232,03=⨯⨯-⨯=-π

m （kg ） 3-4段：()

199********.222.24

2243,03=⨯⨯-⨯=

-π

m （kg ）

4-顶段：1.200919975.9989.1115.51164,03=---=-顶m （kg ）

4. 平台和扶梯质量

查表5-4得[8],平台质量2/150m kg q P = 笼式扶梯质量2/40m kg q F = 平台数6=n 笼式扶梯总高度m H F 65.26=

()()[]

()

()kg H q nq D B D m F F P n

i n i 7.503365.2640150621

22.202.442

1222224

222

204=⨯+⨯⨯⨯-=⨯+⨯++-+++=

πδδδδ

π

0-1段：4014010,04=⨯=-m （kg ） 1-2段：8024021,04=⨯=-m （kg ）

2-3段：()

3.861540150121

22.202.442232,04=⨯+⨯⨯⨯-⨯=

-π

m （kg ） 3-4段：()

6.1722104015022

22.202.442243,04=⨯+⨯⨯-⨯=-πm （kg ）

4-顶段：()

8.232965.8401502

3

22.202.44224,04=⨯+⨯⨯-⨯=-π顶m （kg ）

5. 操作时塔内物料质量

()()()

kg V h N h Di m f L 1322792.7831729.18.1408.092.78344

4

1

10205=⨯++⨯⨯⨯⨯=

++=

π

ρρπ

1-2段：5.91992.7831729.121,05=⨯=-m （kg ） 2-3段：()3.54158.1508.092.78344

32,05=+⨯⨯⨯⨯=-π

m （kg ） 3-4段：5.37411908.092.78344

43,05=⨯⨯⨯⨯=

-π

m （kg ） 4-顶段：7.31501608.092.78344

4,05=⨯⨯⨯⨯=-π

顶m （kg ）

6. 人孔等附件的质量

1.35855.1434025.025.001=⨯==m m a （kg ） 0-1段：8.12349525.025.010,0110,=⨯==--m m a （kg ） 1-2段：5.338135425.025.021,0121,=⨯==--m m a （kg ）

2-3段：8.618247525.025.032,0132,=⨯==--m m a （kg ） 3-4段：5.1237495025.025.043,0143,=⨯==--m m a （kg ）