塔设备机械设计

华北科技学院环境工程学院《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XXX

学号201101034210

指导老师XXX

专业班级化工B112班

教师评语

设计起止日期：2014年6月16日至2014年6月29日

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：

①目录；

②设计任务书（题目）；

③设计方案的确定，包括材料选择、塔设备结构设计等；

④塔设备机械设计过程；

⑤标准零部件的选择，如法兰等；

⑥设计小结；

⑦参考资料；

⑧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；

目录

一、塔体的设计条件 ................................................3 二、按计算压力计算塔体和封头厚度 ...........................4 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 ..............................26 参考文献 (29)

一、塔体的设计条件

1、塔体的内径2000i D mm ，塔高近似取

H=28000mm ；

2、计算压力 1.2c p Mpa =，设计温度200℃；

3、设置地区：基本风压值20500/q N m =，地震设防烈度 8度，场地土类：Ⅰ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46层浮阀塔盘，每块塔盘上存有介质高度 为100w h mm =，介质密度为3825/kg m ρ=；

5、沿塔高每5m 左右开设一个人孔，人孔数为5个，相应 在人孔处安装的半圆形平台为5个，平台宽度B=800mm 高度为1000mm ：

6、塔外保温层厚度120s mm δ=，保温材料密度 为32350/kg m ρ=

7、塔体与裙座间悬挂一再沸器，其操作质量为4200e m kg = 偏心距e=2200mm ；

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 s []183a, []189MPa, 345t MP MPa σσσ=== 51.9110E MPa =⨯

Q235-B MPa MPa MPa s t 235,113][,113][===σσσ 9、 塔体与裙座对接焊接，焊接接头系数0.85ϕ=； 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

[]mm 74.72

.1-85.018322000

2.1p -2p c t

i c =⨯⨯⨯==

ϕσδD 考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整后取12n mm δ=。 2、封头厚度计算

mm P D P c t i c 73.72

.15.085.018322000

2.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯=-=

ϕσδ

考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整后取12n mm δ=。 三、塔设备质量载荷计算

1、筒体圆筒、封头、裙座质量01m

圆筒质量： kg 1442921.24596m 1=⨯= 封头质量： 24382876m kg =⨯= 裙座质量： kg 182406.3596m 3=⨯=

kg 17129182487614429m m m m 32101=++=++=

说明：（1）塔体总高度m 21.2404.0206.365.00=⨯---=H H ； （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02m

20275460.78547546108334

i m D kg π

=

⨯⨯=⨯⨯⨯=

（浮阀塔盘质量752/kg m ） 3、保温层质量03m

()()[]()()[]()kg

7433588684535023.107.22350

21.24012.02212.02012.022785.022224

m 2

203

202

n 203=+=⨯-⨯+⨯⨯⨯+-⨯+⨯+=++-++=

m H D D i s n i ρδδδπ

其中，'

03m 为封头保温层的质量

其保温层外容积为

2

200

(22)4

z

S i n s V D h r dz π

δδπ=

+++⎰

椭圆封头的曲面方程为

2222

21x y z a b ++= 2222

22(1)z r x y a b

=+=- 所以