塔设备的机械设计 PPT课件
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第 8章 塔设备的机械设计
第一节：塔设备设计的基本知识
第二节：板式塔
第三节：填料塔
塔设备广泛应用于精馏、吸收、萃取、增湿、减湿等单元
操作；
塔设备的分类：
按操作压力分：加压塔、常压塔、减压塔； 按操作单元分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等； 按塔内结构分：板式塔、填料塔
我们期望的塔设备性能：
生产能力大 传质效率高 流体阻力小 操作弹性大 结构简单、材料消耗量小、制造安装方便
便于操作、调节和维修
第一节：塔设备设计的基本知识
1. 塔体承受的各种载荷
自重载荷
风载荷 地震载荷 偏心载荷
1.1
自重载荷
操作质量 m0=m01+ m02+ m03+ m04+ m05+ ma+ me
li li 1 li 2 pi pi 1 li pi 2 li li 1 2 2 2
1.4
偏心载荷
M e me g e
式中: me：偏心质量 g: 重力加速度
e：偏心质量的重心到塔设备中心线的距离
1.3
风载荷
相邻两计算截面间的水平风力为：
p0 K1K2i q0 f0l0 De0 106 ( N )
式中: K1：体型系数，取0.7 K2i：风振系数 q0：10m处的基本风压值 f0：风压高度变化系数 l0：操作平台所在段的计算长度 De0：有效直径
任意计算截面I-I的风弯矩为：
M
i i w
其中：
ma：人孔、法兰、接管等附属件质量 mw：液压试验时塔内充液质量
1.2
地震载荷
安装在七度及七度以上地震烈度地区的塔设备，必须 考虑地震载荷。
1.2.1
水平地震力
多质点体系，在高度hk处的集中载荷mk所引起的基本振型水平地震力为：
Fk Cz1k mk g
其中： Cz：结构综合影响系数，对圆筒形直立设备取0.5
第二节：板式塔结构
塔体与裙座结构 塔盘结构 除沫装置 设备管道 塔附件
1.
板式塔概述
板式塔的直径可达10m以上，高度可达80m； 板式塔的优点：效率高、处理量大、重量轻、便于维修； 板式塔的缺点：结构复杂、阻力降较大； 分类：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔。
2.
塔盘结构
h
k
1.5 k
m h
i 1
i 1 n
1.5 m h ii 3 1 i
n
1
：地震影响系数
基本自振周期
m0 H 3 T1 90.33H 10 ESe Di3
先计算T1，依据上图计算
1.2.2
垂直地震力
塔底的垂直地震力计算公式:
Fvoo v max meq g
整块式：一般适用于800~900mm直径的塔体 分块式：一般适用于直径大于800~900mm的塔体
Βιβλιοθήκη Baidu
2.1
整块式塔盘
整块式塔盘由若干塔节组成，塔节与
塔节之间则用法兰连接，每个塔节中 安装3~6块层层叠起来的塔盘；
降液管有弓形和圆形两种； 弓形降液管可以最大限度地利用塔的 截面，具有较大的降液能力，而且气 液分离效果好，一般用于大直径的塔。
进出口等部件组成。
对填料的要求：
单位体积填料表面积大，即比表面大，且填料表面易为液体湿润； 空隙率高。可提高气液通过能力，减小流动阻力； 经久耐用。即具有良好的耐腐蚀性、较大的机械强度和必要的耐 热性； 取材容易，价格便宜。
圆形降液管
带有益流堰圆形降液管
定距管支撑的拉杆顶部结构
定距管支撑的拉杆底部结构
2.2
分块式塔盘
结构简单、装拆方便； 制造方便、模具简单；
3.
塔盘的支承
对于直径不大的塔体，用焊接的支承圈； 对于直径较大的塔体，用支承梁结构。
第三节：填料塔结构
结构简单、压力降小，可用各种材料制造； 由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板以及气、液的
最大质量 mmax=m01+ m02+ m03+ m04+ mw+ ma+ me 最小质量 mmin=m01+ 0.2m02+ m03+ m04+ ma+ me
m01：塔设备壳体质量 m03：塔设备保温材料质量 m05：操作时塔内物料质量 m02：塔设备内件质量 m04：平台、扶梯质量 me：偏心质量
式中:
v max
meq
：垂直地震影响系数最大值，取 v max ：塔器的当量质量，取
0.65 max
meq 0.75m0
任意质量处的垂直地震力计算公式:
F
I I v
mi hi
m
k 1
n
k
hk
Fv00 (i 1,2, n)
1.2.3
地震弯矩
n
I I ME Fk (hk h) k 1
第一节：塔设备设计的基本知识
第二节：板式塔
第三节：填料塔
塔设备广泛应用于精馏、吸收、萃取、增湿、减湿等单元
操作；
塔设备的分类：
按操作压力分：加压塔、常压塔、减压塔； 按操作单元分：精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔等； 按塔内结构分：板式塔、填料塔
我们期望的塔设备性能：
生产能力大 传质效率高 流体阻力小 操作弹性大 结构简单、材料消耗量小、制造安装方便
便于操作、调节和维修
第一节：塔设备设计的基本知识
1. 塔体承受的各种载荷
自重载荷
风载荷 地震载荷 偏心载荷
1.1
自重载荷
操作质量 m0=m01+ m02+ m03+ m04+ m05+ ma+ me
li li 1 li 2 pi pi 1 li pi 2 li li 1 2 2 2
1.4
偏心载荷
M e me g e
式中: me：偏心质量 g: 重力加速度
e：偏心质量的重心到塔设备中心线的距离
1.3
风载荷
相邻两计算截面间的水平风力为：
p0 K1K2i q0 f0l0 De0 106 ( N )
式中: K1：体型系数，取0.7 K2i：风振系数 q0：10m处的基本风压值 f0：风压高度变化系数 l0：操作平台所在段的计算长度 De0：有效直径
任意计算截面I-I的风弯矩为：
M
i i w
其中：
ma：人孔、法兰、接管等附属件质量 mw：液压试验时塔内充液质量
1.2
地震载荷
安装在七度及七度以上地震烈度地区的塔设备，必须 考虑地震载荷。
1.2.1
水平地震力
多质点体系，在高度hk处的集中载荷mk所引起的基本振型水平地震力为：
Fk Cz1k mk g
其中： Cz：结构综合影响系数，对圆筒形直立设备取0.5
第二节：板式塔结构
塔体与裙座结构 塔盘结构 除沫装置 设备管道 塔附件
1.
板式塔概述
板式塔的直径可达10m以上，高度可达80m； 板式塔的优点：效率高、处理量大、重量轻、便于维修； 板式塔的缺点：结构复杂、阻力降较大； 分类：泡罩塔、筛板塔、浮阀塔、舌形塔、浮动喷射塔。
2.
塔盘结构
h
k
1.5 k
m h
i 1
i 1 n
1.5 m h ii 3 1 i
n
1
：地震影响系数
基本自振周期
m0 H 3 T1 90.33H 10 ESe Di3
先计算T1，依据上图计算
1.2.2
垂直地震力
塔底的垂直地震力计算公式:
Fvoo v max meq g
整块式：一般适用于800~900mm直径的塔体 分块式：一般适用于直径大于800~900mm的塔体
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2.1
整块式塔盘
整块式塔盘由若干塔节组成，塔节与
塔节之间则用法兰连接，每个塔节中 安装3~6块层层叠起来的塔盘；
降液管有弓形和圆形两种； 弓形降液管可以最大限度地利用塔的 截面，具有较大的降液能力，而且气 液分离效果好，一般用于大直径的塔。
进出口等部件组成。
对填料的要求：
单位体积填料表面积大，即比表面大，且填料表面易为液体湿润； 空隙率高。可提高气液通过能力，减小流动阻力； 经久耐用。即具有良好的耐腐蚀性、较大的机械强度和必要的耐 热性； 取材容易，价格便宜。
圆形降液管
带有益流堰圆形降液管
定距管支撑的拉杆顶部结构
定距管支撑的拉杆底部结构
2.2
分块式塔盘
结构简单、装拆方便； 制造方便、模具简单；
3.
塔盘的支承
对于直径不大的塔体，用焊接的支承圈； 对于直径较大的塔体，用支承梁结构。
第三节：填料塔结构
结构简单、压力降小，可用各种材料制造； 由塔体、喷淋装置、填料、再分布器、栅板以及气、液的
最大质量 mmax=m01+ m02+ m03+ m04+ mw+ ma+ me 最小质量 mmin=m01+ 0.2m02+ m03+ m04+ ma+ me
m01：塔设备壳体质量 m03：塔设备保温材料质量 m05：操作时塔内物料质量 m02：塔设备内件质量 m04：平台、扶梯质量 me：偏心质量
式中:
v max
meq
：垂直地震影响系数最大值，取 v max ：塔器的当量质量，取
0.65 max
meq 0.75m0
任意质量处的垂直地震力计算公式:
F
I I v
mi hi
m
k 1
n
k
hk
Fv00 (i 1,2, n)
1.2.3
地震弯矩
n
I I ME Fk (hk h) k 1