化工原理课程设计(化工机械设计部分)精馏塔

化工机械设计部分

设计条件：设计压力0.1Mpa ，工作温度130℃，设计温度150℃，介质名称为苯—氯苯，介质密度为973㎏/3m ，基本风压300N/㎡[1]，地震烈度为8，场地类别Ⅱ，塔板数量22，塔高26m ，保温层材料厚度为100mm ，保温层密度为300㎏/3m

一 塔体及封头厚度设计

1壳体材料选取 该塔工作温度为130℃，设计压力为0.12Mpa ，塔体内径3400mm ，

塔高21米。介质苯-氯苯有轻微的腐蚀性，选用强度较好的16MnR ，16MnR 在设计温度下的许用应力[]t σ=170Mpa ，Rel=345Mpa ，腐蚀裕量2C =2mm ，采用双面对接焊缝，局部无损探伤，焊接系数为Φ=1.0

2塔体厚度计算

计算压力：0.12c p MPa = 2C mm = []170t

MPa σ= D=4600mm 1.0φ=

圆筒的计算厚度：

[]0.124600

1.35217010.1

2c i t

c

p D mm p δσφ⨯=

=

=⨯⨯--

设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+=

考虑到其受到风载荷、地震载荷、偏心载荷和介质压力作用，取名义厚度：

8n mm δ= 有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=

3封头厚度计算 （封头采用标准椭圆形封头，材料与筒体相同）

计算压力：0.12c p MPa = 2C mm = []170t

MPa σ= 4600i D mm = 1φ=

封头厚度：

[]0.14600

1.35217010.50.1

20.5c i

t

c

p D mm p δσφ⨯=

=

=⨯⨯-⨯-

设计厚度：2 1.352 3.35d C mm δδ=+=+= 取名义厚度：8n mm δ=

有效厚度：.8 2.8 5.2e n C mm δδ=-=-=

二 塔设备质量载荷计算

1 筒体、圆筒、封头、裙座的质量【8】

()2

222000.785(4.616 4.6)227.851000236254

i m D D H kg

π

ρ=

⨯-=⨯-⨯⨯⨯=

2附件的质量

010.252375a m m kg ==

3塔内构件的质量

筛板塔塔盘单位质量265/N q kg m = 塔内构件的质量：22020.785 4.62265237534

i m D Nq kg π

N =

=⨯⨯⨯=

4 保温层的质量

22220302()()0.785(4.816 4.616)(277)300237534

i m D D H H kg

π

ρ=

⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯=

5平台、扶梯的质量

查得平台单位质量2150/P q kg m = 笼式扶梯单位质量40/F q kg m = 其中平台数3n =，笼式扶梯高度为26000mm 平台、扶梯的质量㎏

()()22

2204002340210.785 4.6162 4.616150389754f p m q H D D q kg π⎡⎤⎡⎤=⨯+

+-⨯⨯=⨯+⨯+-⨯⨯=⎣

⎦

⎣

⎦

6操作时物料的质量

220510.785 4.60.04422973156454

i m D h kg π

ρ=

=⨯⨯⨯⨯=

7水压试验质量

220.785 4.6(267)1000315604

w i w m D H kg π

ρ=

=⨯⨯-⨯=

8 操作质量：

00102030405

86345 a

m m m m m m m kg =+++++=

9 全塔最大质量

m max=m01+ m02+ m03+ m04+ m a+ m w=377326 10 全塔最小质量

m min =m

01

+0.2 m

02

+ m

03

+ m

04

=43256kg

计算前先对塔进行分段，以地面为0-0截面，裙座人孔为1-1截面，塔低封头焊缝为2-2截面，筒体分为两段,总共四段。

三 塔的自振周期

3190.33100.36T s -== 四 风载荷与风弯矩的计算【6】

① 0-0截面风弯矩

0031241

213124123()()()2222

w l l l l

M P P l P l l P l l l -=+++++++++=91.00510(mm)N ⨯ ②1-1截面风弯矩

11

3242

32423()()222

w l l l

M P P l P l l -=+++++ 90.94210()Nmm =⨯

2-2截面风弯矩

229343

43()0.58410()22

w l l

M P P l Nmm -=++=⨯ 五地震弯矩的计算

第一振型脉动系数： 0.02 衰减指数：0.95 塔总高：26m 自振周期 T1=0.36

场地特征周期：0.35g T =（表8-2） 地震影响系数最大值：max 0.24α=（表8-3） 地震影响系数：10.077α= H (0-0)=0mm

H （1-1）=1000mm H （2-2）=7000mm

底截面处地震弯矩：00

81016

1.259.691035

E M m gH N mm α-=⨯

=⨯⋅ 1—1截面处地震弯矩：

()11

3.5 2.5 3.58102.581.25101449.1710175E m g M H H h h N mm H α-=-⋅+=⨯⋅

2—2截面处地震弯矩：

()22

3.5 2.5 3.58102.581.2510144 6.0810175E m g M H H h h N mm H

α-=-⋅+=⨯⋅

1.1 偏心弯矩的计算

不设置再沸器所以不考虑

1.2 各种载荷引起的轴向应力

1.2.1 计算压力引起的轴向应力

10.14600

22.1244 5.2

i ei PD MPa σδ⨯=

==⨯ 1.2.2 操作质量引起的轴向应力

各截面操作质量：