化工机械设备课程设计板式塔副本Word格式.docx
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1.4课程设计的步骤
（1）全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀性大小等因素来选材。
（2）选用零部件。
（3）计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等。
（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算
（5）传动设备的选型、计算。
（6）绘制设备总装配图。
第2章塔体的机械计算
2.1按计算压力计算塔体和封头厚度
2.1.1塔体厚度的计算
PcDi
2［汀-Pc
1.92200
21700.85-1.9
=14.56mm
考虑厚度附加量C=2mm,经圆整，取=22mm
2.1.2封头厚度计算
米用标准椭圆圭寸头:
1.92200,,
2［汀-0.5pc
考虑厚度附加量C=2
14.51mm
21700.85-0.51.9
mm,经圆整,取、：
n=22mm
2.2塔设备质量载荷计算
2.2.1筒体圆筒、封头、裙座质量m°
1
圆筒质量：
m1=120536.79=44331.95kg
圭寸头质量：
m2=2汽=2'
Sn=278005.522922=1895.46kg
裙座质量：
m3=12053.06=3687.3kg
m0=叶m2m3=44331.951895463687.3=49914.71kg
说明：
1塔体圆筒总高度为H0=36.79m；
2查得DN2200mm,厚度22mm的圆筒质量为1205kg/m；
3查得DN2200mm封头,内表面积为5.229m2
3裙座高度3060mm（厚度按22mm计）。
2.2.2塔内构件质量m02
22
m02Di7570=0.7852.27570=19946.85kg
4
浮阀塔盘质量为75kg/m2
2.2.3保温层质量m°
3
m°
3二[（Di2、n2、）-（Di2、n）]H2计。
3二
=0.785（（2.220.02220.1）-（2.220.022）2]36.79300
2（1.99-1.55）300
=8387.41kg
2.2.4平台与扶梯质量m°
4工"
[（Di2、n2、2B）2-（Di2」2）2]1nqpqFHf
42
=0.785（（2.220.02220.120.9）-（2.220.02220.1）]0.581504039
=7230.09kg
平台质量qp=150Kg/m2;
笼式扶梯质量qF=40Kg/m;
笼式扶梯高度
HF=39m，平台数n=8
225操作时物料质量mos
■212
mosDihwNCDih°
NCVfd
44
=0.7852.220.1708000.7852.221.88001.55800
=27987.76kg
物料密度匚=800kg/m3，封头容积Vf=1.55m3。
塔釜圆筒部分深度
h。
=1.8，塔板层数N=70，塔板上液层高度hw=0.1m
2.2.6附件质量ma
按经验取附件质量ma=O.25m01=12241.75kg
2.2.7充水质量mw
：
:
.22
mwDiH0：
w2V「w=0.7852.236.79100021.551000=142879.93kg
其中6-1000kg/m3
2.2.8各种载荷质量汇总
表2-1质量汇总
塔段
0〜1
1〜2
2〜3
3〜4
4〜5
5〜顶
合计
塔段长度/mm
1000
2000
7000
10000
40000
人孔与平台数
2
8
塔板数
9
22
17
70
mO1
1205
3358
8435
12050
12817
49915
m）2
一
—25656269
6269
4844
19947
i
mo3
13215462208
2208
2293
8387
m）4
40
809882526
1818
1778
7230
mO5
124082076688
6688
5165
27988
ma
301
84021093013
3013
3204
12479
mW
15502659337990
37990
38757
me
28005200—
8000
mo
1546
84502905032754
32246
30101
各塔段最小质量
/kg
59111821422446
20917
21159
90000
全塔操作质量
m0=m°
1m02m°
3m°
5me
=133946
全塔最小质量
mmin=m°
1O.2m02m°
4ma
=90000
水压试验时最大质量/kg
mmax=m°
1m°
2m°
mamw
=248838
2.3风载荷与风弯矩的计算
231风载荷计算
2—3段计算风载荷P3
P3=KlK23q。
f3l3De310"
（N）
式中：
Ki=0.7
qo=4OON/m
f3=1.00
l3=7000mm
、3=0.72
m0H」
T1=90.33H0310-1.31s
.EeDi3
=2.40
Z3=0.11
De3按下式计算，取a,b中较大者
aDe3=Doi2冷K4K3
bDe35i2、s3K4do「ps
取K3=400mm,j3=（p）s=100mm
表2-2载荷汇总
计
q0
Ki
Vi
2i
k2i
fi
Hit
平
Dei
Pi
算
段
li
台
数
k4
400
0.7
0.72
0.0075
2.80
1.02
0.64
2620
481
0.0375
1.11
1167
0.110
1.22
1.00
10
257
2877
6890
0.79
0.350
1.62
1.25
20
540
3160
17906
5
0.82
0.665
2.07
1.42
30
360
2980
24585
6
0.85
1.000
2.53
1.56
32880
2.3.2风弯矩的计算
截面0—0
MiR；
P2（h2）p3（l1丄“，.P6（h丄…
1000/2000、/7000、
=5561338（1000）-7699（10002000）-
222
19205（100020007000IP000）•26162（100020007000
1000010000、
10000）34317（1000200070001000010000
=2780002676000500435002880750006540500001201095000
=2.196210Nmm
截面1—1
11l213l6
mW二P2寸P3（l2?
）....P6（l2I3…三）
/2000、/7000、/10000、
=1338（））7699（2000）19205（20007000-
1（
26162（200070001000034317（200070001000010000
=2338000423445002688700006278880001166778000=2.1072109Nmm
截面2—2
MW，=P3$+....+F6（l3+...+$）
7000、/10000、/10000、
=7699）19205（7000）26162（700010000
22234317（7000100001000010000）
=1.9311109Nmm
2.4地震弯矩计算
1=0.02
=0.02（0.05-i）/9=0.02（0.05-0.02）/9=0.023
=1_°
匹「=iO.05-O.021.319，
0.061.7\0.061.70.02
=0.086,
等直径等厚度的塔，H/Dj二40000/2200=18.1815
按下列方法计算地震弯矩截面0—0
0_0'
16169
Me1m0gH0.0861339469.8140000=2.066109Nmm
3535
0_00_0'
99
Me=1.25Me=1.252.06610=2.583109Nmm
截面1—1
ME」'
=环呼（10H3.5_14H2.5h+4h3.5）
80.0861339469.81
25
17540000.
175H2.5
（10400003.5-14400002.51000410003.5）
=1.94410Nmm
ME’’=1.25ME；
=1.251.944109=2.493109Nmm
截面2—2
2_2'
8mg
175H
2.5
（10H
3.5
_14H2.5h4h3.5）
17540000
35
（1040000.-1440000
300043000.）
=1.849109Nmm
2_2
二1.25M
2_2'
=1.251.849109
二2.311109Nmm
2.5偏心弯矩的计算
偏心弯矩M
=mege=80009.812000=1.5710Nmm
2.6各种载荷引起的轴向应力
2.6.1计算压力引起的轴向应力
PcDi
420
=52.25MPa
2.6.2操作质量引起的轴向压应力：
g
1324009.81
Asm
1.43510
二9.05MPa
其中mJ4
=133946-1546=132400kg,心=1.435105mm2
诊k尊
2_2
mog
1224049.81
=8.69MPa
3.14220020
=132400-1546-8450=122404kg
2.6.3最大弯矩引起的轴向应力3
截面0—0
0_0
max
3.289109
0-0
0_0
兀f2益—D门
ies
-M
2-2
1-4
Zsm
0.7852200220
=43.26MPa
0.25M
=3.289108N
14
-2.1961091.5710-2.353109Nmm
=2.5831080.252.1961081.57108
mm
42.43610
7.606107
=41.75MPa
Me=2.1071091.57108
=2.264109Nmm
=2.493108
0.252.1071081.57108
=3.17610Nmm
=7.606107Nmm
2.951109
D,e
=38.81MPa
-1.9311091.5710-2.088109Nmm
888
-2.311100.251.931101.5710
=2.95110Nmm
2.7塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核
2.7.1截面的最大组合轴向拉应力校核
截面2-2
.1-170Mpa
=0.85
Kh.2
KJ‘=1.21700.85=173.4Mpa
；
「mi*1一二尸V=52.5-8.6938.81=82.62MPa
-max=82.62MPaK［汀，173.4MPa
满足要求
2.7.2塔体与裙座的稳定性校核
B=138MPa
CJ
［；
「］t=170MPa
K=1.2
=<
T
=8.6938.8仁47.5MPa
=47.5MPa十］
cr
min{KB,K^］t}
二min{166,204}=166MPa
截面1-1
0.094、ei
0.09420
Ri
1100
=0.0017
B=118MPa
［汀=105MPa
+CT
=9.0541.74二50・80MPa
=50.80MPa：
［二］
Cr
=min{KB,K［二］、二min{141.6,12®
=126MPa
截面0-0
0.094、ei
B=118MPa
［汀-105MPa
0-0
=9.54143.26=5277MPa
二maX=52.77MPa:
[-]cr=min{KB,K匸]、二min{141.6,126}=126MPa
项目
计算危险截面
1-1
2-2
塔体与裙座有效厚度；
.e,mm
截面以上的操作质量m0-i,kg
计算截面面积A，mm2
计算截面的截面系数Zi丄，mm3
76.03106
76.61106
76.31106
i-i
最大弯矩Mmax，Nmm
3.28910
3.176109
最大允许轴向拉应力Kb』©
MPa
173.4
—
KB
141.6
165.6
最大允许压应力
126
204
计算压力引起的轴向拉应力d,MPa
52.25
操作质量引起的轴向压力MPa
9.51
9.05
8.69
最大弯矩引起的轴向压力
二2MPa
43.26
41.75
38.81
最大组合轴向拉应力二maxMPa
52.77
50.80
47.50
最大组合轴向拉应力
Crm'
axMPa
82.62
强度
强度与稳定校核
_0_0
-■max卜］cr
_1」
_2-2
稳定性
二min{KB,K［；
「］t}
=min{KB,K^］t}
二min{KB,K［匚］、
表2-3各危险截面强度校核汇总
2.8塔体水压试验和吊装时代应力校核
2.8.1水压试验时各种载荷引起的应力
液柱静压力=H-100040=0.4MPa
（2）
试验压力引起的轴向拉应力
-1
PtDi
2.3752200
4e
=65.31MPa
（3）
最大质量引起的轴向压应力
mmaxg
2476539.81
=17.58MPa
⑷弯矩引起的轴向应力
2.8.2水压试验时应力校核
（1）筒体环向应力校核
0.9、s=0.93450.85=263.9MPa
6=154.01MPa：
0.9j=263.9MPa
（2）最大组合轴向应力校核
□m：
=6-眄也；
=65.31+17.58+9.68=57.41MPa
0.9J=0.90.85345=263.9MPa
匚maX=57.41MPa:
0.9"
263.9MPa
（3）最大组合轴向压应力校核
盅=咱+时'
=17.58+9.68=27.26MPa
时：
GFcr=min{KB,0.9j}=min{138.4,310.5}=138MPa
满足要求。
2.9基础环设计
2.9.1基础环尺寸
2.9.2基础环的应力校核
2.9.3基础环的厚度
[二]b=140MPa；
C=3mm
11
b[D0b-（Dis2es）][2500-（2200220）]=130mm
圆整后取、：
b=34mm
2.10地脚螺栓计算
2.10.1地脚螺栓承受的最大拉应力
其中
=2.583109Nmm
m。
=132761kg
Zb=10.22108mm3
Ab=2073000mm3
mming
2.196109
1.5710
888159.81
Ab
10.2210
2073000
=1.88MPa
2.10.2地脚螺栓的螺纹小径
查得M56螺栓的螺纹小径d1=56mm，故选用36个M56的地脚螺栓，满足
要求。
第3章塔结构设计
3.1塔盘结构
选用分块式浮阀塔塔盘
3.2塔盘的支承
采用支撑梁结构支持圈
参考文献
[1]刁玉玮，王立业，喻健良•化工设备机械基础（第六版）[M].大连理工大学，
2006,12.
[2]蔡纪宁，张秋翔，化工机械基
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