化工机械设备课程设计板式塔副本.docx
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化工机械设备课程设计板式塔副本
第1章绪论■错误！
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1.1课程设计的目的错误！
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1.2课程设计的要求错误！
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1.3课程设计的内容错误！
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1.4课程设计的步骤错误！
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第2章塔体的机械计算错误！
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2.1按计算压力计算塔体和封头厚度错误！
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2.1.1塔体厚度的计算.错误！
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2.1.2封头厚度计算错误！
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2.2塔设备质量载荷计算.错误！
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2.2.1筒体圆筒、封头、裙座质量错误！
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2.2.2塔内构件质量错误！
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2.2.3保温层质量错误！
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2.2.5操作时物料质量.错误！
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2.2.6附件质量错误！
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2.2.7充水质量错误！
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2.2.8各种载荷质量汇总错误！
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2.3风载荷与风弯矩的计算错误！
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2.3.1风载荷计算错误！
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2.3.2风弯矩的计算错误！
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2.4地震弯矩计算错误！
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2.5偏心弯矩的计算错误！
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2.6各种载荷引起的轴向应力错误！
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2.6.1计算压力引起的轴向应力错误！
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2.6.2操作质量引起的轴向压应力错误！
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2.6.3最大弯矩引起的轴向应力错误！
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2.7塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核错误！
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2.7.1截面的最大组合轴向拉应力校核错误！
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2.7.2塔体与裙座的稳定性校核错误！
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2.8塔体水压试验和吊装时代应力校核.错误！
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2.8.1水压试验时各种载荷引起的应力错误！
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2.8.2水压试验时应力校核错误！
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2.9基础环设计错误！
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2.9.1基础环尺寸错误！
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2.9.2基础环的应力校核.错误！
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2.9.3基础环的厚度错误！
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2.10地脚螺栓计算错误！
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2.10.1地脚螺栓承受的最大拉应力错误！
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2.10.2地脚螺栓的螺纹小径错误！
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第3章塔结构设计错误！
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3.1塔盘结构错误！
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3.2塔盘的支承错误！
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参考文献.错误！
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自我总结.错误！
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化工设备机械基础课程设计
第1章绪论
1.1课程设计的目的
（1）把化工工艺与化工机械设计结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和知识基本知识。
（2）培养对化工工程设计上基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。
（3）培养识图、制图、运算、编写设计说明书的能力。
1.2课程设计的要求
（1）树立正确的设计思想。
（2）具有积极主动的学习态度和进取精神。
（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循
（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。
（5）在设计中处理好尺寸的圆整。
（6）在设计中处理好计算与结构设计的关系。
1.3课程设计的内容
塔设备的机械设计。
Di=2200mmPc=1.9MPa
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。
化工设备机械基础课程设计
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
4
=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
m°4工"[（Di2、n2、2B）2-（Di2」2）2]1nqpqFHf
42
22
=0.785（（2.220.02220.120.9）-（2.220.02220.1）]0.581504039
=7230.09kg
说明：
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
化工设备机械基础课程设计
225操作时物料质量mos
■212
mosDihwNCDih°NCVfd
44
=0.7852.220.1708000.7852.221.88001.55800
=27987.76kg
说明：
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
4
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
10000
10000
40000
人孔与平台数
0
0
1
3
2
2
8
塔板数
0
0
9
22
22
17
70
mO1
1205
3358
8435
12050
12050
12817
49915
m）2
一
—25656269
6269
4844
19947
i
mo3
一
13215462208
2208
2293
8387
m）4
40
809882526
1818
1778
7230
mO5
一
124082076688
6688
5165
27988
ma
301
84021093013
3013
3204
12479
mW
一
15502659337990
37990
38757
me
一
28005200—
一
一
8000
i
mo
1546
84502905032754
32246
30101
各塔段最小质量
/kg
1546
59111821422446
20917
21159
90000
全塔操作质量
/kg
m0=m°1m02m°3m°4
m°5me
ma
=133946
全塔最小质量
/kg
mmin=m°1O.2m02m°3
m°4ma
me
=90000
水压试验时最大质量/kg
mmax=m°1m°2m°3m°4
mamw
me
=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
2
qo=4OON/m
f3=1.00
l3=7000mm
、3=0.72
:
m0H」
T1=90.33H0310-1.31s
.EeDi3
化工设备机械基础课程设计
=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
1
1000
400
0.7
0.72
0.0075
2.80
1.02
0.64
1
0
0
2620
481
2
2000
400
0.7
0.72
0.0375
2.80
1.11
0.72
3
0
0
2620
1167
3
7000
400
0.7
0.72
0.110
2.80
1.22
1.00
10
1
257
2877
6890
4
10000
400
0.7
0.79
0.350
2.80
1.62
1.25
20
3
540
3160
17906
5
10000
400
0.7
0.82
0.665
2.80
2.07
1.42
30
2
360
2980
24585
6
10000
400
0.7
0.85
1.000
2.80
2.53
1.56
40
2
360
2980
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
2
1000010000、
10000）34317（1000200070001000010000
22
=2780002676000500435002880750006540500001201095000
9
=2.196210Nmm
截面1—1
11l213l6
mW二P2寸P3（l2?
）....P6（l2I3…三）
222
/2000、/7000、/10000、
=1338（））7699（2000）19205（20007000-
1（
222
26162（200070001000034317（200070001000010000
2
=2338000423445002688700006278880001166778000=2.1072109Nmm
截面2—2
MW，=P3$+....+F6（l3+...+$）
22
7000、/10000、/10000、
=7699）19205（7000）26162（700010000
22234317（7000100001000010000）
2
=1.9311109Nmm
化工设备机械基础课程设计
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）
9
=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）
80.0861339469.81
17540000
2.5
35
（1040000.-1440000
2.5
35
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
8
=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
1.92200
420
=52.25MPa
2.6.2操作质量引起的轴向压应力：
2
截面0—0
截面1—1
m°g
1324009.81
Asm
5
1.43510
二9.05MPa
其中mJ4
=133946-1546=132400kg,心=1.435105mm2
诊k尊
化工设备机械基础课程设计
截面2—2
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
0_0
max
3.289109
0-0
max
0_0
max
兀f2益—D门
ies
4
-M
0_0
0-0
截面1—1
2-2
1-4
max
max
Zsm
0.7852200220
=43.26MPa
0.25M
=3.289108N
2-2
max
Zsm
14
-2.1961091.5710-2.353109Nmm
0_0
=2.5831080.252.1961081.57108
mm
9
42.43610
7.606107
=41.75MPa
Me=2.1071091.57108
=2.264109Nmm
0.25M
1-4
=2.493108
0.252.1071081.57108
8
=3.17610Nmm
=7.606107Nmm
截面2—2
2_2
2_2
max
2.951109
D,e
0.7852200220
=38.81MPa
2_2
max
-M
-1.9311091.5710-2.088109Nmm
max
-M
0.25M
22
888
-2.311100.251.931101.5710
9
=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
截面2-2
B=138MPa
化工设备机械基础课程设计
CJ
［；「］t=170MPa
K=1.2
22
max
2_2
max
=22
=8.6938.8仁47.5MPa
=47.5MPa十］
cr
min{KB,K^］t}
二min{166,204}=166MPa
满足要求
截面1-1
0.094、ei
0.09420
Ri
1100
=0.0017
B=118MPa
［汀=105MPa
K=1.2
max
+CT
=9.0541.74二50・80MPa
max
=50.80MPa：
［二］
Cr
=min{KB,K［二］、二min{141.6,12®=126MPa
满足要求
截面0-0
0.094、ei
0.09420
=0.0017
Ri
1100
B=118MPa
［汀-105MPa
K=1.2
0-0
0-0
0-0
max
=9.54143.26=5277MPa
二maX=52.77MPa:
[-]cr=min{KB,K匸]、二min{141.6,126}=126MPa
满足要求
项目
计算危险截面
0-0
1-1
2-2
塔体与裙座有效厚度；.e,mm
20
20
20
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
9
3.28910
3.176109
2.951109
最大允许轴向拉应力Kb』©,MPa
173.4
—
—
KB
141.6
141.6
165.6
最大允许压应力
126
126
204
计算压力引起的轴向拉应力d,MPa
0
0
52.25
操作质量引起的轴向压力MPa
9.51
9.05
8.69
化工设备机械基础课程设计
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
满足要求
强度与稳定校核
_0_0
-■max卜］cr
_1」
-■max卜］cr
_2-2
-■max卜］cr
稳定性
二min{KB,K［；「］t}
=min{KB,K^］t}
二min{KB,K［匚］、
满足要求
满足要求
满足要求
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
420
=65.31MPa
（3）
最大质量引起的轴向压应力
22
mmaxg
2476539.81
3.14220020
=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
满足要求
（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
满足要求
（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。
化工设备机械基础课程设计
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
满足要求
2.9.3基础环的厚度
[二]b=140MPa；C=3mm
11
b[D0b-（Dis2es）][2500-（2200220）]=130mm
22
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
0_0
=2.583109Nmm
m。
=132761kg
Zb=10.22108mm3
Ab=2073000mm3
mming
2.196109
1.5710
888159.81
Ab
10.2210
2073000
=1.88MPa
0-0
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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