化工机械设备课程设计板式塔副本Word格式.docx

1、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Pc Di2汀-Pc1.9 22002 170 0.85-1.9=14.56mm考虑厚度附加量 C=2 mm,经圆整，取=22 mm2.1.2封头厚度计算米用标准椭圆圭寸头:1.9 2200 ,2汀-0.5pc考虑厚度附加量 C=214.51m

2、m2 170 0.85-0.5 1.9mm,经圆整,取、：n = 22 mm2.2塔设备质量载荷计算2.2.1筒体圆筒、封头、裙座质量 m1圆筒质量：m1 =1205 36.79 =44331.95 kg圭寸头质量：m2 =2 汽=2 S n = 2 7800 5.5229 22 = 1895.46 kg裙座质量：m3 =1205 3.06 =3687.3 kgm0 =叶 m2 m3 =44331.95 189546 3687.3=49914.71 kg说明：1塔体圆筒总高度为 H0 = 36.79 m；2 查得DN 2200 mm,厚度22 mm的圆筒质量为1205 kg/m；3查得 DN

3、2200 mm 封头,内表面积为 5.229 m23裙座高度3060 mm（厚度按22 mm计）。2.2.2塔内构件质量m022 2m02 Di 75 70 = 0.785 2.2 75 70 =19946.85 kg4浮阀塔盘质量为75 kg/m22.2.3保温层质量 m3m3 二（Di 2、n 2、）-（Di 2、n） H 2 计。3 二= 0.785（2.2 2 0.022 2 0.1）-（2.2 2 0.022）2 36.79 3002 （1.99-1.55） 300= 8387.41 kg2.2.4平台与扶梯质量 m4 工（Di 2、n 2、2B）2 -（Di 22 ）2 1 nqp

4、 qF H f4 2= 0.785（2.2 2 0.022 2 0.1 2 0.9） -（2.2 2 0.022 2 0.1） 0.5 8 150 40 39= 7230.09 kg平台质量qp=150Kg/m2 ;笼式扶梯质量qF =40Kg/m;笼式扶梯高度H F =39m，平台数 n=8225操作时物料质量 mos 2 1 2mos Di hwNC Di h N C Vf d4 4= 0.785 2.22 0.1 70 800 0.785 2.22 1.8 800 1.55 800= 27987.76 kg物料密度 匚=800kg/m3，封头容积Vf = 1.55m3。塔釜圆筒部分深度h

5、。=1.8，塔板层数N=70，塔板上液层高度hw =0.1m2.2.6附件质量ma按经验取附件质量 ma =O.25m01 =12241.75 kg2.2.7充水质量mw：:. 2 2mw Di H 0： w 2Vw =0.785 2.2 36.79 1000 2 1.55 1000 = 142879.93kg其中 6 - 1000kg/m32.2.8各种载荷质量汇总表2-1质量汇总塔段01122334455顶合计塔段长度/mm1000200070001000040000人孔与平台数28塔板数9221770mO1120533588435120501281749915m）2一 2565 6269

6、6269484419947imo3132 1546 2208220822938387m）44080 988 2526181817787230mO51240 8207 66886688516527988ma301840 2109 30133013320412479mW1550 26593 379903799038757me2800 5200 8000mo15468450 29050 327543224630101各塔段最小质量/kg5911 18214 22446209172115990000全塔操作质量m0 = m1 m02 m3 m5 me=133946全塔最小质量mmin = m1 O.2

7、m02 m4 ma=90000水压试验时最大质量/kgmmax = m1 m2 mma mw=2488382.3风载荷与风弯矩的计算231风载荷计算23段计算风载荷P3P3 =KlK23q。f3l3De3 10 （N）式中：Ki=0.7qo=4OO N/mf3 =1.00l3 = 7000mm、3 =0.72m0H T1 =90.33H 0 3 10 -1.31s.E eDi3= 2.40Z3 =0.11De3按下式计算，取a, b中较大者a De3 =Doi 2 冷 K4 K3b De3 5i 2、s3 K4 dops取 K3 =400 mm , j3=（p）s=100 mm表2-2载荷汇总

8、计q 0KiVi2ik 2ifiHit平DeiP i算段l i台数k 44000.70.720.00752.801.020.6426204810.03751.1111670.1101.221.0010257287768900.790.3501.621.252054031601790650.820.6652.071.423036029802458560.851.0002.531.56328802.3.2风弯矩的计算截面00MiR； P2（h 2）p3（l1 丄 “，.P6（h 丄1000 / 2000、 / 7000、= 556 1338 （1000 ） - 7699 （1000 2000 ）-

9、2 2 219205 （1000 2000 7000 IP000） 26162 （1000 2000 700010000 10000、10000 ） 34317 （1000 2000 7000 10000 10000=278000 2676000 50043500 288075000 654050000 1201095000= 2.1962 10 N mm截面1 111 l 2 13 l 6mW 二 P2 寸 P3（l2 ?） . P6（l2 I3 三）/2000、 / 7000、 / 10000、= 1338 （ ）7699 （2000 ） 19205 （2000 7000 -1（26162

10、 （2000 7000 10000 34317 （2000 7000 10000 10000=2338000 42344500 268870000 627888000 1166778000 = 2.1072 109N mm截面2 2M W，= P3$ +. + F6（l3 +. +$）7000、 / 10000、 / 10000、=7699 ） 19205 （7000 ） 26162 （7000 100002 2 2 34317 （7000 10000 10000 10000）= 1.9311 109 N mm2.4地震弯矩计算1 =0.02= 0.02 （0.05 - i）/9 =0.02

11、（0.05 - 0.02）/9 = 0.023=1 _匹 =i O.05 -O.02 1.319，0.06 1.7 0.06 1.7 0.02= 0.086 ,等直径等厚度的塔， H / Dj二40000/2200 = 18.18 15按下列方法计算地震弯矩 截面000 _0 16 16 9Me 1m0gH 0.086 133946 9.81 40000 = 2.066 109 N mm35 350 _0 0 _0 9 9M e =1.25Me =1.25 2.066 10 = 2.583 109N mm截面1 1M E=环呼（10H 3.5 _14H 2.5h +4h3.5）8 0.086

12、133946 9.812 5175 40000 .175H 2.5（10 400003.5 -14 400002.5 1000 4 10003.5）= 1.944 10 N mmME=1.25ME； =1.25 1.944 109 =2.493 109N mm截面222 _28 mg175H2.5（10H3.5_14H2.5h 4h3.5）175 400003 5（10 40000 . -14 400003000 4 3000 .）=1.849 109 N mm2_2二 1.25M2_2= 1.25 1.849 109二 2.311 109N mm2.5偏心弯矩的计算偏心弯矩 M= mege=

13、8000 9.81 2000 = 1.57 10 N mm2.6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PcDi4 20= 52.25MPa2.6.2操作质量引起的轴向压应力： g132400 9.81Asm1.435 10二 9.05MPa其中mJ4= 133946-1546 = 132400 kg,心=1.435 105mm2诊k尊 2 _2mo g122404 9.81= 8.69MPa3.14 2200 20= 132400 -1546 - 8450= 122404 kg2.6.3最大弯矩引起的轴向应力3截面0 00 _0max3.289 1090-00_0兀f 2益 D

14、 门i es-M2 -21 -4Zsm0.785 22002 20=43.26MPa0.25M= 3.289 108N14-2.196 109 1.57 10 - 2.353 109N mm= 2.583 108 0.25 2.196 108 1.57 108mm4 2.436 107.606 107=41.75MPaMe =2.107 109 1.57 108= 2.264 109N mm= 2.493 1080.25 2.107 108 1.57 108= 3.176 10 N mm=7.606 107 N mm2.951 109D,e= 38.81MPa-1.931 109 1.57 1

15、0 -2.088 109N mm8 8 8-2.311 10 0.25 1.931 10 1.57 10= 2.951 10 N mm2.7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 -170 Mpa= 0.85K h.2K J =1.2 170 0.85 =173.4 Mpa；mi *1 一二尸 V = 52.5 -8.69 38.81 = 82.62MPa-max = 82.62M P a K汀，173.4M P a满足要求2.7.2塔体与裙座的稳定性校核B=138MPaCJ；t=170MPaK=1.2=T= 8.69 38.8仁 47.5MPa

16、= 47.5MPa 十crmin KB, Kt二 min 166,204= 166MPa截面1-10 .094 、ei0.094 20Ri1100=0 .0017B=118MPa汀=105MPa+ CT= 9.05 41.74 二 5080MPa= 50.80MPa ：二Cr=minKB,K二、二 min141.6,12 =126MPa截面0-00.094、eiB =118MPa汀-105MPa0 -0= 9.541 43.26 = 5277MPa二maX =52.77MPa : -cr = minKB, K匸、二 min141.6,126 =126MPa项 目计算危险截面1-12-2塔体与裙

17、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，mm376.03 10676.61 10676.31 106i-i最大弯矩 M max，N mm3.289 103.176 109最大允许轴向拉应力 Kb, MPa173.4KB141.6165.6最大允许压应力126204计算压力引起的轴向拉应力 d,MPa52.25操作质量引起的轴向压力 MPa9.519.058.69最大弯矩引起的轴向压力二2 MPa43.2641.7538.81最大组合轴向拉应力二max MPa52.7750.8047.50最大组合轴向拉应力Crmax MP

18、a82.62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, Kt二 minKB,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 -1000 40 =0.4MPa（2）试验压力引起的轴向拉应力-1Pt Di2.375 22004e= 65.31M Pa（3）最大质量引起的轴向压应力mmaxg247653 9.81= 17.58M P a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 =0.9 345 0.85 = 263.9

19、MPa6 =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 = 57.41MPa0.9 J =0.9 0.85 345 = 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 =minKB,0.9j =min138.4,310.5 =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 = 3 mm1

20、1b D0b -（Dis 2 es） 2500 -（2200 2 20） =130mm圆整后取、：b =34mm2.10地脚螺栓计算2.10.1地脚螺栓承受的最大拉应力其中=2.583 109 N mmm。= 132761kgZb =10.22 108mm3Ab =2073000 mm3mming2.196 1091.57 1088815 9.81Ab10.22 102073000= 1.88MPa2.10.2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