DN4000 水煤气 洗涤 设计 全套 CAD 说明书 开题 报告 翻译
《DN4000水煤气洗涤塔设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）》由会员分享，可在线水煤气洗涤塔设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）（75页珍藏版）》请在人人文库网上搜索。
买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第1页共75页DN4000水煤气洗涤塔设计摘要：本次进行的设计是水煤气洗涤塔，水煤气洗涤塔属于填料塔中的吸收塔。进行此次填料塔设计时需要包括以下主要内容：气体和液体的物性参数及工作参数，塔体的设计、塔设备的工艺设计（填料、封头、法兰、进出口接管、液体分布器、吊柱及裙座等等），基础环厚度的设计以及开孔补强等等。并对其要进行载荷的分析以及强度的校核，最后绘制图纸等。通过这次的设计，主要加深了对能承受压力的容器的认识，进而达到研究的目的及所期望的结果，同时加深了对国内外一些先进的制造技术和有关能承受压力的容器设计及工艺等方面的内容的认识和学习。通过查阅各种相关的文献资料，据此熟悉研究内容、合理的安排课题进度和容器设计路线。关键词：水煤气能承受压力的容器填料塔强度校核工艺设计买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第2页共75页Thedesignofthewater-gasscrubbersAbstract:Thedesignofthewater-gasscrubbers,watergasscrubberisapackedtowerabsorber.Thepackedtowerdesignneedstoincludethefollowingmainelements:thephysicalparametersandoperatingparametersofthegasandliquid,thedesignofthetower,theprocessdesignofthetower(filler,head,flange,takeovertheimportandexport,liquiddistribution,davitandskirt,etc.),thedesignofthethicknessofthebaseringandopeningreinforcement.Toloadanalysisandstrengthcheckthemlastdrawings.Throughthisdesignmainlytodeepentheunderstandingofthepressurevessel,thusachievingthepurposeofthestudyandthedesiredresults,whiledeepeningtheunderstandingofdomesticandforeignadvancedmanufacturingtechnologyandpressurevesseldesignandprocessaspectsandlearning.Accesstoallrelevantdocuments,pursuanttowhichfamiliarwiththeresearch,reasonablearrangementsfortheprogressofthetopicsandthecontainerdesignline.Keywords:WaterGasPressurevesselabsorptiontowerStrengthcheckProcessDesign买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第3页共75页目录前言.1第一章结构设计.31.1填料的选择.31.2填料层高度的选择：.41.3塔内件及其附件的选择.41.3.1除沫器的选择.51.3.2填料支承装置的选择.51.3.3液体再分布器.61.3.4塔吊柱的选择.61.3.5人孔的设计与选择.81.3.6接管法兰的选择.81.3.7接管的选择.91.3.8能承受压力的容器法兰的选择.10第二章塔结构的设计.112.1结构设计.112.1.1工作参数.112.2设计参数的确定.112.2.1设计压力.112.2.2设计温度.112.2.3塔体材料.122.2.4液压试验压力.122.2.5焊缝系数.132.3筒体的厚度选择.132.3.1符号.132.3.2设计温度下圆筒的计算厚度.142.4球形封头的厚度选择.142.4.1符号同1.5.1.1注释.142.4.2设计温度下球形封头的计算厚度.14第三章填料塔的载荷分析及强度校核.153.1载荷分析.153.1.1塔体上各项载荷计算.153.1.2地震载荷与地震弯矩的计算.173.1.3填料塔自振周期的计算.193.1.4塔体的风载荷及风力矩.193.1.5偏心弯矩.22eM3.1.6最大弯矩.223.2塔设备强度校核.233.2.1塔体的强度及轴向稳定性验算。.233.3裙座的强度及稳定性较核.243.3.1裙座各危险截面的校核.24买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第4页共75页3.3.2焊缝强度的校核.253.4水压试验时塔的强度和稳定能力验算.253.4.1水压试验时各危险截面的校核.253.5裙座基础环的选择和设计.263.5.1对填料塔基础环内外径确定.263.5.2填料塔基础环的厚度设计.263.6地脚螺栓计算.28第4章开孔及开孔补强设计.284.1开孔及开孔的补强方法.284.2开孔补强设计准则.304.3接管补强判定.344.4人孔开孔处补强的判定.36参考文献.39附录一外文原文.40附录二外文翻译.52结语.62买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第5页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第6页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第7页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第8页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第9页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第10页共75页买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第0页共75页前言水煤气是由水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，它主要的成份是一氧化碳，氢气和燃烧后排放水和二氧化碳，并且带有微量的CO、NOX和HC。水煤气的燃烧速度是汽油的7.5倍，而且它的抗爆性好。据国的外研究和专利报导水煤气的压缩比不仅可高达12.5，热效率提高了2040%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾气净化近欧IV标准，并还可以用微量的铂来作为催化剂进行净化。相比于醇、醚其制造更简化和设备应用更少，这要造成成本和投资也就更低。在工业生产里水煤气不仅是合成氨及液体燃料等的原料，还是作为工业燃料气补充的来源之一。显然易见在现实中水煤气得需求量是比较大的，它的大量生产对于社会来说也是十分必要的。洗涤塔是水煤气在生产的全部过程中十分重要的的一个单元。水煤气洗涤塔的结构最重要的包含：填料、塔内件及塔体。是塔设备的一种，属于吸收塔。一个完整的填料塔由塔内件和填料及塔体共同构成。洗涤塔的塔内件最重要的包含的是以下几个部分：液体的分布装置、填料的支撑装置、填料的压紧装置、气体进料及分布装置、液体的收集再分布器及进出料的装置、除沫装置等等。随技术的进步，近年来填料塔的各项技术都有了长足的进步，开发出了不少的高效填料以及新型的塔内件，特别对新型的高效的规整填料的不断开发与应用，直接冲击者以板式塔为主的局面，并且大有取代板式塔的趋势。从填料塔的发展史我们大家可以看出：至80年代末对于新型填料的研究始终还是十分的活跃，特别是新型规整填料的开发。所以有人就说是填料塔的发展就是规整填料的发展。但是就其从整体上来说，对于塔填料结构的研究又始终又是沿着2个方面来进行的：一是同步对散堆填料与规整填料进行开发。二是加强对进填料材质更换的研究，使之能适应不同的工艺要求，进而可提升塔内气液两相之间的传质效果，而且使之能对填料的表明上进行适当的处理(包括：板片碾压麻点或细纹，表面化学改性，在板片上粘接上石英砂等等)，用来改变液相在填料表面上的润湿性。随着对新型塔填料的相继开发与应用，填料塔的优点就更显突了出来：其应用的范围日益扩大。不仅在炼油、精细化工、石油化学工业、制药、化肥和原子买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第1页共75页能工业部门以及在环保领域的应用也已趋于成熟。在对常压及中压下的蒸馏、真空蒸馏中填料塔非常适合。当然对有大气量的两相接触过程非常适用的。随技术的发展可以预测：21世纪塔器的分离技术将会向着复合化、行业化、大型化、节能化等方向发展。本次设计的起始时间是2013年1月6日，通过段小林老师的悉心指导，本次设计共经历了资料收集、文献的查阅，确定设计的具体方案及编写设计说明书，图纸的设计等过程。也通过这次设计让我们对填料塔的发展历史，组成结构，塔设备的设计和制作的完整过程及塔设备的生产的基本工艺有了更加深刻的认识和理解。进一步的巩固了所学的专业相关知识，提高了自己独立查找资料的能力及和同学之间相互交流能力，可以说这是自己对大学四年所学专业相关知识的一次比较全面的检验总结和巩固。然而我深深的知道本人设计水平有限，知识是无尽的，自己的实践经验也不足以及其他一些因素的限制，此设计必定会存在很多不足，希望各位老师、同学批评指正。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第2页共75页第一章结构设计1.1填料的选择填料是填料塔的核心内件，填料的选用主要根据其效率、通量、和压降三个重要的性能参数决定。包括确定填料的种类、规格及材质等。填料分为散装填料和规整填料两种。在进行设计时所选用的填料既要满足生产的基本工艺的要求，又要使设备投资和操作费用较低的条件。鲍尔环是外径和高度相等的空心圆柱体，在圆柱侧壁上冲出上下两层交错排列的矩形小窗，冲出的叶片除一端连在该壁上外，其余部分全弯入环内，围聚环心，如图1-1所示。我国现行的标准规定开孔率取35%。此次设计中考虑上述因素选用的是50金属鲍尔环。其物性和形状如表1.11及下图1.1所示。表1.150金属鲍尔环的物性参数:买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第3页共75页图1.1鲍尔环（a）钢环；（b）瓷环1.2填料层高度的选择：填料层的分段：由设计说明书可知塔高为23.3m,塔体比较的高。当液体沿填料层往下流时，由于重力等因素的影响会使液体有逐渐向塔壁方向集中的趋势，进而形成壁流效应。壁流效应会造成填料层气液分布不均匀，因此导致传质效率降低。因此在设计中应考虑将填料层进行分段，设计液体收集分布器。来保证液体在调料层中分布均匀，同时为上升气体提供横向混合的空间和机会，减小放大效应，提高传质效率。对于散装填料，一般推荐高度见表，表中的h/D为分段后高度与塔径比，hmax为允许的最大填料层高度散装填料分段高度推荐值如表1.2:填料类型拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环环矩鞍h/D2.5Hmax/m46666故取每段填料层高度为3.5m，分三段。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第4页共75页1.3塔内件及其附件的选择1.3.1除沫器的选择由于当塔内操作气速较大时，那么就可能会出现塔顶雾沫夹带，这不仅会造成物料的流失，也会使塔的效率降低，并且还有可能对环境能够造成污染。因此为了尽最大可能避免这种情况产生，就应该要依据规定在塔顶处设置合适除沫装置，近而减少液体的夹带损失，提高塔的效率，确保后续设备能够正常工作。生产中常用的除沫装置可分为：丝网除沫器、折流板除沫器以及旋流板除沫器。此外，还有多孔材料除沫器及玻璃纤维除沫器。根据此次填料塔的设计条件和化学工艺设计手册选用用丝网除沫器。它是应用最为广泛的除沫装置之一，具有比表面积大、重量轻、空隙率大以及使用方便等优点。以及除沫效率高、压力降小的特点。因为本设计汽提塔的塔径为4000mm，直径较大，故采丝网除沫器，根据化学工艺手册规定丝网块直径应小于塔设备的内直径，并且要安装在塔顶出气口处，所以需要另加一圆筒短节用来安放网块。采用的是下拆式结构，根据相关规定可知丝网层厚度一般取100150。根据设计条件选用100标准型（N型），结构及形式如下1-3：图1.2除沫器1.3.2填料支承装置的选择根据设计条件塔径为4000mm较大，若选用分块式栅板则需要4块以上，因买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第5页共75页此根据设计条件和化学工程师设计手册和化学工艺设计手册选用气体喷射支撑板来作为填料的支承。其与分块式栅板相比之下的较大的优点有：自由截面大，一般在90%以上，流体阻力小。但是其结构却很复杂。1.3.3液体再分布器当填料塔的填料层比较高时，液流有流向塔壁造成“壁流”的倾向，进而造成了液体的分布不均匀，甚至还会造成塔中心处的填料都不能被湿润，从而引起“干锥”的现象，大大的降低了填料塔的效率。为了消除这样的现象，提高塔的效率，故将填料层分段，每层填料层间设置液体再分配器，使整个填料塔高度内的填料都能被均匀的喷淋。在本设计中，由于塔径为4000mm过大，采用气体喷射支撑板，所以就不需要再设置液体再分布器了。1.3.4塔吊柱的选择在进行吊柱的选择是要考虑吊柱的方位和回转半径S，吊柱不仅在经过人工推转后能使经过吊柱的垂线可以转到人孔的附近，而且还可以使吊钩的垂线能够转到平台外，这样以便将所选取的塔内件从塔平台之外的场地上能够吊到塔平台上的人孔处或者是反过来将它内件从塔平台上人孔处吊到塔平台之外的场地上。因此吊柱的方位应当要首先取决于人孔所在的方位。而人孔方位的确定是由管道专业技术人员根据设备的布置及配管的要求来确定。其结构如下：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第6页共75页图1.3吊柱其尺寸如下表表1.3SLHREL重量标准图号HG5-1373-80-26吊杆的材料采取使用的为20号无缝钢管，而其他材料采取使用的为A3F钢。支座垫板的材料与塔体材料采取使用是相同的。吊柱下端的支承结构所采用的是椭圆形封头。吊杆的计算是以整根管子来作为计算依据的。如果管子的长度不够那么就有必要进行拼接，这时应符合以下的要求：a）只允许拼接一处。b)进行拼接的位置只能是在下图所示的B至C，E至W之间。C）采用的焊接结构应按下图所示。采取的焊缝系数为：0.9.买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第7页共75页图图1.4封板通过查化学工艺手册可知：用管子来制作的吊柱都是焊有端封板的，那么为避免雨水的灌入而引起生锈。所以封板上方开直径为30的牵引孔。吊钩通过查化学工艺手册可知：吊钩常用的形式有三种，其中又是以圆钢弯成U形焊在吊杆上的形式用的最为广泛，所以此次设计中采用的就是这种形式。其结构图如下：图1.5吊钩1.3.5人孔的设计与选择通过查中华人民共和国行业标准钢制手孔和人孔此次设计中选用的是“回转盖板式平焊法兰人孔”（HG/T21516-2005）它的形式如下：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第8页共75页0.6图1.6人孔1.3.6接管法兰的选择通过查中华人民共和国标准GB9112.288此次设计中选用的是PN0.6Mpa平面板式平焊法兰其结构如下图：图1.7接管法兰具体尺寸如下表表1.4买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第9页共75页螺栓公称通径DN管子外径A法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔径L数量n螺纹Th法兰厚度C法兰内径B法兰理论重量Kg100114.3210170184M161890.52.95150168.6265225188M1620170.54.75700711.M2440-1.3.7接管的选取根据设计条件和化学工艺设计将选取如下：气体的进出口管D选用的是型号为DN700mm的接管液体的进口管选取的是型号为DN100的接管液体的出塔接管选取的是型号为DN150的接管。1.3.8能承受压力的容器法兰的选择通过查中华人民共和国标准能承受压力的容器法兰分类与技术条件即（JB/T4700-2000）,根据化学工艺设计中的设计工艺条件，选用的是乙型平焊法兰。又根据JB/T4701-2000来确定其结构和尺寸：选取的是型号为DN3000mm的法兰。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第10页共75页图1.8凹凸面密封表1.5第二章塔结构设计2.1结构设计2.1.1工作参数操作压力Pw：常压操作温度Tw：140C入塔物料：半水煤气水塔高：23.3米；塔径：4米塔类型：填料塔环境：衡阳室外买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第11页共75页2.2设计参数的确定2.2.1设计压力根据0580-1998钢制化工容器设计基础规定中的表4-1设计压力选取表的要求，此设计的设备无安全泄放装置，计算压力Pc应当取1.01.1倍工作所承受的压力Pw，所以计算压力Pc为：1.10.1Mpa=0.11Mpa，此设计的塔设备内为气相空间，所以此时液柱静压力应当为：P1=0Mpa；有此可知设计压力应当为：P=Pc=0.11Mpa.2.2.2设计温度根据20580-1998钢制化工容器设计基础规定表5-1设计温度选取表要求可得：当塔工作时候的温度T15C的时候，设计温度Tc在工作时候的温度T上应当增加1530C，在这里我们选取20C，则可知设计温度为160C。2.2.3塔体材料因为设计温度为160C，入塔物料为酸性气体，并且气体当中含有一定的H2，所以应当要考虑氢的腐蚀。根据HG20581-1998钢制化工容器材料选用规定中的6.7.3规定，当设计温度不小于200C的时候，与氢相接触的化工容器用钢应考虑氢的腐蚀危害。本塔设备设计的温度为160C，因此不需要仔细考虑氢的腐蚀作用。设计的压力为P=0.11Mpa,应当属于低压设备中的吸收设备，分为一类容器；由于介质腐蚀性未提特别的条件，所以选用16MnR作为吸收此塔体的材料。2.2.4液压试验压力根据GB150-1998钢制能承受压力的容器3.8.1要求来计算液压试验的压力为：PT=1.25Pt买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第12页共75页公式中：PT试验压力MPaP设计压力MPat容器元件材料在设计温度下的许用应力MPa容器元件材料在试验温度下的许用应力MPa由GB150的表4-1可知16MnR在设计温度160C下材料的许用应力为:t=170MPa又已知试验温度下的材料许用应力=170MPa;所以液压试验的压力为:PT=1.25P=1.250.111=0.1375MPat由上述的的设计条件，根据过程设备设计中关于能承受压力的容器的分类标准可知：该填料塔应当属于一类容器，设计压力，受压元件的材质，焊缝系数及试验压力的具体的参数如下表2-1，容器类别：一类设计压力（MPa）：0.11设计温度：160C操作介质：半水煤气水主要受压元件材质：16MnR焊缝系数：1液压试验压力（MPa）：0.138表2-12.2.5焊缝系数根据过程设备设计可知：A,B类焊缝均进行100%的射线检测，因此去焊缝系数为：1.0。2.3筒体的厚度选择2.3.1符号：根据查化学工程师手册和过程设备设计中的规定在塔设备设计中有：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第13页共75页C厚度附加量（mm）C=C1+C2C1钢材厚度负偏差（mm）C2腐蚀裕量（mm）按设计参数取圆筒的内直径=4000mmiDiDP设计压力（MPa）按设计参数取P=0.11MPaPc计算压力P设计温度下圆筒或封头的最大允许工作所承受的压力，MPaPw圆筒的最大允许工作所承受的压力，MPa圆筒或封头的设计厚度，MPad圆筒的计算厚度，mm所以1；圆筒的有效厚度，mme圆筒的名义厚度，mmn16MnR在160时的许用应力，由设计标准可知为170MPa;tt塔体焊缝采用双面对接焊，进行局部无损害检验测试，C2腐蚀裕量，根据过程设备设计中的工艺条件取C24；2.3.2设计温度下圆筒的计算厚度由过程设备设计中的设计方法可知：按强度条件，那么筒体所需要的厚度为：+C2dPDtic2+C21.074.=1.29+2=3.29其中为腐蚀裕量，无特殊的腐蚀情况下，那么对于碳素钢和低合金钢，2C不小于1，所以就取=2；为钢材负偏差，使用中若钢板厚度m2Cm1买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第14页共75页超过了5mm时（如20R、16MnR和16MnDR等）那么可取=0，由此则可得：1C。mC2021又根据钢制能承受压力的容器（GB150-1998）中的相关规定：对于低合金钢制的容器，不包括腐蚀裕量的最小厚度应不小于3。所以圆筒设计的厚度为：mC523查钢材标准的规格，取圆筒的名义厚度为：=10,n2.4球形封头的厚度选择2.4.1符号同1.5.1.1注释2.4.2设计温度下球形封头的计算厚度根据过程设备设计采用标准的椭圆封头，封头的设计厚度为：+2d25.02CpDiPtc1.058.17042.46；根据钢材标准的规格，同时为便于焊接，所以取封头与筒体等厚，因此：=10；n第三章填料塔载荷分析及强度的校核3.1载荷分析能承受压力的容器受到介质压力，支撑反力等多种载荷的作用时候。确定全寿命周期内能承受压力的容器所受到的各种载荷，是正确设计能承受压力的容器的前提。分析载荷作用下能承受压力的容器的应力和变形，是能承受压力的容器设计的重要理论基础。载荷是指能够在能承受压力的容器上产生应力应变的因素，如介质压力，风载荷，地震载荷等。买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第15页共75页3.1.1塔体上各项载荷计算：根据化工工艺设计手册及过程设备设计有：塔设备的操作质量为：01023045aemm塔设备的最大质量为：axw塔设备的最小质量为：min0102304.ae塔体总质量，01其中筒体质量：根据查的表得，1米高（10厚）筒节钢板所具有的质量为：737；1米高筒节的具有的容积为：7.065m3；那么根据设计的基本要求可知筒体质量m1=23737=16951；封头质量：根据查的表可得EHA椭圆封头的容积为：3.817m3；2其壁厚为10质量为：m2=775；裙座的质量：根据查的表可知裙座的质量为：Q322113那么塔体的质量应为：m01m1+m2+m3=16951+7752+2211=20712；塔段内件的质量为：)(0kg根据公式：填料质量体积堆积密度（4）210.539552096；塔段内其他内件的质量约为50；所以塔段内件的质量应为：m0252096+5052146；保温层质量：根据要求可知（50，第m3质量0.5t）)(03kgsi所以其质量应为：m031086.9；平台、扶梯的质量（）：04k根据设计的基本要求有操作平台共有五层，每层约为500及斜梯（总的高度为20m，每5m的重量为：125）所以平台、扶梯的质量应为：m045500+41253000；操作时塔内物料质量（）：05mkg买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第16页共75页料液m052%容积0.02（187.065+23.817）10002696；人孔、接管、法兰等附件的质量应为：，am)(kg按经验取附件的质量为：=0.25a0151782.kg充液质量)(,kgw充水质量80m4根据上述的计算那么有：塔设备的操作质量eamm12+52416+1086.9+2696+3000+517885088.9；塔设备的最小质量ea0430201min.=20712+0.252416+1086.9+3000+5178=40460.1塔设备的最大质量eawm043021max=20712+52416+1086.9+2696+226080+3000+5178=3100823.1.2地震载荷与地震弯矩的算地震载荷是指作用在容器上的地震力，它产生于支撑容器的地面突然震动和容器对震动的反应。地震时，作用在容器上的力是十分复杂的，为了简化设计的计算，一般会用地震影响系数，把地震力简化当量剪力和弯矩。当发生地震的时候，塔设备作为悬臂梁，在地震载荷的作用下就会产生弯曲变形。所以安装在七度或者是七度以上地震烈度地区的塔设备一定要考虑它的抵抗震动的能力，计算出它的地震载荷。使设计做到安全准则规范。首先，根据设计手册中的方法选取计算截面（包括危险截面）。该设计中将全塔共分为4段。其计算的截面分别标为：0-0、1-1、2-2、3-3，其中0-0、1-1、2-2为危险截面。根据设计手册取综合影响系数为：5.0ZC买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第17页共75页根据过程设备设计第二版的表7-9取第二组类场地土所对应的的特性周期为=0.3gT根据过程设备设计第二版的表7-10取设防烈度为7时地震影响系数最大值为=0.08。max地震影响系数根据场地土的特性周期及塔的自振周期由分析设计方法确定，并且不小于,即016.28.02.max=ax9.01Tgmax9.3.73设等直径、等壁厚塔设备的任意截面距地面的高度为，那么基本振型在Ih截面处产生的地震弯矩应当为：I)410(17586.1)(5.3.25.3.5.HgdxHgdFhxMhkHIE上式中为塔单位高度上的质量，即mm/0当塔设备H/D15或H20m时，应当还需要仔细考虑高振型影响，这时应根据第一、二、三振型，分别计算塔设备的水平地震力及地震弯矩。然后再根据振型组合的方法来确定作用于质点处的最大地震力和地震弯矩。而这样的计算方式是k很复杂的，因此在进行稳定和其他验算的时候，可按由第一振型的一种简化计算方式计算的结果来估算地震弯矩即：公式来计算IEIEM25.1由此可得：操作质量为：；085.9mkg当量质量为：=；eq0785.9631.75kg垂直地震的影响系数为：；02maxv底截面处垂直的地震力：0max0.526381.759.3.8vveqFgN底截面处地震弯矩为：gHmMEIE010035.25.1买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第18页共75页1.250.03685088.99.mN那么在截面1-1处地震弯矩应为：5.315.25.35.201114178.25.hHgmMEIE3.2.53.52.5803689.2540073.4108mN截面2-2处地震的弯矩应为：5.325.25.35.201224178.5.1hHgMEIE3.5.53.52.580369.01407=1.Nm截面3-3处地震的弯矩应为：5.35.25.35.201334178.25.hHgmMEIE.2.3.52.580691.04207=1.23107N3.1.3填料塔自振周期的计算在进行塔设备的振动分析时，一般的情况下是不考虑平台及外部接管的限制作用和地基改变形态的影响，而是将塔设备看成是顶端是自由，而底部是刚性固定，质量沿高度方向连续分布的悬臂梁，根据过程设备设计第二版（7-5）式第一振型计算式可知其基本的震型自振周期为：)(1sTEImHT4179.式中3340.88ieID34.10()买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第19页共75页其中为塔单位高度上的质量即，所以有：=mHm/0EIHmT30179.=31694.2.70)(75.s而允许振动的周期为：ST80.923.8.6.15mHsQ式中Q总剪力Q35023.3432620N；显然可得实际振动的周期未超过最大允许振动的周期。3.1.4设计的塔体的风载荷及风力矩的计算各计算段的外径均为=；oiD2401402inm塔顶处的管线是气体的出口，根据化学工艺手册取塔顶管线由化学工艺手册取第段保温层的厚度为：；isi50根据设计的基本要求取得在管线上的保温层厚度为：；mPS选用的扶梯为笼式，它的当量宽度应为：=400mm；3K取各段平台构件所形成的的投影面积为：=；A95102所以操作平台当量宽度应改为：，042l塔设备迎风面的所要考虑的有效直径应当是该段所有受风构件迎风面宽度的eiD总和。所以当将塔顶管线时，塔设备迎风面所形成的有效直径应为：eiDpisioieidK22043而当塔顶管线和所选用的笼式扶梯布置成为90时,则应选取下列两式之间eiD买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第20页共75页较大的那个值。432KDsioieipisiiid20根据查过程设备设计第二版的表7-5可得：风压高度变化系数可根据各计算段顶截面距地面高度而得，计算如下：Hhit/25.1,0.,.1,0.4321ffff体型系数风压在不同体型的结构表面分布亦不相同，对细长的圆柱形塔体1K结构，取体型系数为：=0.7.1风振系数：塔设备设计时考虑风载荷的脉动的性质和塔体的动力特性而折2K算的系数。当塔高时，取1.70。而当塔高时，则按下式计mH0Hm202K算根据此次设计的条件，塔高为大于20m，通过计算iZifvK123.得：K2=1.8前面已求出塔设备自振周期，1Ts75.3根据化工设备机械基础的表17-2，取衡阳地区基本风压值为3502/mN=350210Tq8.4921)75.3(假设土地粗糙度类别为B类，则由值查过程设备设计第二版的表7-6210Tq得脉动增大系数为：=3.28，查过程设备设计第二版表7-7得，脉动影响系数分别为i=0.72，=0.72，=0.72，=0.791234买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第21页共75页查过程设备设计第二版表7-8，根据表结合/式子可得第段振型系数ithHi为：0.1,38.,05.,2.41zzzz为了简化计算且偏安全计算，则各段都均取Dei=4020+250+400+450=5070；根据计算各段的水平风力：ieiilfqKP02161=10-6=0.71.80.000351.010005070=2235.8N1L10-6=0.71.80.000351.050005070=11178.9N2eiDlfq2010-6=0.71.80.000351.080005070=17886.2N3PiK3110-6=0.71.80.000351.090005070=20122.04N44024elf根据材料力学的弯矩计算公式可得塔设备任意截面处的风弯矩为：IIWM)2()2()2(21121niiniiiiiiIWlllPllPllPM所以塔设备底截面（0-0截面）的风弯矩应为：)()()(10llllll=2235.8+11178.9（）+17886.2050（）+20122.04（）28502908=5.91081-1截面风弯矩应为：)2()2(4324321llPllPMW=11178.9（）+17886.2（）+20122.04（50805）29850=5.41082-2截面风弯矩应为：买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第22页共75页)2(4332lPlMW=17886.2（）+20122.04（）802908=3.231083.1.5偏心弯矩e由于本设计中的塔体上并没有悬挂附属设备或其他附件，因此偏心弯矩应为：0eM3.1.6最大弯矩根据材料力学中计算弯矩的公式及考虑的因素可知：最大弯矩取和两者中的较大值。通过计算可得其计算值如下eiWMeiWiEM25.0表2-2：表2.2最大弯矩选择计算公式及数据计算内容00截面11截面22截面eiWM5.911085.41083.23108iiE25.05.4714.7501.8810最大弯矩imax5.911085.41083.231083.2塔设备强度校核由于塔设备大多都是安装在室外，靠的是裙座底部的那些地脚螺栓来固定在混凝土的基础上，所以通常称为这样的塔设备为自支撑式塔。塔器除了要承受介质的压力之外，塔器设备还要承受一些其他各种重量（包括塔内件，塔体，操作平台，保温层，扶梯等附件的重量等等）、偏心载荷、管道推力、风载荷及买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第23页共75页地震载荷的联合作用等等。并且还由于在正常操作，停工检修，压力试验等这三种工况之下，塔器所受到的载荷也是并不相同的，那么为了确认和保证塔设备的安全性，就必须要对其进行轴向强度的校核及其稳定性的校核。3.2.1塔体的强度及轴向稳定性验算。根据前面的计算有：0-0，1-1，2-2段以上的操作质量分别为61944.9，53171.6，26585.8kg根据过程设备设计中的设计的基本要求有：塔底危险截面（1-1）各项轴向应力的计算如下：13.75Mpa；1epDi40.1485.175Mpa；2gmi10537.6904.3Mpa；3eiDM21ax785.824.1塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性验算如下：+max23tcrK上式中为筒体轴向压缩稳定的许用应力；tcrB0.06Mpa；tcrtEiReK载荷组合系数，K1.2设计混充下材料的弹性模量tE则有：200Gpa=2.0105Mpat=0.06=0.062.01056/600=104Mpa；tcrtiRe买文档就送您CAD图纸全套，Q号交流197216396或11970985第24页共75页由于13.75+5.17518.925MpatscriseRE/06.即裙座出现失稳之前，材料已达到了其弹性极限，因此强度是该塔的主要制约因素。但又由于+4.83+3.778.6；max23Pa因此满足强度及稳定性的要求。3.3.2焊缝强度的校核根据化学工艺设计对塔裙座与塔体采用的是对接焊，焊缝承受的组合拉应力：esititDgQM121max785.0824.3105317.69875406.14-5.53=0.61crPa由于TS102785.03124.3.98587.6+4.912.50因此，本设计中的塔设备应当设置地脚螺栓。B又根据查石油化工塔器设计规范SH3098-2000的表5.3.15-2可得：地脚螺栓个数n应当取为24，取地脚螺栓的腐蚀裕量为：mC32由设计公式可计算地脚螺栓螺纹小径为：8.191473206.8.044521CAdbtB故所取的24-M24地脚螺栓显然满足设计的基本要求。第4章开孔和开孔补强设计4.1开孔及开孔的补强方法依据GB150-1999的规定，对塔体进行开孔是，塔壳体上开的孔应为圆形、椭圆形或长圆形。当在壳
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