化工机械设备课程设计二氯乙烷精馏塔的机械设计.docx

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化工机械设备课程设计二氯乙烷精馏塔的机械设计

1.4课程设计的步骤…………………………………………………………..…….3

2.2塔设备质量载荷计算………………………………………………………….5

2.2.1筒体圆筒,封头,裙座质量…………………………………………………..5

2.2.2塔内构件质量………………………………………………………………6

2.2.3保温层质量………………………………………………………………....6

2.2.4平台,扶梯质量……………………………………………………………...6

2.2.5操作时物料质量……………………………………………………………6

2.2.6附件质量……………………………………………………………………7

2.2.7充水质量……………………………………………………………………7

2.2.8各种质量载荷汇总…………………………………………………………7

2.3风载荷与风弯矩计算………………………………………………………….8

2.3.1自振周期计算………………………………….……………………………8

2.3.2风载荷计算…………………………………………………………………8

2.3.3各段风载荷计算结果汇总…………………………………………………8

2.3.4风弯矩的计算……………………………………………………………….8

2.4地震弯矩计算………………………………………………………………….9

2.5偏心弯矩的计算……………………………………………………………...10

2.6各种载荷引起的轴向应力…………………………………………………...10

2.6.1计算压力引起的轴向应力………………………………………………...10

2.6.2操作质量引起的轴向压应力2…………………………………….........10

2.6.3最大弯矩引起的轴向应力3.………………………................................10

2.7塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核…………………………………...10

2.7.1塔体的最大组合轴向拉应力校核………………………………………..10

2.7.2塔体与裙座的稳定校核…………………………………………………..11

2.7.3各危险截面强度与稳定性校核……………………..................................11

2.8塔体水压试验和吊装时的应力校核………………………………………...14

2.8.1水压试验时各种载荷引起的应力………………………………………..14

2.8.2水压试验时应力校核……………………………………………………..14

2.9基础环设计…………………………………………………………………...15

2.9.1基础环尺寸………………………………………………………………..15

2.9.2基础环的应力校核………………………………………………………..15

2.9.3基础环的厚度……………………………………………………………..15

2.10地脚螺栓计算……………………………………………………………….16

2.10.1地脚螺栓承受的最大拉应力……………………………………………16

2.10.2地脚螺栓的螺纹小径……………………………………………………16

第3章塔结构设计…………………………………………………..……………..18

3.1塔体………………………………………………………………………….18

3.2板式塔及塔盘……………………………………………………………….18

3.3塔设备附件………………………………………………………………….18

3.3.1接管……………………………………………………………………..18

3.3.2除沫装置………………………………………………………………..18

3.3.3吊柱……………………………………………………………………..18

3.3.4裙式支座………………………………………………………………..19

3.3.4保温层…………………………………………………………………..19

参考文献……………………………………………………………………………..20

课设结果与自我总结………………………………………………………………..21

附录A主要符号说明………………………………………………………………22

附录B塔设备的装配图………………………………………………………….....24

绪论

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。

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。

课程设计的内容

对二氯乙烷精馏塔的机械设计。

DN=1800mmPN=1.2MPa

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1章塔体的机械计算

按计算压力计算塔体和封头厚度

塔体厚度的计算

（1）计算压力

（2）塔体计算厚度

（3）塔体设计厚度

（4）塔体名义厚度=12mm

（5）塔体有效厚度

封头厚度计算

（1）计算厚度

（2）设计厚度

（3）名义厚度

（3）有效厚度

塔设备质量载荷计算

筒体圆筒、封头、裙座质量m01

（1）圆筒质量m1=Kg

（2）封头质量m2=Kg

（3）裙座质量m3=Kg

说明：

1塔体圆筒总高度为36.79m；

2查得DN1800mm，厚度10mm的圆筒质量为536Kg/m；

3查得DN1800mm，厚度10mm的椭圆形封头质量为338.4Kg/m；

4裙座高度3060mm。

m01=m1+m2+m3=22036.4Kg

塔内构件质量m02

m02=Kg

浮阀塔盘质量75Kg/m

保温层质量m

=6851Kg

为封头保温层质量

2.2.4平台与扶梯质量

m04==6520Kg

说明：

平台质量q=150Kg/m；笼式扶梯质量=40Kg/m；笼式扶梯高度H=39m，平台数n=8

2.2.5操作时物料质量

说明：

物料密度，封头容积。

塔釜圆筒部分深度，塔板层数N=70，塔板上液层高度

2.2.6附件质量

按经验取附件质量

2.2.7充水质量

其中

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

536

1410.4

3752

5360

5360

5618

22036.4

-

-

1717

4198

4198

3247

13360

-

90

1269

1813

1813

1866

6851

40

80

900

2260

1640

1600

6520

-

1039

8633.5

7031

7031

5451

29185.5

134

352.6

938

1340

1340

1404.5

5509.1

-

827

17804

25434

25434

25774

95273

-

2800

5200

-

-

-

8000

710

4733

12402.4

11012.6

10992.6

11137.9

51588.5

各塔段最小质量/kg

710

5772

22409.5

22002

21382

19186.5

91462

全塔操作质量/kg

全塔最小质量/kg

水压试验时最大质量/kg

风载荷与风弯矩的计算

风载荷计算

2—3段计算风载荷

，其中，，。

a

b

取，

a=2677

b=2877

取，

计算段

v

k

f

平台数

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

风弯矩的计算

截面0—0

截面1—1

截面2—2

地震弯矩计算

取第一振型脉动增大系数，则衰减指数，，地震设防烈度9度，故取。

查得，

，，等直径等厚度的塔，按下列方法计算地震弯矩。

截面0—0

截面1—1

截面2—2

。

偏心弯矩的计算

偏心质量偏心距

偏心弯矩

各种载荷引起的轴向应力

计算压力引起的轴向应力

其中

操作质量引起的轴向压应力

截面0—0

截面1—1

其中

截面2—2

其中

最大弯矩引起的轴向应力

截面0—0

截面1—1

截面2—2

塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核

截面的最大组合轴向拉应力校核

截面2-2

塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作时的2—2截面上，其中，，，,

满足要求

塔体与裙座的稳定性校核

截面2-2

塔体2—2截面上的最大做和轴向压应力

满足要求

其中查图5-9得,K=1.2

截面1-1

塔体1—1截面上的最打组合轴向压应力

满足要求

其中

查图5-8得（Q235-B，200）B=110MPaK=1.2

截面0-0

塔体0—0截面上的最大组合轴向应力

满足要求

其中K=1.2

项目

计算危险截面

0-0

1-1

2-2

塔体与裙座有效厚度，mm

10

10

10

截面以上的操作质量