化工机械设备课程设计二氯乙烷精馏塔的机械设计.doc

目 录第1章 绪 论.31.1 课程设计的目的.31.2 课程设计的要求.31.3 课程设计的内容.31.4 课程设计的步骤.3第2章 塔体的机械计算.52.1 按计算压力计算塔体和封头厚度.52.1.1 塔体厚度的计算.52.1.2 封头厚度计算.5 2.2 塔设备质量载荷计算.52.2.1 筒体圆筒,封头,裙座质量.52.2.2 塔内构件质量62.2.3 保温层质量.62.2.4 平台,扶梯质量.62.2.5 操作时物料质量62.2.6 附件质量72.2.7 充水质量72.2.8 各种质量载荷汇总7 2.3 风载荷与风弯矩计算.82.3.1自振周期计算.82.3.2 风载荷计算82.3.3 各段风载荷计算结果汇总82.3.4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.102.6.1计算压力引起的轴向应力.102.6.2 操作质量引起的轴向压应力2.102.6.3 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.102.7.1 塔体的最大组合轴向拉应力校核.102.7.2 塔体与裙座的稳定校核.112.7.3 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.142.8.1 水压试验时各种载荷引起的应力.142.8.2 水压试验时应力校核.14 2.9 基础环设计.152.9.1 基础环尺寸.152.9.2 基础环的应力校核.152.9.3 基础环的厚度.15 2.10 地脚螺栓计算.162.10.1 地脚螺栓承受的最大拉应力162.10.2 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 课程设计的内容对二氯乙烷精馏塔的机械设计。 DN=1800mm PN=1.2MPa1.4 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（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 2.1.2 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 2.2 塔设备质量载荷计算2.2.1 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=22036.4Kg2.2.2 塔内构件质量 m02m02=Kg浮阀塔盘质量75Kg/m 2.2.3 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=82.2.5 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01122334455顶合计塔段长度/mm10002000700010000100001000040000人孔与平台数0013228塔板数009222217705361410.4375253605360561822036.4-171741984198324713360-901269181318131866685140809002260164016006520-10398633.570317031545129185.5134352.6938134013401404.55509.1-8271780425434254342577495273-28005200-8000710473312402.411012.610992.611137.951588.5各塔段最小质量/kg 710577222409.5220022138219186.591462全塔操作质量/kg全塔最小质量/kg水压试验时最大质量/kg2.3 风载荷与风弯矩的计算2.3.1 风载荷计算23段计算风载荷，其中，。a b 取，a =2677b =2877取， 计算段vkf平台数110004000.70.720.00752.801.020.641002620481220004000.70.720.03752.801.110.7230026201167370004000.70.720.1102.801.221.00101257287768904100004000.70.790.3502.801.621.252035403160179065100004000.70.820.6652.802.071.423023602980245856100004000.70.851.0002.802.531.564023602980328802.3.2 风弯矩的计算截面00 截面11 截面22 2.4 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00 截面11截面22 。2.5 偏心弯矩的计算偏心质量 偏心距偏心弯矩 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其中 2.6.2 操作质量引起的轴向压应力 截面00 截面11 其中截面22 其中2.6.3 最大弯矩引起的轴向应力截面00 截面11 截面22 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塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作时的22截面上，其中，, 满足要求2.7.2 塔体与裙座的稳定性校核截面2-2塔体22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11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=110MPa K=1.2截面 0-0塔体00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0-01-12-2塔体与裙座有效厚度，mm101010截面以上的操作质量，kg914629075285030 计算截面面积 A，565005863056500计算截面的截面系数，最大弯矩 最大允许轴向拉应力173.4 最大允许压应力 KB129129140.4 K135.6135.6204计算压力引起的轴向拉应力,MPa0054操作质量引起的轴向压力 MPa15.8715.1814.76最大弯矩引起的轴向压力MPa99.9488.7889.83最大组合轴向拉应力 MPa115.81103.96102.88最大组合轴向拉应力 MPa 130.78 强度与稳定校核 强度 满足要求 稳定性满足要求满足要求满足要求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（1）试验压力和液柱静压力引起的环向应力 液柱静压力=（2）试验压力引起的轴向拉应力 （3）最大质量引起的轴向压应力 （4）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 满足要求（2）最大组合轴向应力校核液压试验时 满足要求（3）最大组合轴向压应力校核 满足要求。2.9 基础环设计2.9.1 基础环尺寸取mm mm2.9.2 基础环的应力校核，其中 （1）取以上两者中的较大值，选用100号混凝土，由表8-9查得其许用应力 , 满足要求。2.9.3 基础环的厚度；。，假设螺栓直径为，由表8-11查得，当 取其中较大值，故按有筋板时计算基础环厚度+C=24.86mm圆整后取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 （1） （2） 取以上两数中的较大值， 2.10.1 地脚螺栓的螺纹小径，选取地脚螺栓个数 n=44，+C2=+3=35.944mm，由表8-12查得螺栓的螺纹小径，故选用的地脚螺栓，满足要求。第3章 塔结构设计3.1 塔体塔体包括塔壳筒体、封头、人孔、手孔、叶面计、接管、法兰等各受压元件，其结构形式和要求应满足GB150有关规定3.2 板式塔及塔盘因塔径为1600mm大于800mm 故选用分块式塔盘3.3塔设备附件3.3.1接管塔设备的塔体上配有各种工艺接管和仪表接管，大多数接管与一般容器上接管结构相同3.3.2 除沫装置 除沫装置属气液分离装置，用以出去气体夹带的液滴和雾沫，保证传质效率。触摸装置可安装在塔内或塔上部，也可作为独立的气液分离设备。3.3.3 吊柱 对于高度大于15m的室外无框架的整体塔，应考虑安装和检修时起吊塔台及其他附件方便，所以常在塔顶安装可转动的吊柱。3.3.4 裙式支座裙座是塔设备广泛采用的一种支座，裙座有圆筒形和圆锥型两种。3.3.5 保温圈 塔外保温材料的支撑圈叫保温圈。 塔体保温圈为I型。 塔顶保温圈为型。 塔底封头保温圈为型。 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）大连，大连理工大学出版社 2006,12.2 蔡纪宁，张秋翔，化工机械基础课程设计指导书。北京 化学工业出版社2010,8.3 余国琮化工容器及设备北京，化学工业出版社 1998.4 余国琮化工机械手册天津，天津大学出版社1979.5 闫康平 工程材料北京， 化学工业出版社 2001. 设计结果评价及总结 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关化工机械设备方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终，这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！通过这次课程设计，我掌握了如何将化工工艺条件与化工设备设计有机的结合起来，使所学有关机械课程的基本理论和基本知识得以巩固和强化，为今后设计化工化工设备及机械打下一定的基础。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起的喜悦心情，果然是团结就是力量。只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。 致谢我认为，在这学期的实验中，在收获知识得同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我请教老师和同学，使我在专业知识好动手实践方面都得到了很好的提升，在此，要对老师和同学表示衷心的感谢。附录A主要符号说明基础环面积：Ab 平台质量：裙座筒体的截面积： 笼式扶梯质量：基础环伸长宽度：b 各类土场的特征周期：厚度附加量：C 自振周期： 塔内直径： 设计温度：t弹性模量：E 裙座筒体的截面系数：塔体高度：H 常温屈服点：笼式扶梯高度： 介质密度 ：塔盘介质层高度 ： 塔外保温层厚度：风压高度变化系数 ： 圆筒计算厚度：地震弯矩 ： 名义厚度： 风弯矩 ： 有效厚度：充液质量 ： 保温材料密度 ：塔盘数 ：N 基本振型参数 ：人孔个数 ：n 地震影响系数 ：设计压力 ：P 脉动增大系数 ： 基本风压值 ： 载荷组合系数 ：k 地震影响系数： 自振周期地震影响系数：风压高度变化系数： 设计温度弹性模量：附录B 塔设备的装配图。