课程设计辅导塔器.pptx

设计室安排设计室安排01、07班班 东院东院 222教室教室02、03班东院班东院 223教室教室04、05、06、08班东院班东院 156教室教室答疑时间答疑时间14、15周周 周二、四、六全天周二、四、六全天点名、签到、设计过程考核点名、签到、设计过程考核化工过程与设备化工过程与设备课程设计辅导课程设计辅导 设备的机械设计设备的机械设计一一.课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义1.综合运用化机基础课程及其它相关课程的知识，并使之得到巩固和深化；2.培养正确的工程设计思想，掌握设备机械设计的基本方法和步骤;3.熟悉常用的设计规范和标准的使用；4.训练机械制图能力；5.培养分析问题和解决问题的能力。二、设计任务、设计任务（一）工艺条件采用前面化工原理课程设计的工艺条件和计算结果。（二）机械设计内容1.确定设计依据2.结构设计（绘制结构草图）3.材料选择4.强度设计（强度和稳定性计算）5.标准化零部件选择（人孔、接管、接管法兰）6.开孔补强计算7.绘制1号装配图一张8.编写设计说明书三、设计方法和步骤三、设计方法和步骤1.设计依据设计依据钢制压力容器GB1501998及其相关标准压力容器安全技术监察规程1999钢制塔式容器JB47102000钢制管壳式换热器GB15119992.结构设计结构设计塔内件结构塔盘结构在设计说明书中，绘制工艺结构草图，标注形位尺寸。塔顶、塔釜尺寸各种接管的位置、方位人孔数量、位置裙座结构塔总体结构3.材料选择材料选择（要写出选材理由和依据）分析影响材质的各种因素；明确标准规定和选材原则；确定出塔体、支座、塔内件、零部件的材质（1）考虑压力（2）考虑温度（3）考虑介质性质是否有毒、易燃、易爆（4）考虑安全监察、管理属几类容器4.强度设计强度设计（强度和稳定性计算）（一）计算步骤（1）按计算压力确定筒体、封头的有效壁厚Se和Seh；（2）设定各截面处筒体有效壁厚Sei、封头有效壁厚Seh、裙座壳有效壁厚Ses；（3）选取若干计算截面（包括所有危险截面），计算各种载荷；（4）计算塔在各种载荷作用下的轴向应力；（5）筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核计算塔在多种载荷联合作用下的组合轴向应力，并应满足相应的强度和稳定性条件。否则须重新设定壁厚，直至满足全部校核条件为止；（6）筒体和裙座水压试验应力校核（7）基础环设计（8）地脚螺栓计算4.强度设计强度设计（强度和稳定性计算）（二）计算方法（1）按计算压力确定筒体、封头的有效壁厚）按计算压力确定筒体、封头的有效壁厚Se和和Seh确定设计参数（说明理由）Pc、t、C1、C2、n。筒体计算壁厚：设计壁厚：名义壁厚：有效壁厚：封头计算壁厚：（标准椭圆形封头）设计壁厚：名义壁厚：有效壁厚：（2）设定塔各截面处的壁厚）设定塔各截面处的壁厚（若取等截面塔，则各截面处壁厚相等）筒体名义壁厚Sni和有效壁厚Sei （可参照Se设定）Sei应不小于Se封头名义壁厚Snhi和有效壁厚Sehi （可参照Seh设定）Sehi应不小于Seh裙座壳有效壁厚Ses，Ses应不小于6mm；（3）选取若干计算截面（包括所有危险截面）选取若干计算截面（包括所有危险截面）计算各种载荷计算各种载荷37000900090009000500040001000P6P5P4P3P2P1001122塔体及裙座机械计算简图001122质量载荷计算质量载荷计算塔操作质量：mo=mo1+mo2+mo3+mo4+mo5+ma+me塔最大质量：mmax=mo1+mo2+mo3+mo4+ma+mw+me塔最小质量：mmin=mo1+0.2mo2+mo3+mo4+ma+memo1塔壳体和裙座质量，kg；mo2内件质量，kg；mo3保温材料质量，kg；mo4平台、扶梯质量，kg；mo5操作时塔内物料质量，kg；ma 人孔、接管、法兰等附件质量，kg；mw液压试验时，塔内充液质量，kg；me 偏心质量，kg。塔壳体和裙座质量mo1（1）圆筒质量m1式中：Ho塔体圆筒总高度（已由工艺计算求得）mDi、Do分别为塔的内、外直径m钢材料的密度kg/m3（2）封头质量m2根据封头的公称直径DN和壁厚，查取相应标准。（3）裙座质量m3式中：Hs裙座高度mDi、Do分别为裙座的内、外直径mmo1=m1+m2+m3塔内件质量mo2查化机基础教材P236表8-1或课程设计教材P437表9-21得浮阀（或筛板）塔盘单位质量q kg/m2则人孔、法兰、接管与附属物质量ma保温材料质量mo3平台、扶梯质量mo4qp平台单位质量，150kg/m2；B平台宽，取B=900mm；n平台数量，在每个人孔处安装一个平台；qF笼式扶梯单位质量，40kg/m；HF扶梯高度，根据塔高确定。操作时塔内物料质量mo5hL 塔盘上清液层高度m（工艺设计确定）ho塔釜深度m（工艺设计确定）充水质量mw全塔操作质量mo全塔最小质量mmin全塔最大质量mmax将各段质量载荷列表123456合计mo1 mo2mo3mo4mo5mamwmommaxmmin塔段长度人孔、平台数塔段号质量塔板数 地震载荷计算地震载荷计算 塔的自振周期计算由课程设计P437表9-22查得：（设计地震烈度7级）由表9-23查得场地土的特征周期：Tg=0.3(类场地土，近震。)地震影响系数结构综合影响系数Cz=0.5计算：当H/D15，或H20m时，必须考虑高振型影响，这时，地震弯矩按下式计算：计算危险截面的地震弯矩0-0（基底）截面：1-1（裙座人孔）截面：2-2（筒体与裙座连接处）截面：式中：h 计算截面距地面的高度，mm 风载荷计算风载荷计算风力计算风振系数由（9-26）式计算各塔段的风振系数K2i，计算结果列于表中：塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fiB类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532塔段号项目123456计算截面距地面高度hit/m1510192837脉动增大系数(B类)2.74脉动影响系数i(B类)0.720.720.720.790.820.85振型系数zi0.0060.03750.1260.350.6911.0风压高度变化系数fi(B类)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532123456计算截面距地面高度hit/m脉动增大系数(B类)脉动影响系数i(B类)振型系数风压高度变化系数fi (B类)塔段号项目水平风力计算由式（9-25）计算各塔段的水平风力：各段有关参数及计算结果列于表中123456体型系数K1取0.7风振系数K2i基本风压值风压高度变化系数塔第i 段计算长度有效直径水平风力塔段号项目风弯矩计算0-0截面：1-1截面：2-2截面：（4）各种载荷引起的轴向应力各种载荷引起的轴向应力 计算压力引起的轴向拉应力计算压力引起的轴向拉应力1 操作质量引起的轴向压应力操作质量引起的轴向压应力2 1-1截面截面：0-0截面截面：Asm裙座人孔处截面的截面积，mm2由式（9-43a）计算lmbmSmDimSes2-2截面截面：最大弯矩引起的轴向应力最大弯矩引起的轴向应力3最大弯矩取下式计算值中较大者：计算结果列表：截面0-01-12-2各危险截面的3计算如下：lmbmSmDimSes（5）筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核）筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核筒体的强度与稳定性校核筒体的强度与稳定性校核 强度校核筒体危险截面2-2处的最大组合轴向拉应力校验，是否满足强度条件：稳定性校核筒体危险截面2-2处的最大组合轴向压应力校验，是否满足稳定性条件：许用轴向压应力：B 系数，MPa；按GB150-1998钢制压力容器中的规定，查相应的材料图得出B=MPaK载荷组合系数，取K=1.2裙座的稳定性校核裙座的稳定性校核裙座危险截面0-0及1-1处的最大组合轴向压应力：校验，是否满足稳定性条件：许用轴向压应力：（6）筒体和裙座水压试验应力校核）筒体和裙座水压试验应力校核 筒体水压试验应力校核筒体水压试验应力校核由试验压力引起的环向应力校验，是否满足：由试验压力引起的轴向应力1水压试验时,重力引起的轴向应力2由弯矩引起的轴向应力3最大组合轴向拉应力校核校验，是否满足强度条件：最大组合轴向压应力校核校验，是否满足稳定性条件：裙座水压试验应力校核裙座水压试验应力校核水压试验时，重力引起的轴向应力2Asm裙座人孔处截面的截面积，mm2由式（9-43a）计算由弯矩引起的轴向应力3最大组合轴向压应力校核校验，是否满足稳定性条件：Di.sSsDi.bDo.bSbb（7）基础环设计）基础环设计 基础环尺寸基础环尺寸取Dob=Dis+(160400)（mm）Dib=Dis(160400)（mm）基础环的应力校核基础环的应力校核取其中较大值Zb基础环的抗弯截面系数，mm3Ab基础环的面积，mm2校验，是否满足强度条件：Ra 混凝土许用应力，MPa若选用75号混凝土，则Ra=3.5MPa 基础环厚度基础环厚度参见图9-67（b），按有筋板时，计算基础环的厚度Sb基础环材料的许用应力，对低碳钢取=140MPa计算力矩，Nmm/mm，取矩形板X、Y轴的弯矩Mx、My 中绝对值较大者，Mx、My按表9-29计算且(Sb)n12mm（8）地脚螺栓计算）地脚螺栓计算地脚螺栓承受的最大拉应力取其中较大值当时，塔设备自身稳定，但应设置一定数量的地脚螺栓，以固定位置；当 时，塔设备必须设置地脚螺栓。地脚螺栓直径圆整后地脚螺栓的公称直径不得小于M24d1地脚螺栓的螺纹根部直径，mm；n地脚螺栓个数，一般取4的倍数；C2腐蚀裕度，一般取3mm；地脚螺栓材料的许用应力，MPa地脚螺栓材料一般选用Q235-A或16Mn，对Q235-A，=147MPa；对16Mn，=170MPa。在以上各项计算均满足强度条件及稳定性条件后，将塔的机械设计结果列于表中。塔的名义壁厚塔的载荷及其弯矩质量载荷风弯矩地震弯矩各种载荷引起的轴向应力计算压力引起的轴向应力操作质量引起的轴向应力最大弯矩引起的轴向应力最大组合轴向拉应力最大组合轴向压应力塔机械设计结果汇总表强度及稳定性校核强度校核稳定性校核水压试验时的应力校核筒体裙座基础环设计基础环尺寸基础环的应力校核地脚螺栓设计5.标准化零部件选择（人孔、接管、接管法兰）6.开孔补强计算等面积补强的设计方法（1）计算有效补强范围B、h1、h2有效宽度有效高度外侧高度式中：Sn筒体名义壁厚Sn.t接管名义壁厚d开孔直径d=di+2Cdi孔内径C壁厚附加量（2）计算所需补强面积AA=Sd（3）计算可提供的补强面积A1、A2、A3A1=(Bd)(SeS)2(Sn.tC)(SeS)(1fr)A2=2h1(Sn.tStC)fr+2h2(Sn.tCC2)frA3=按实际尺寸计算（4）判断是否需要另加补强面积若A1+A2+A3A则不需补强若A1+A2+A3A则需补强（5）若需补强，则计算另加另加补强面积A4A4=A（A1+A2+A3）（6）根据A4选取标准补强圈，并使得A1+A2+A3+A4/A7.绘制1号装配图一张8.编写设计说明书设计说明书内容一、前言阐述1.设计目的2.设计要求3.设计条件4.设计依据5.设备结构形式的总体概述二、材料选择工艺条件分析、对选材的简要评述1.选材原则和依据2.确定筒体、封头及各零部件材料三、结构设计按结构设计过程写绘制结构草图四、塔体、裙座强度及稳定性计算按计算步骤写五、标准化零部件选择及补强计算1.接管、法兰选择，编制表格代号标记密封面形式用途aPN2.5DN100HG2059397突面进料管bPN2.5DN25HG2059397突面温度计口2.人孔选择写出PN、DN及标记3.其它标准件选择六、符号说明七、结束语八、参考资料