化工设备机械基础课程设计.docx

设计参考数据塔体内径mm2000塔高mm40000计算压力/MPa0.9设计温度/七150基本风压值/W11r300地赛设防烈度/度8场地土类I类设计地震分组其次组设计基本地震加速度0.2g地面粗糙度B类塔盘数70塔盘存留介质层高度mm90塔盘间距mm450介质密度kg11800保温层厚度mm100保温层材料密度/kg/m:,300平台宽度1000人孔间距10层塔板半圆形平台数7单位质量kgm'150包角180°再沸器操作质量kg3800再沸器偏心距mm2000塔体与封头材料Q345R裙座材料Q235-B塔体与封头厚度附加量mm3裙座附加量rnrn3塔体焊接接头系数00.85一、塔体的设计条件1、塔体的内径。,=2000m,塔高近似取/=40000Wm：2.计算压力E=O.9的阳，设计温度150C3、设置地区：基本风压值狐=300Nm2,地震设防烈度8度，设计基本地震加速度O2g,地震分组为其次组；场地土类：I类，地面粗糙度B类。4、塔内装有N=70层浮阀塔盘，塔盘间距45Omm,每层塔板上每块塔盘上存有介质高度为h.=90mm,塔板上介质密度为8(X)kgm3；5、塔壳外表面层100mm,保温层材料的密度3OOkgm3O6、沿塔高每10层塔盘开设一个人孔，人孔数为7个，相应在人孔处安装平台为，平台宽1.0m,单位质量I5kgm',包角180°»7、塔体与裙座间悬挂一价再沸器，其操作质量为m<=3800打，偏心距e=2000mm;8、塔体与封头材料选用Q345R.其中r=1.70Pa.(=170MPa.,=345Mp,E=1.9×IO5Mpo，裙座材料选用Q235-B。9、塔体与裙座厚度附加量C=3mm,裙座厚度附加量3mm。塔体与裙座对接焊缝，塔体焊接接头系数¢=0.85。§0»对该塔进行强度和稳定计算。计算段长度，/、=6750”V,一一脉动影响系数，由表得：Vj=0.727；一一塔的基本自振周期，对等直径、等厚度得圆截而塔：9033wSf×,0jon/68902.29X4(XMX)3=90.33X4(XXX).J：×1()=1.755V.9x1.S92(XX)'一一脉动增大系数，依据自振周期小由表查的：¢=2.50风振型系数，由表得：色1.=0.108KV1.风振系数=1.1931.<14.：12.50X0.72X().1()8f3十1.0098DC一一塔的有效直径。设笼式扶梯与塔顶管线成90°,取下a、b中较大者。0-2$=DM+2%+Ky+K44=%+*/储+4>+2耳,Ky=400n11，d0=450，6,、=鼠=100”z>V21.(XX)I(XX)一h-6750=2963mma<b,取，;=3170.3川口K=K1./%X1.of=0.7.)93x300x1.0098x67500x3170.3x10-"=5413.76(N)2、各段塔风载荷计算结果塔段号1231567891.i!mm180018006750475047504750475047505900r)300K1.0.7以联）0.720.720.720.760.790.810.830.840.850.020.020.1080.2120.340.480.650.8251.00§2.50K2i1.0361.0361.1931.3531.5391.7321.9572.1732.362hitnO.(M50.090.260.380.500.6150.730.851.00“8类）1.001.001.00981.14221.24671.32821.40901.47741.56Tfr数O01111111K4Zmm00296.3421.1421.1421.1421.1421.1421.1Djnun267426743170.33295.13295.13295.13295.13295.13213.0PJN1017.I61.(M7.165413.765079.516306.417561.249063.2410552.1114668.53(4)由弯矩引起的轴向应力b*I6.32P11,O.3M：2+M0.3X1.29XIOm+0.7456XIOi'=-D-S,-2(XXf9442、水压试验应力校核(1)筒体环向应力校核0.9,=0.9345×0.85=263.9Mpa因为丐=.9MPQ<0.90=169.09,WM,故满意要求。(2)最大组合轴向拉应力校核5一2+W-=625-3().!3+1.6.32=59.39R/11w*I1W<>许用应力:0.9bm=0.9×345X0.85=263.9MPa因为<fv-59.39MW<().9t-263.9»故满意要求。(3)最大组合轴向压应力校核CSi1.m=j2+WC=30.13+16.32=46.45MPa轴向许用压应力4r=t!,取其中较小值。KB0.9=0.9×345=310.5MPan,r、1.27,27P<o,取隆KB=1.2X106=127.2,WPa1.,'r因为7：；即！=3557Mpa<.r=1272Mpa,故满意要求。十、基础环设计1、基础环尺寸取。.=Dn+300=2(W+300=23«)nunOM=Du-3(X)=2(XX)-3(X)=17(X)三2、基础环的应力校核取其中较大值,c:;I叫IgZbAh0.3Aeo+M,.I“Z»,Yd-D：)3.1423004-1700)32分一32×23(X)=8.3756×1.0"WAf1.=7(Qi-n；)=0.785×(23O(M-170(f)=I884(MX>mh2也黑1.582()9IZhAh8.3756×1.(f479773x9.8118840002.3(¼/0.3M+M.ing0.3×15.07×Kf+0.7456×1OsZbAb8.3756X1.O9178293x9.81+18840=0.99MM取Cr(IZ=2.304Mpa选用75号混凝土，其许用应力,=35MPa,故满意要求。3、基础环厚度按有筋板时，计算基础环的厚度品。=1(£)A-Du-2r,)=-(2XX)-2(XX)-I8)=14bwn设地脚螺栓直彳仝为M42,由表查得1=16Omm,则b1.=140160=0.88,由表查得M1=-0.1482,n,j/=-0.1482×2.304×141.2=-6788.4N”M.,=0.0848,2=0.0848×2304×16'=5(X)1.7V-nun。VCnW1.取M=M1.=6788.4N"wj,基础环材料(2()R)的许用应力1,=33MPa,C=3mm,基础环厚度i,=+C=Jg。；：西+3=20.50nm,取'=22mm°十一、地脚螺栓计算1、地脚螺栓承受的最大拉应力Mr)+M.3取其中较大值，,Mr)+0.25Mr+M,%gZ,其中，"*1.1.=50745依Mr=8.011.O"r切Ac)=I5.07x10"”惆=19TJ3kgZh=8.3756x1(/WAb=I884(XX)三-Mr+M,w,1.1.btg15.07×10+0.74560*50745×9.81=,，一8.3756x10"IXM(XM)=1.62Mpa,W,o+025o+M,町送8.01x10,1÷0.25×15.07xIOt1.+0.7456xI79773x9.818.3756IOx1884000=I.O8"%取其中较大值，=1.62,2、地脚螺栓的螺纹小径因为%>0,故此塔设备必需安装地脚螺栓。选取螺栓材料16MnR,螺栓个数为n=20,<T，=163，W，a,C=3mm0f411A,尸4×1.62×I884O,c,J1=I÷-+c=J+3=37.53"16丫力9，Y3.14×163×20取地脚螺栓为M42。由表8-12查得M42的螺纹小径d=37.219mm,故选用20个M42的地脚螺栓，满意要求。十二、简体与封头联接法兰的选取1、依据筒体内径"=2000”，计算压力C=O9W”，温度I50-C,查表6-2,确定法兰结构为长颈对焊法兰，查附录12选取材料16Mn,公称压力PN=I.6MPa。2、查相关手册得法兰基本数据：D=2215mm,D1.=2155mm,D2=2110mm,D3=2090mm.D4=2087mm螺纹孔直径d=33mm,法兰厚度b=102mm,高颈尺寸H=190mm,h=56mm,0=20mm.t=22mn,2=36"Un,螺栓为.1.V30×64»3、依据公称直径DN=20(X)mm,查附录13-3,得螺柱材料为40MnVB.查衣6-6得，螺母材料为40Mn。4、压紧密封面选取平面密封面，选用缠绕型垫片，D=2089m,d=2039nun,垫片种类为石棉式石墨填充带。法兰图见附图塔的机械设计结果塔的名义壁厚筒体夕=12Vn9封头4=12Pwn,裙座6八=12In1.塔的载荷及其弯矩质量载荷mn=68902.29犯皿=138476.4,=408813kg风弯矩M-=I.43/IO9N-ww.fi,=1.35×IO9Nmmf;-2=1.21.×iO9N三地震弯矩MA=1.O.1.x1.O*Nim.M=9.84x1.O*Nw?MA=8.74×108/V-ww基础环设计基础环尺寸Di1.b=23(X)三,D,t,=17(XX)nun.8b=20"S1.基础环的应力校核满意要求地脚螺栓设计直径M42,个数20个主要符号说明A,w裙座人孔处截面的面积，”"，Zfm裙座人孔处截面的抗弯截面系数，/nm'D11裙座壳底部内宜径，切以裙座壳有效壁厚，"Dm裙座人孔截面处裙座壳的内宜径，"”b裙座人孔截面处水平方向的最大宽度，加In人孔或较大管线引出孔加强管的长度，"鼠人孔或较大管线引出孔加强管的厚度，"Dri塔计算段的有效直径，"”Da基础环内直径，"D岛基础环外直径，加“D,n裙座大端外直径，E设计温度下材料的弹性模量，MPaZ风压高度改变系数H塔的总高度，川IHi1.塔第i段顶截面距地面的高度，小Mh塔第i-i截面处的地混弯矩，N."塔第i-i截面处的最大弯矩，M加M丁塔第i-i截面处的风弯矩，Nmm塔的最大质量，心>>n塔的最小质量，kg惆塔的操作质量，心诉T计算截面以上的操作质量，kgpf计算压力，MPaP1塔i-i计算段的水平风力，q0基本风压值，Nn'1塔的基本自振周期，s1对应7；的地震影响系数amjx地震影响系数的最大值"管线保温层厚度，.q脉动增大系数匕脉动影响系数1由计算压力引起的轴向应力，MPa,由重力引起的轴向应力，设计温度卜筒体材料的许用应力，1.,设计温度卜材料的许用轴向压应力，,设计温度下裙座材料的许用应力，W/Z振型系数参考文献1路秀林，王者相化工设备设计全书塔设备M.北京:化学工业出版社，2004.陈作模.机械原理M.北京：高等教化出版社，2004.3刁玉玮，王立业.化工设备机械基础M.大连：大连理工高校出版社，2005.4匡国柱，史启才.化工单元过程及设备课程设计M北京：化学工业出版社，2005.5董大勤.化工设备机械基础M.化学工业出版社,2004»