【正文】 孔質(zhì)量 +支撐板質(zhì)量 + 填料質(zhì)量 +1 個平臺質(zhì)量 +附件質(zhì)量 +液體再分布器質(zhì)量 +封頭質(zhì)量 +除沫擋板質(zhì)量 +液體分布器質(zhì)量 +吊柱重 +其他附件重 m3= 查閱文獻(xiàn)得等直徑等厚塔設(shè)備自振周期 T1的簡化計(jì)算公式為： T1 = √ m0HEδnDi3 10。 GB150 所使用的計(jì)算垂直地震力的方法也是第三種。0 = α????????m??????= = m??h?? 105 106 107 ∑m??h??3i1 107 垂直地震力 F??Ⅰ 。Ⅰ ， 107 （ 2）裙座與塔體連接處的焊縫截面Ⅱ Ⅱ， h= 塔體段號 1 2 3 ??? ??(????) ????(??? ??) 104 104 106 ????1Ⅱ 。Ⅱ = Ⅱ 。6N 式中 Pi為塔設(shè)備各計(jì)算段的水平風(fēng)力； K1為空氣動力系數(shù)，此次設(shè)計(jì)為圓筒截面所以取 ； K2i為 i 段塔設(shè)備各計(jì)算段的風(fēng)振系數(shù)，當(dāng)塔高≤ 20m時，取 K2i=； q0為上海地區(qū)的基本風(fēng)壓， 450N/m2； fi為 i 段塔設(shè)備的風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按表查取； li為 i 段離地高度； Dei塔設(shè)備各計(jì)算段的有效直徑。6(??) ????0。Ⅰ 僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時，計(jì)入此項(xiàng)。 裙座強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 裙座底部 00 截面強(qiáng)度校核 （ 1）裙座底部 00 截面的組合應(yīng)力校核 1cosβ（Mmax0。0 +MeZsb +mmaxgAsb = 108 106 + = y = {s= { = 189 = 所以 xy 故裙座地截面處在液壓試驗(yàn)時的組合應(yīng)力滿足校核要求。Ⅰ + MeZsm +mmaxⅠ 。 本裙座設(shè)計(jì)采用對接型式。mm； m0J。 塔的自振周期 T1 = 。 δb = √6Ms[?]b 式中： Ms為計(jì)算力矩，取矩形板 x， y軸的彎矩 Mx， My中絕對值較大者， Mx， My按JB47102020 中表計(jì)算， ； [?]b為基礎(chǔ)環(huán)的許用應(yīng)力， MPa； 基礎(chǔ)環(huán)板材料選用 Q345R 鋼， [?]b = 189MPa 基礎(chǔ)環(huán)上筋板間距離為 l = πDobn ? t = π 170032 ?24 = 裙座和基礎(chǔ)環(huán)外徑間距離為 b = Doi ? Dos4 = 1700 ?11004 = 150mm 兩筋板間基礎(chǔ)環(huán)部分的長度比 bl =150 = max = , Mx = 2 = 1502 = My = = = 故 Ms = Mx = 基礎(chǔ)環(huán)板采用 Q345R 鋼，則其厚度在有筋板時為 δb = √6Ms[?]b= √6 = 取 C2=2mm，再圓整至鋼板系列尺寸，故取基礎(chǔ)環(huán)厚度 δb = 14mm 地腳螺栓設(shè)計(jì) （ 1）地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力按下式計(jì)算 ?B ={ Mw0。 筋板的設(shè)計(jì) （ 1） 筋板的壓應(yīng)力 ?G = Fn1δGl2 式中： ?G為筋板的壓應(yīng)力， MPa； F 為一個地腳螺栓承受的最大拉力， N； F = ?BAbn = 10632 = 104N n1為對應(yīng)一個地腳螺栓的筋板個數(shù)； l2為筋板寬度， mm； δG為筋板厚度， mm； 故 ?G = Fn1δGl2= 104224190 = （ 2） 筋板的許用應(yīng)力 A λ 為細(xì)長比，按下式計(jì)算，且不大于 250 λ = lk為筋板長度， mm； i 為慣性半徑，對長方形截面的筋板取 ， mm； λ = = 24 = B λ c為臨界細(xì)長比，按下式計(jì)算 λ c = √ π2E[?]G 式中： E 為筋板材料的彈性模量， MPa，由于筋板材料選用 Q345，在 20℃常溫下 E= 105； [?]G為筋板的許用應(yīng)力， MPa，取 [?]G = 189MPa λ c = √ π2E[?]G = √π2 105 189 = 故 λ λ c 筋板的許用應(yīng)力公式為 [?]c =[1? (λλc)2][?]Gγ 式中： γ為系數(shù)， γ = + 23(λλc)2= + 23 ( )2= 故 [?]c = [1。 塔頂?shù)踔倪x擇與設(shè)計(jì) 在確定完了塔體的質(zhì)量之后，為其選擇相應(yīng)的吊耳吊住。 吊耳的選擇和設(shè)計(jì) 吊耳的選擇主要取決于吊裝質(zhì)量和設(shè)備重心，可分為頂部板式吊耳，側(cè)壁板式吊耳和軸式吊耳。 綜上所述，此次設(shè)計(jì)采用截錐式液體再分布器， Di = 1400mm， D1 = ~，α = 35~45176。 人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。 平臺下的地面往往是通道，所以底層平臺的凈空高度不應(yīng)小于 米。 其具體參數(shù)為 DN=1400mm， D=1560mm， D1=1515mm， D2=1476mm， D3=1456mm，D4=1453mm， δ = 72， H=270， δt = 16， a=21， a1=18， d=27mm，螺栓 M24 數(shù)量為 60個。 因?yàn)樗纤_孔徑公稱直徑的范圍在 216。吊耳選擇了 AXA 型吊耳。選擇了吊柱以及吊耳。 管法蘭連接面選擇 目前，中國管法蘭標(biāo)準(zhǔn)較多，主要有國際標(biāo)準(zhǔn) GB9112~9125《鋼制管法蘭》，機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T74~90《管路法蘭和墊片》以及化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG20592~20635《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》等。 選擇法蘭的主要參數(shù)是公稱壓力和公稱直徑。 平臺及扶梯 操作平臺應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔?、液面?jì)等 需要經(jīng)常檢修和操作的地方。但應(yīng)設(shè)置在最高液面之上，避免液體淹沒氣體通道。噴灑外圈距塔壁 x=70~100mm，噴頭高度 H = ~1Di，小孔直徑 d0=3~10mm。由 于所給出的吊柱的起吊重量G=1000kg，懸臂長度為 S=1200mm，在上述系列范圍內(nèi)。100)402:4(140。 （ 2）地腳螺栓的螺紋小徑可按下式計(jì)算 d1 = √ 4?BAbπn[?]bt+C2 式中： d1為地腳螺栓螺紋小徑， mm； 2C 為地腳螺栓腐蝕裕量， mm，根據(jù) JB4710 取 3mm； n為地腳螺栓個數(shù)，一般取 4 的倍數(shù)， n=32； 由于地腳螺栓座選 Q345R 為制造材料，故 [?]bt = 189MPa d1 = √4?BAbπn[?]bt+ C2 = √4 106π 32 189 +3 = 故 M76 6 的螺栓滿足要求。0Zb 式中： Zb為基礎(chǔ)環(huán)截面系數(shù)， mm3； Zb = π(Dob4 ?Dib4 )32Dob = (17004 ?11004)32 1700 = 108mm3 Ab為基礎(chǔ)環(huán)截面積， mm2； Ab = π4 (Dob2 ? Dib2 ) Ab = π4(Dob2 ? Dib2 )= π4(17002 ? 11002) = 106mm2 因此 ?bmax1 = m0gAb + Mmax0?0Zb = 106 + 108= B 水壓試驗(yàn) 因此 ?bmax2 = mmaxgAb + ?0:MeZb = 106 + 108 = 以上應(yīng)力均小于各種標(biāo)號混凝土的壓應(yīng)力許用值 4MPa，滿足強(qiáng)度要求。 本章總結(jié) 在這一章主要做了強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算。J為對接焊縫處的垂直地震力， N；僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時計(jì)入此項(xiàng)； Dit為裙座頂截面的內(nèi)直徑， mm； MmaxJ。 采用對接型式接頭時，裙座筒體外與塔體下封頭外徑相等，焊縫必須采用全熔透的連接續(xù)焊，且與塔釜封頭的外壁圓滑過渡。h為 h?h截面的最大處彎矩 m0h。 （ 2）液壓試驗(yàn)時組合應(yīng)力校核 1cosβ(。 塔底Ⅱ Ⅱ截面抗拉強(qiáng)度校核： ?max = ?1 ? ?2 + ?3 ≤ K[?]t? ?max = ? + = ≤ 189 = 該截面滿足抗拉強(qiáng)度要求。FvⅠ 。Ⅰ = Pi li2+ Pi:1 (li +li:12 )+Pi:2(li + li:1 +li:22 ) +? 塔設(shè)備地截面 00 處的風(fēng)彎矩 Mw0。計(jì)算時，通常將其折算成靜載荷，即在靜力的基礎(chǔ)上考慮與動力有關(guān)的折算系數(shù)，稱為風(fēng)振系數(shù)。Ⅰ = Ⅰ 。i (i = 1,2……n) 式中， h為計(jì)算截面距地面的高度， mm。0 表為求解處置地震力表 塔段號 1 2 3 垂直地震影響系數(shù)α???????? α???????? = ?????? = = 操作質(zhì)量 m0， kg 當(dāng)量質(zhì)量 m????， kg m????== = 底截面處垂直地震力F??0。 計(jì)算垂直地震力的方法主要有以下三種： 靜力法； 反應(yīng)譜法； 利用水平地震反應(yīng)譜采用等效重力載荷進(jìn)行計(jì)算。由于此次設(shè)計(jì)的填料塔為等厚等直徑填料塔，為了在簡化的同時又得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果，一般將塔沿高度分為 6~8 段，并將其每段質(zhì)量載荷計(jì)算在設(shè)計(jì)中。材料 Q345R 密度為 103kg/m3，采用對接接頭 故 mq = π4( ? ) 103 = 封頭質(zhì)量：查 JB47462020 表 EHA 橢圓形封頭質(zhì)量得 m 封 =，上下共兩個 mf = 2 = 所以 m01 = mt +mq +mf = + + = 內(nèi)件質(zhì)量 填料層總重 陶瓷矩鞍環(huán)的堆積密度 ρp (kgm3)：單位體積填料的質(zhì)量。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，主要對封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，封頭選擇標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭。 h2min = {√dδnt = √482 9 = 取其中較小值，故 h2 = 。pc= 2522115。 再生氣進(jìn)口補(bǔ)強(qiáng) A 開孔位于筒體 下 部，筒體的計(jì)算厚度 δ = ， δn = 4mm B 開孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A 計(jì)算強(qiáng)度消弱系數(shù)： fr = [σ]nt[σ]r = 115189 = 接管有效厚度： δet = δnst ? C = ?1 = 開孔直徑： d = di +2c = 300 +2 1 = 302mm 開孔補(bǔ)強(qiáng)面積 A： A = dδ+ 2δδet(1?fr) = 302 + 2 (1 ?) = C 有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 有效補(bǔ)強(qiáng)寬度： Bmax = { 2d = 2 302 = 604mmd+ 2δn + 2δnt = 302+ 2 4+ 2 = 325mm 取其中較大值，故 B=604mm 有效高度： h1min = {√dδnt = √302 = 取其中較小值，故 h1 = 。 允許不 另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑 根據(jù) GB1502020 規(guī)定，對于不另行補(bǔ)強(qiáng)的最大開孔直徑要求如下： 設(shè)計(jì)壓力小于或等于 ； 兩相鄰開孔中心的間距（對曲面間距以弧長計(jì)算）應(yīng)不小于兩孔直徑之和；對于 3 個或以上相鄰開孔，任意兩孔中心的間距（對曲面間距弧長計(jì)算）應(yīng)不小于該兩孔直徑之和的 倍； 接管外徑小于或等于 89mm； 接管壁厚滿足表 61 要求，表中接管壁厚的腐蝕裕量為 1mm，需要加大腐蝕裕量時，應(yīng)相應(yīng)增加壁厚； 開孔不得位于 A、 B 類焊接街頭上； 鋼材的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度下限值 Rm≥ 540MPa 時，接管與殼體的連接宜采用全焊透的結(jié)構(gòu)型式。焊接接頭可采用對接形式或搭接形式。并且裙座所 耗費(fèi)材料對整個塔而言不多，提高它的用材要求，在經(jīng)濟(jì)上不會造成太多的費(fèi)用。圓整得 δn = 4mm。 封頭類型的確定 由于設(shè)計(jì)壓力為 ，屬低壓容器，設(shè)計(jì)溫度為 100℃ ，故在滿足工藝條件前提下，比較封頭的制造難以程度、消耗材料情況、工藝上的合理性確定上下均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。=。角。 填料選取金屬矩鞍環(huán)，矩鞍環(huán)填料的尺寸與塔徑之比 dDi 115，由塔徑 1400，得d，查表 12319，選取公稱直徑為 50mm的金屬矩鞍環(huán)。而后再進(jìn)行初始的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。細(xì)高塔形的應(yīng)選用圓錐形裙座，同時考慮塔體與裙座的焊接形式。 塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塔設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括塔體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和塔內(nèi)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 塔體是塔設(shè)備的外殼，是由三段等直徑、等壁厚的圓筒和作為頭蓋和底蓋的橢圓形封頭及連接 三段筒體的法蘭組成；填料是進(jìn)行傳質(zhì)的主要部件；塔體支座是塔體安放到基礎(chǔ)上的連接部分，他必須保證塔體坐落在確定的位置上進(jìn)行正常的工作；除沫器用于捕集夾帶在氣流中的液滴；塔設(shè)備中的接管是用以連接工藝管路，把塔設(shè)備與相關(guān)設(shè)備 連成系統(tǒng)；人孔和手孔一般都是為了安裝檢修和檢查的需要而設(shè)置的；吊耳和吊柱分別是為了運(yùn)輸安裝，及塔內(nèi)件的運(yùn)送。通過計(jì)算得出強(qiáng)度和穩(wěn)定性都符合要求。塔設(shè)備是生產(chǎn)過程中一種重要的單元操作設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于化工、煉油、醫(yī)藥、食品及環(huán)境保護(hù)等工業(yè)部門。 關(guān)鍵詞：填料塔；銅氨液；再生氣；壓力容器； Fluent Design of Cuprammonia and Resurgent gases Reflux Column Abstrac