【導(dǎo)讀】，塔徑1400mm，塔高，填料塔，填料段：1。塔設(shè)備是生產(chǎn)過(guò)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(mén)。首先考慮到工藝條件等因素，塔體的材料選用了Q345R。和穩(wěn)定性校核，計(jì)算了質(zhì)量載荷，塔的自振周期、地震載荷與地震彎矩、風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩。進(jìn)行了圓筒軸向應(yīng)力校核和裙座軸向應(yīng)力校核。通過(guò)計(jì)算得出強(qiáng)度和穩(wěn)定性都符合要求。最后利用Fluent軟件對(duì)該回流塔進(jìn)行上段液體流動(dòng)分析，檢驗(yàn)回流塔上段。液體流動(dòng)是否滿(mǎn)足均勻分布要求。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)；裝，及塔內(nèi)件的運(yùn)送。形裙座，同時(shí)考慮塔體與裙座的焊接形式。液體沿填料層下流時(shí)，往往有逐漸靠塔壁方向集中的趨勢(shì)。因此每隔一定距離必須設(shè)置液體再分配裝置，以克服此現(xiàn)象。材料選擇力求經(jīng)濟(jì)合理又能滿(mǎn)足性能要求。而后再進(jìn)行初始的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 ?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(hào)混凝土的壓應(yīng)力許用值 4MPa，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 （ 3）基礎(chǔ)環(huán)板厚度計(jì)算 由于塔徑較大，為安全起見(jiàn)，裙座采用加筋板結(jié)構(gòu)，取筋板厚度 24mm，由 32 個(gè)均布地腳螺栓固定。 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(duì)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(zhǎng)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(shí)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。0 +MeZb ?mmingAbME0。0 +。0 + MeZb ?m0g? Fv0。0Ab取其中較大值 式中： ?B為地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力， MPa； Ab為基礎(chǔ)環(huán)面積， mm2； Zb為基礎(chǔ)環(huán)的截面系數(shù)， mm3； ?B = {108108 ?106 = 108:108108 ?。106 = 取其中較大值 故 ?B = 由于 ?B 0，所以塔器必須設(shè)置地腳螺栓。 （ 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(gè)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(mǎn)足要求。 選用 M76 6 規(guī)格螺栓 32 個(gè)。 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(gè)地腳螺栓承受的最大拉力， N； F = ?BAbn = 10632 = 104N n1為對(duì)應(yīng)一個(gè)地腳螺栓的筋板個(gè)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(zhǎng)比，按下式計(jì)算，且不大于 250 λ = lk為筋板長(zhǎng)度， mm； i 為慣性半徑，對(duì)長(zhǎng)方形截面的筋板取 ， mm； λ = = 24 = B λ c為臨界細(xì)長(zhǎng)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。(λλc)2][σ]Gγ =[1。( )2]189 = 因此 [?]c [?]G 故筋板符合校核要求。 蓋板的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用環(huán)形蓋板且有墊板 故環(huán)形蓋板的最大應(yīng)力按下式計(jì)算 ?Z = 3Fl34(l2 ?d3)δc2 +4(l4 ? d2)δZ2 式中： ?Z為蓋板的最大應(yīng)力， MPa； d2為墊板上的地腳螺栓孔直徑， mm，取 d2 = 79mm d3為蓋板上地腳螺栓孔直徑， mm，取 d3 = 100mm l2為筋板寬度， mm，取 l2 = 190mm l3為筋板內(nèi)側(cè)間距， mm，取 l3 = 135mm l4為墊板寬度， mm，取 l4 = 140mm δc為蓋板厚度， mm，取 δc = 40m δZ為墊板厚度， mm，取 δZ = 26mm ?Z = 3Fl34(l2。d3)δc2:4(l4。d2)δZ2= 31041354(190。100)402:4(140。79)262= 故 ?Z [?Z] = 189MPa 因此蓋板滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 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。 對(duì)于安裝在室外無(wú)框架的整體塔，應(yīng)考慮安裝和檢修時(shí)起吊塔臺(tái)及其他附件的方便，所以常在塔頂安裝可轉(zhuǎn)動(dòng)的吊柱。吊柱的吊鉤與塔頂之間的距離，一般為 1000mm 以上，手柄至操作平臺(tái)之間的距離，一般為 1200~1500 之間。這里取 1200mm。 吊柱設(shè)置方位應(yīng)考慮吊柱中心線與人孔中心線間有合適的夾角，使人站在平臺(tái)上能操縱手柄轉(zhuǎn)動(dòng)吊柱管，將吊鉤的垂直中心線轉(zhuǎn)到人孔附近，以便從人孔裝入或取出塔內(nèi)件。 文獻(xiàn)已經(jīng)給出了塔頂?shù)踔南盗校?dāng)所設(shè)計(jì)吊柱的吊重及 S、 L 參數(shù)在上述系列的范圍內(nèi)，即可直接選用標(biāo)準(zhǔn)的塔頂?shù)踔?，不必設(shè)計(jì)計(jì)算。由 于所給出的吊柱的起吊重量G=1000kg，懸臂長(zhǎng)度為 S=1200mm，在上述系列范圍內(nèi)。 由 HG/T216392020 摘錄系列尺寸表相應(yīng)參數(shù)： ?δ = 219 10， L=3400mm，H=1000mm， R=935mm， e=300mm。 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。 由于此次塔體重量較重，故選用 AXA 型吊耳。 吊耳公稱(chēng)直徑 250mm，單個(gè)吊耳吊重 ~30t， D0=273， D1=510， D2=400， L=150，S=16mm。 填料塔內(nèi)件設(shè)計(jì) 總體結(jié)構(gòu) 填料塔主要有塔體、液體分布器、液體再分布器、填料、氣體分布器、裙座、除沫器、接管、人孔和手孔、吊耳和吊柱及其他附件組成。此章主要選取和塔體設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)的一系列內(nèi)件。 液體分布器 液體分布器選用蓮蓬頭式噴灑器，噴頭直徑 d = 13~15Di，噴灑角≤ 80176。，噴灑外圈距塔壁 x=70~100mm，噴頭高度 H = ~1Di，小孔直徑 d0=3~10mm。 液體再分布器 液體再分布器選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固可靠、便于安裝、能承受住氣、液流體的沖擊的集液再分配 錐。 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。，且此次設(shè)計(jì)中填料未分段，故截錐式液體再分布器如圖所示。 填料支撐板 填料支撐板選用柵板結(jié)構(gòu)。 除沫器 除沫器參照 HGT21586 選用抽屜式絲網(wǎng)除沫器， Di = 1400mm， H=100mm，H1=160mm，分塊數(shù) N=2。 設(shè)備接管 排液管 排液管一般設(shè)置在底部封頭處，通過(guò)裙座上的通道管引導(dǎo)裙座外部。 進(jìn)氣管 進(jìn)氣管的裝配位置由工藝條件確定。但應(yīng)設(shè)置在最高液面之上，避免液體淹沒(méi)氣體通道。本次設(shè)計(jì)選用雙列葉片式氣體分布器作為氣體分布器。 人孔 人孔是安裝或檢修人員進(jìn)出塔器的唯一通道。人孔的設(shè)置應(yīng)便于人員出入填料層。人孔的選擇應(yīng)考慮設(shè)計(jì)壓力，試驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)溫度，物料特性及安裝環(huán)境等因素。人孔法蘭的密封面形式及墊片用材料，一般與塔的接管法蘭相同。操作溫度高于 350℃時(shí)，應(yīng)采用對(duì)焊法蘭人孔。此次設(shè)計(jì)的填料塔全高為 7m，故設(shè)置一個(gè)常壓人孔。 平臺(tái)及扶梯 操作平臺(tái)應(yīng)設(shè)置在人孔、手孔、塔頂?shù)踔⒁好嬗?jì)等 需要經(jīng)常檢修和操作的地方。操作平臺(tái)應(yīng)布置在檢修時(shí)不需要另外設(shè)置腳手架和纜索的地方。 平臺(tái)下的地面往往是通道，所以底層平臺(tái)的凈空高度不應(yīng)小于 米。各層平臺(tái)之間的最小間距也不得小于 米，若無(wú)特殊要求，層間距也不應(yīng)大于 米。 操作平臺(tái)的寬度應(yīng)根據(jù)檢修需要而定，一般為 米 ~ 米，最小不得小于 米。當(dāng)平臺(tái)設(shè)在手孔或檢修人孔附近時(shí)，凈寬不小于 米。 法蘭連接設(shè)計(jì) 容器法蘭的選取 壓力容器法蘭分類(lèi)如下圖： 為了簡(jiǎn)化計(jì)算、降低成本、增加互換性，世界各國(guó)都制定了一系列法蘭標(biāo)準(zhǔn) 。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。 選擇法蘭的主要參數(shù)是公稱(chēng)壓力和公稱(chēng)直徑。根據(jù)設(shè)計(jì)壓力 ，設(shè)計(jì)溫度 100℃，圓筒直徑 1406mm，查 JB/T4702《乙型平焊法蘭》選用乙型平焊法蘭凹凸密封面PN=， DN=1400mm的容器法蘭。 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(gè)。 接管及孔徑 表 將此次塔設(shè)計(jì)的主要接管及其公稱(chēng)直徑、壁厚、材料等參數(shù)通過(guò)表格形式列舉出來(lái)。 按照一般直管選用方法， DN≤ 80mm 的管子伸出長(zhǎng)一般選擇 150mm，管徑處于80mmDN≤ 250mm 的直管一般伸出長(zhǎng)為 200mm。 DN250mm 的直管則由實(shí)際工藝確定。 回流管與液體進(jìn)料管應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：液體不直接接觸塔填料區(qū)；盡量使液體均勻分布；接管安裝高度應(yīng)不妨礙液體分布器上端液體流動(dòng)；液體內(nèi)含有氣體時(shí)，應(yīng)設(shè)法派出；管內(nèi)的允許流速一般不超過(guò) 到 。 管法蘭連接設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn)管法蘭的選用應(yīng)根據(jù)容器 或管道公稱(chēng)直徑、公稱(chēng)壓力、工作溫度、工作介質(zhì)特性以及法蘭材料進(jìn)行選用。 管法蘭連接面選擇 目前，中國(guó)管法蘭標(biāo)準(zhǔn)較多，主要有國(guó)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?？紤]到 HG20592~20635 管法蘭標(biāo)準(zhǔn)系列的適用范圍廣、材料品種齊全，在選用管法蘭時(shí)優(yōu)先采用該標(biāo)準(zhǔn)。 因?yàn)樗纤_(kāi)孔徑公稱(chēng)直徑的范圍在 216。15~216。600 之間，設(shè)計(jì)壓力為 ，設(shè)計(jì)溫度為 100℃，法蘭材料為 Q345R。參照中華人民共和國(guó)化學(xué)工業(yè)部《 HG20592~206352020鋼制法蘭》，選擇 板式平焊鋼制管法蘭鋼管法蘭，連接面形式選擇全平面。 連接尺寸 符號(hào) 公稱(chēng)尺寸DN，mm 管子外徑D1，mm 法蘭外徑D 螺栓孔中心圓直徑 K 螺栓孔直徑 L 螺栓孔數(shù)量 n 螺紋T? 法蘭厚度 C 法蘭內(nèi)徑B1 破口寬度 b 法蘭理論重量 A 200 219 320 280 18 8 M16 22 222 0 B 300 325 440 395 22 12 M20 24 328 0 c 250 273 375 335 18 12 M16 24 276 0 d 200 219 320 280 18 8 M16 22 222 0 e 200 219 320 280 18 8 M16 22 222 0 f 450 480 595 550 22 16 M20 30 485 0 本章總結(jié) 在本章中主要做了零部件的設(shè)計(jì)和選用。其中基礎(chǔ)環(huán)厚度為 δb = 14mm，地腳螺栓的規(guī)格為 M76 6，個(gè)數(shù)為 32 個(gè)。選擇了吊柱以及吊耳。塔頂?shù)踔钠鸬踔亓?G=1000kg，懸臂長(zhǎng)度為 S=1200mm。吊耳選擇了 AXA 型吊耳。還對(duì)填料塔的內(nèi)件進(jìn)行了選擇，有液體分布器、液體再分布器、填料、填料支撐板、除沫器、設(shè)備接管、設(shè)備接管還分為進(jìn)液管、出液管、進(jìn)氣管、出氣管等。最后還對(duì)法蘭和平臺(tái)及扶梯進(jìn)行了選擇。 結(jié)論 經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我通過(guò)利用已知的設(shè)計(jì)參數(shù)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)銅氨液、再生氣回流塔，在此期間遇到了許多困難，但都通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料并反復(fù)與指導(dǎo)老師及同學(xué)交流克服并解決掉了，使我對(duì)化工機(jī)械設(shè)備，尤其是塔設(shè)備方面有了進(jìn)一步的了解，對(duì)設(shè)計(jì)所需要的標(biāo)準(zhǔn)有了較強(qiáng)的認(rèn)識(shí)，不足