【導讀】本科課程設計說明書。乙醇-水浮閥精餾塔設計。學院機械工程學院。專業(yè)過程裝備與控制工程。指導教師唐委校宋清華。山東大學課程設計（論文）成績評定表。學院：機械工程學院專業(yè)：過程裝備與控制工程年級：2020級

　　

【正文】 ? ? ? ? ? ?， 4 0 . 7 1 . 7 3 5 0 1 . 0 6 5 2 . 9 1 6 6 4 3 7PN? ? ? ? ? ? ?， 5 0 . 7 1 . 7 3 5 0 1 . 1 8 5 . 3 5 2 . 9 0 3 7 5 3 3? ? ? ? ? ? ?。 隨 風向風振 塔 的高徑比 17350 151600iHD ? ? ?， 且 30Hm? ，因此， 不再考慮隨風向風陣的影響。 風載荷計算 數(shù)據(jù) 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 21 將 上述 計算 結果列于 表 44： 表 44 風載荷計算數(shù)據(jù) 塔段號 1 2 3 4 5 q0 350Pa K1 K2i K4 0 0 fi Dei/m Pi/N 1131 1131 6073 6437 7633 風彎矩 塔體危險截面包括： 00 截面 （ 裙座底部 截 面）， II 截面（ 裙座檢查孔中心所在截面） ， IIII 截面（ 裙座與筒體焊接處 截面 ） 。 00 截面： 0 0 31 2 41 2 1 3 1 2 4 1 2 382 2 2 2 2 .0 3 1 0wll l lM P P l P l l P l l lN m m??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? II 截面： 31 2 41 2 1 3 1 2 4 1 2 382 2 2 2 1 10wll l lM P P l P l l P l l lN m m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ???? ? ? IIII 截面： 31 2 4w 1 2 1 3 1 2 4 1 2 38ll l lM = P + P l + + P l + l + + P l + l + l +2 2 2 2 = 0 10 N m?? ???? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ????? ? ? ?? ? ? ???? ? ? ????? 地震載荷 水平地震力 第 k 段塔節(jié) 重心 處 產(chǎn)生的相當于第一振型的水平地震力 ， 1 1 1k k kF m g??? 。 （ 1） 綜合影響 系數(shù) 取 ? 。 （ 2） 地震影響系數(shù) 取 設計地震分組第 二 組 ， 場地土類型 II，查 《 化工設備設計手冊》表 114，場地土 特征周期值 ? ， ??， 查地震影響系數(shù)圖 ， 此 位于曲線下降段 ； 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 22 地震影響系數(shù) ， g1 2 max1T= T ?? ? ???????； 地震烈度 8，地震影響系數(shù) 的 最大值 max ? ? ； 取塔的 阻尼比 ， 1 ?? ； 衰減指數(shù)， 0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 0 10 . 9 0 . 9 0 . 9 7 80 . 5 0 . 5 0 . 0 1?? ???? ? ? ? ???； 阻尼 調(diào)整系數(shù) ， 12 0 . 0 5 0 . 0 5 0 . 0 11 1 1 . 5 1 90 . 0 6 1 . 7 0 . 0 6 1 . 7 0 . 0 1?? ?? ?? ? ? ? ?? ? ?； 故， 地震影響系數(shù) ： 0. 97 8g1 2 m a x1T = = 1. 51 9 0. 16 = 0. 19 5T 0. 50?? ? ??? ?? ???? ??????。 （ 3） 對應 第一振型的振型參與系數(shù) 對應 第一振型的振型參與系數(shù) ，51 .5 1 .51 .511 5310 .0 2 3 5k i iikkiiih m hhmh? ??????； 1 . 5 1 . 51 1 10. 02 35 0. 02 35 0. 5 0. 00 83h? ? ? ? ?， 1 . 5 1 . 51 2 20. 02 35 0. 02 35 1. 5 0. 04 32h? ? ? ? ?， 1 . 5 1 . 51 3 30. 02 35 0. 02 35 4. 5 0. 22 43h? ? ? ? ?， 1 . 5 1 . 51 4 40. 02 35 0. 02 35 9. 5 0. 68 81h? ? ? ? ?， 1 . 5 1 . 51 5 50 . 0 2 3 5 0 . 0 2 3 5 1 . 4 5 1 . 2 9 7 5h? ? ? ? ?； （ 4） 各段 重心 處產(chǎn)生的相當于第一振型的水平地震力： 1 1 1 1 1 1 0 . 9 5 0 . 0 0 8 3 1 0 4 9 . 6 9 . 8 1 1 6F m g N??? ? ? ? ? ?， 1 2 1 1 2 2 0 . 9 5 0 . 0 4 3 2 1 0 4 9 . 6 9 . 8 1 8 7F m g N??? ? ? ? ? ?， 1 3 1 1 3 3 0 . 1 9 5 0 . 2 2 4 3 7 6 5 5 . 9 9 . 8 1 3 2 8 5F m g N??? ? ? ? ? ?， 1 4 1 1 4 4 0 . 1 9 5 0 . 6 8 8 1 7 6 5 5 . 9 9 . 8 1 1 0 8 6 4F m g N??? ? ? ? ? ?， 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 23 1 5 1 1 5 5 0 . 1 9 5 1 . 2 9 7 5 1 6 6 . 8 9 . 8 1 2 0 2 7 0F m g N??? ? ? ? ? ?。 垂直地震力 地 震烈度為 8 級， 應 考慮垂直地震力。 在地面垂直運動下， 對于 多質(zhì)點系， 塔設備底部截面上的垂直地震，00 maxV V eqF a m g? ? ； 垂直地震影響系數(shù)最大值 ， m a x m a x0 . 6 5 0 . 6 5 0 . 1 6 0 . 1 0 4Vaa? ? ? ?； 塔的當量質(zhì)量 ， 取 00 .7 5 0 .7 5 2 6 1 7 1 .6 1 9 6 2 8 .7eqm m k g? ? ? ?； 00vF = 0 . 1 0 4 1 9 6 2 8 . 7 9 . 8 1 = 2 0 0 2 6 N??； 塔 任意質(zhì)量中心 i處的垂直地震力 ， ? ?0 0iiv i vnkkk= 1mhF = F i= 1 , 2 , 3 , 4 , 5mh?； 5k k k k 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5k= 1 k= 1m h m h 23 33 75 .7n m h m h m h m h m h? ? ? ? ? ? ??? ， 0 0v5kkk=1mh?? ； 各段垂直 地震 ： v 1 1 1F 0 .0 8 8 1 4 6 .3 4m h N??， v 2 2 2F 0 .0 8 8 1 1 9 8 .5 4m h N??， v 3 3 3F 0 .0 8 8 1 2 8 8 0 .8 8m h N??， v 4 4 4F 0 .0 8 8 1 6 5 6 3 .6 1m h N??， v 5 5 5F 0 .0 8 8 1 9 7 9 3 .9 9m h N??。 地震彎矩 （ 1） 00 截面 00 截面 地震彎矩 ： 0 0 8E 1 016M = m gH = 10 N m m35 ? ?? （ 2） II 截面 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 24 II 截面 地震彎矩 ： ? ? 3 . 5 2 . 5 3 . 510E 88 m gM = 1 0 H 1 4 h H 4 h175H = 3 .6 5 1 0 N m m??? ???? （ 3） IIII 截面 IIII 截面 地震彎矩 ： ? ? 3 . 5 2 . 5 3 . 510E 2 . 588 m gM = 1 0 H 1 4 h H + 4 h175H = 3 10 N m m??? ?? ??? 偏心載荷 取 偏心距 1000el mm? ， 6eeM = m g l = 1 0 0 0 9 . 8 1 1 0 0 0 = 9 . 8 1 1 0 N m me ? ? ? ?。 計算 截面處載荷 將上述各截面 處的載荷計算結果列于 表 45： 表 45 計算 截面 處載荷 截 面 風彎矩 地震彎矩 偏心彎矩 00 10 N mm?? 10 N mm?? 10 N mm?? II 10 N mm?? 10 N mm?? IIII 10 N mm?? 10 N mm?? 最大彎矩 正常 操作或停工 檢修 工況 計算 截面處 最大 彎矩 ，m a xM 0 .2 5WeE W eMMM M M??? ? ???（ 取其中較大值 ） 。 （ 1） 00 截面 0 0 800m a x 0 0 0 0 82 . 1 3 1 00 . 2 5 4 . 6 2 1 0WeE w eM M N m mM M M M N m m? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??； 0 0 8m a x 4. 62 10M N m m? ? ?（地震彎矩控制） 。 （ 2） II 截面 8 81 . 9 1 1 00 . 2 5 3 . 8 8 1 0WeWE W eM M N m mM M M M N m m????? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? 8m a x 8 10M N m m?? ? ? ?（地震彎矩控制） （ 3） IIII 截面處的最大彎矩 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 25 8 81 . 7 0 1 00 . 2 5 3 . 8 3 1 0WeE W eM M N m mM M M N m m?? ???? ?? ?? ??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 8m a x 3. 83 10M N m m?? ?? ? ? ?（地震彎矩控制） 液 壓試驗 取最大 彎矩 ， m ax weM M M??； 液 壓試驗時 ， 各截面最大彎矩： 0 0 0 0 8m a x W8m a x W8m a x W 10 m 10 m 10 meI I I IeII II II IIeM M M N mM M M N mM M M N m??????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? 將上述 計算結果列于 表 46： 表 46 最大彎矩 工況 00 截面 II 截面 IIII 截面 正常 操作及停工檢修 10 N mm?? 10 N mm?? 10 N mm?? 液壓試驗 10 N mm?? 10 N mm?? 10 N mm?? 筒體強度及穩(wěn)定性校核 操作工況 筒體軸向應力 由內(nèi)壓引起的軸向應力 ， 1 i 1600 4 M P a? ??? ?? ?? ? ??； 由重力和垂直地震力引起的軸向應力 ： 0v2 iFiemgD? ???? ???? ?? ?? ???? ； IIII 截面 以上塔設備承受的質(zhì)量 0 3 4 5 24076m m m m kg?? ?? ? ? ? ?， IIII 截面 以上塔設備 所受 垂直地震力 345 19890II IIV V V VF F F F N? ? ? ? ?； 0v2 iF ( 8 .2 4 0 .6 9 )iemg M P aD? ???? ???? ?? ?? ???? ? ?； 最大彎矩引起的軸向應力 ： 乙醇 水浮閥精餾塔設計計算說明書 26 m a x3 2i3 3 .34 ieM M P aD? ? ??? ???? ?? ??。 軸向壓應力校核 軸向 許用 壓應力 ， ? ? []tcrKKB??? ?? ??（取其中 較小者） ； 4ie 94 94 = = = 10 R / 80 0? ? ?， 查標注 GB150《 固定式壓力容器》圖 64，得 B=89MPa ； ? ? [] 1 1 0 .4tcr K M p aKB ??? ????? ； 最大組合壓應力 ，23 4 2 .2 3 M P assII II II II+=； [ ]23 c