【正文】 第三章 塔體設(shè)計(jì)計(jì)算符號(hào)說明：基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm2 （基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)）：基礎(chǔ)環(huán)截面系數(shù)，mm2 ：混凝土基礎(chǔ)上的最大壓應(yīng)力，MPa ：基礎(chǔ)環(huán)厚度，mm ：基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力，MPa ：計(jì)算力矩， ：塔器的最小質(zhì)量，kg ：塔器底部00截面的地震彎矩， ：地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力，MPa ：地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa ：地腳螺栓螺紋根徑，mm ：地腳螺栓個(gè)數(shù) ：地腳螺栓腐蝕余量，mm 設(shè)計(jì)條件塔體內(nèi)直徑 塔高近似取 設(shè)置地區(qū)基本風(fēng)壓 N/m2 ；地震設(shè)防烈度為8度；近震；Ⅲ類場(chǎng)地土；地面粗糙度為A類；介質(zhì)密度1200Kg/m3塔外保溫層厚度為100mm；保溫材料的密度為110kg/m3筒體，封頭材料選用0Cr18Ni9,16MnR裙座材料選用Q235B，塔體與封頭C=2mm；裙座C=2mm 設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算塔體與裙座質(zhì)量 kg內(nèi)件質(zhì)量 kg保溫層質(zhì)量 kg物料質(zhì)量 kg附屬件質(zhì)量 kg充水質(zhì)量 kg偏水質(zhì)量 kg容器的操作質(zhì)量 kg塔段011223344頂塔段長(zhǎng)度/mm1160393550005000700026009000114001140016000____________1001350____300382382536____340081178103663806702240285028503990327045548324425137021876各塔段最小質(zhì)量/kg327011540146321473221876全塔操作質(zhì)量/kg全塔最小質(zhì)量/kg 風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩計(jì)算 風(fēng)載荷塔段號(hào)12345，mm116039355000500070001,50050050050050064526452685268004148283210339209392974237700 各計(jì)算段的水平風(fēng)力根據(jù)JB/T47102005《鋼制塔式容器》式817計(jì)算： 式中：：水平風(fēng)力，N ：基本風(fēng)壓值 查GB50009得呼市地區(qū)基本風(fēng)壓值 ：塔體體形系數(shù) 取 ：計(jì)算各段風(fēng)振系數(shù) ：脈動(dòng)增大系數(shù)，由 查[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表164內(nèi)插法求得 ：體形系數(shù) 可由[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表 166內(nèi)插法求得 ：脈動(dòng)影響系數(shù) 可由[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表165內(nèi)插法求得 ：各計(jì)算段長(zhǎng)度 ：風(fēng)壓高度變化系數(shù) 可由[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表167內(nèi)插法求得 ：塔式容器各計(jì)算段有效直徑 mm 籠式扶梯與塔頂管線布置成180176。，各計(jì)算段有效直徑按[鋼制]式818計(jì)算： 式中：：第i段外直徑，mm ：圓筒保溫層厚度，mm ：籠式扶梯當(dāng)量寬度，mm 取 ：操作平臺(tái)當(dāng)量寬度，mm 可由下式求得 自振周期根據(jù)JB/T47102005《鋼制塔式容器》規(guī)定必須考慮高振型影響，等直徑等壁厚塔式容器自振周期根據(jù)[鋼制]式85計(jì)算： 風(fēng)彎矩計(jì)算 00截面風(fēng)彎矩 11截面風(fēng)彎矩 22截面風(fēng)彎矩 地震彎矩計(jì)算 設(shè)備總高度：22095mm 全部操作質(zhì)量： 結(jié)構(gòu)綜合系數(shù)： 重力加速度： 地震影響系數(shù) 查[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表162得：第二組Ⅲ類場(chǎng)地土、近震 查[簡(jiǎn)明手冊(cè)]表162得：設(shè)計(jì)地震烈度8級(jí)時(shí) 則 h任意截面ⅠⅠ距00截面距離mm，則00截面由基本振型引起的地震彎矩為： 11截面由基本振型引起的地震彎矩為： 22截面由基本振型引起的地震彎矩為： 以上計(jì)算的是塔的基本振型的結(jié)果，應(yīng)根據(jù)前三振型分別計(jì)算其水平地震力和地震彎矩，然后根據(jù)振型組合方法確定作用于k質(zhì)點(diǎn)處的最大地震力及地震彎矩，這樣的計(jì)算方法顯然很復(fù)雜，工程上常采用一種簡(jiǎn)化的近似算法，按第一振型的計(jì)算結(jié)果估算地震彎矩，即 則00截面地震彎矩為： 11截面地震彎矩為： 22截面地震彎矩為： 各種載荷引起的軸向應(yīng)力設(shè)計(jì)壓力引起的軸向應(yīng)力 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力00截面： 11截面： 其中 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力： 塔體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核 塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核 塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力發(fā)生在正常操作時(shí)的22截面上 K載荷組合系數(shù) 塔體與裙座的穩(wěn)定性校核 塔體的最大組合軸向壓應(yīng)力發(fā)生在停車的22截面上 B值計(jì)算 查圖165得B=67 MPa 滿足要求 11截面 查圖165得B=68 MPa 裙座材料Q235B 00截面 滿足要求 塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核 水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力 試驗(yàn)壓力和靜液柱引起的環(huán)向應(yīng)力 = = 靜液柱壓力 = = MPa MPa 由試驗(yàn)壓力引起的軸向拉應(yīng)力 MPa 水壓試驗(yàn)時(shí)最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力 MPa 水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核 簡(jiǎn)體環(huán)向應(yīng)力校核 滿足要求 最大組合軸向拉應(yīng)力校核 MPa 滿足要求 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 MPa 滿足要求 吊裝時(shí)應(yīng)力校核 MPa 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) 基礎(chǔ)環(huán)的尺寸 mm mm 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核其中 MPa MPa 基礎(chǔ)環(huán)厚度 按有筋板時(shí)計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)厚度 mm 圓整后取 mm 說明：MPa C=2mm mm 假設(shè)螺栓直徑為M48，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得地腳螺栓長(zhǎng)度L=1250mm 當(dāng) 由表1612查得 取其中較大值，故 mm 地腳螺栓計(jì)算 地腳螺栓的最大拉應(yīng)力 MPa MPa 取大值 故 MPa 地腳螺栓螺紋根徑 選取地腳螺栓個(gè)數(shù) n = 52 mm ，故選52個(gè)M48的地腳螺栓滿足要求。 說明： 地腳螺栓許用應(yīng)力，對(duì)于16MnR取170MPa ；地腳螺栓腐蝕裕量 結(jié) 論本設(shè)計(jì)是針對(duì)氯堿廠堿液濃縮工序中蒸發(fā)需要而設(shè)計(jì)的Ⅳ效蒸發(fā)器。以增加加熱蒸汽利用率和節(jié)能為出發(fā)點(diǎn)，通過強(qiáng)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成了基本的設(shè)計(jì)和工藝要求。原料從進(jìn)料口進(jìn)入蒸發(fā)室，通過循環(huán)管進(jìn)入加熱室加熱，加熱過的原料液再通過循環(huán)管進(jìn)入蒸發(fā)室蒸發(fā)。采用Ⅳ效，增加了蒸汽利用率；采用外加熱式，由于加熱室與分離室分開，這樣不僅便于清洗與更換，而且可以降低蒸發(fā)器的總高度；采用強(qiáng)制循環(huán)，利用外加動(dòng)力（循環(huán)泵）使溶液沿一定方向作高速循環(huán)流動(dòng)，而且循環(huán)速度的大小可通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制，使得傳熱系數(shù)大，對(duì)于粘度較大或易結(jié)晶、結(jié)垢的物料，適應(yīng)性較好。本設(shè)計(jì)同時(shí)采用大換熱面積來提高傳熱率和生產(chǎn)能力，并且大功率循環(huán)泵也提高了液體循環(huán)速度，保證了較高的傳熱系數(shù)并使管子和殼程結(jié)鹽控制在最低。但是本設(shè)計(jì)也有著不足，設(shè)備動(dòng)力消耗大，循環(huán)泵維修工作量大，特別對(duì)泵的密封要求高，而且多效蒸發(fā)操作對(duì)加熱蒸汽的節(jié)省也是有限度的。本次設(shè)計(jì)時(shí)由于時(shí)間倉促，并且設(shè)計(jì)者能力有限，難免有一些漏洞，希望各位老師指出錯(cuò)誤，我將虛心地接受并加以改進(jìn)。參考文獻(xiàn)[1]、GB1501998《鋼制壓力容器》[2]、GB1511999《管殼式換熱器》[3]、GB167491997《壓力容器波形膨脹節(jié)》[4]、丁伯民，黃正林，《化工容器》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社2003[5]、賀匡國，《化工容器及設(shè)備簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社2002[6]、潘家?guī)秹毫θ萜鞑牧鲜褂檬謨?cè)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社2000[7]、鄭津洋，董其伍，《過程設(shè)備設(shè)計(jì)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社2001[8]、劉鴻文，《材料力學(xué)》，北京，高等教育出版社1992[9]、天津大學(xué)化工原理教研室，《化工原理》，天津科學(xué)出版社1987[10]、王志文，《化工容器設(shè)計(jì)》，北京，化學(xué)工業(yè)出版社1990[11]、JB/T47462002，鋼制壓力容器封頭，國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)發(fā)布，20030301 實(shí)施。[12]、HG205922063597，鋼制管法蘭，墊片，緊固件，中華人民共和國化學(xué)工業(yè)部發(fā)布，19980201 實(shí)施。[13]、ASME Boiler amp。 Pressure Vessel Code, Section Ⅷ, Rulers for Construction of Pressure Vessels, Division 1, 2007[14]、 and Application of NonContacting Gas Lubricated Seals for slow speed Services, Lubrication Engineering, July 1999[15]、YUZitoo. 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