【正文】 ；當(dāng)塔徑大于 800mm 時(shí)，能在塔內(nèi)進(jìn)行裝拆，可用分塊式塔盤。根據(jù)要求本設(shè)計(jì)采用分塊式塔盤，且塔盤分塊數(shù)為 5 塊。塔盤結(jié)構(gòu)如圖 31 所示。 塔板結(jié)構(gòu)塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足剛性好、制造安裝方便等要求。塔板結(jié)構(gòu)型式很多，能滿足上述要求達(dá)到廣泛應(yīng)用的，是自身梁式塔板結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中即采用這種塔板。中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 矩形板對(duì)于自身梁式矩形板，梁是由板的一部分彎折而成，梁板構(gòu)成一個(gè)整體，板上一部分載荷由自身梁來(lái)承擔(dān)，自身梁矩形板只有一個(gè)長(zhǎng)邊彎折成梁。兩半過(guò)度部分，有部分低凹平面以便另一塔板的部分放在其上，使兩塔板位于同一平面上。根據(jù)工藝要求，本設(shè)計(jì)采用的是篩板塔，塔板上要布置一定數(shù)目的篩孔。根據(jù)塔徑 、堰寬 ，矩邊寬度取 ，以便裝拆塔板式能340iDm?714dWm?390m進(jìn)入人孔，板的彎折半徑 。R通道板邊擱放在其他塔板上（弧形板或矩形板）的自身梁上，所以通道板無(wú)自身梁，而作成一塊平板。通道板的長(zhǎng)度尺寸同矩形板相同，矩邊寬度尺寸統(tǒng)一取 。如圖42033 所示。圖 31 塔盤結(jié)構(gòu)1—受液盤；2—帶自身梁的塔板；3—降液板；4—通道板；5—緊固件；6—支持板；7—支持圈則塔盤板自身梁尺寸如圖 32 所示:中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè)圖 32 矩形板結(jié)構(gòu)尺寸 通道板圖 33 通道板結(jié)構(gòu)尺寸 弧形板弧形板的一邊作成自身梁，弧邊直徑 ，與塔徑 和 值有關(guān)，m 為弧邊到塔體的Di徑向距離。當(dāng)時(shí) ， ；當(dāng) ＞ 時(shí)， 。20iDm?20?i2030?本設(shè)計(jì)中取 m=20mm， 板的彎折半徑 ，由塔盤的結(jié)構(gòu)與分塊情況可知弧形板4R有三種。具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖 34 所示。矩形板、通道板和弓形板的厚度。碳素鋼取 ，不銹鋼取 ，本設(shè)計(jì)中塔板盤m2m中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè)的材料采用不銹鋼，故塔盤板的厚度為 。2m圖 34 弧形板結(jié)構(gòu)尺寸 受液盤 凹形受液盤為保證降液管出口處液封，在塔盤上設(shè)置受液盤。受液盤有凹形的和平板形的兩種結(jié)構(gòu)。它對(duì)降液板的液封和液體流入塔板的均勻性都有影響。 對(duì)于易聚合的物料，為避免在塔盤上形成死角，應(yīng)采用平型受液盤。當(dāng)液體通過(guò)降液管與受液盤的壓力降大于 25mm 時(shí)，應(yīng)采用凹型受液盤。凹形受液盤對(duì)液體流向有緩沖作用，可降低低塔盤入口處的液峰，使得液流平穩(wěn)，有利于塔盤入口區(qū)更好地鼓泡。凹形受液盤結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是仍被廣泛使用，本設(shè)計(jì)中采用凹形受液盤。凹形受液盤有焊接固定式和可拆式結(jié)構(gòu)之分，本設(shè)計(jì)中采用可拆式受液盤和傾斜可拆式降液板，且為加強(qiáng)受液盤的剛度，在受液盤的下方設(shè)置加強(qiáng)筋板，此時(shí)受液盤的結(jié)構(gòu)如圖 35 所示。受液盤的深度 h 有 、 、 三種，常用的為 。受液盤的厚度與50m1250m50m塔徑有關(guān)，當(dāng)時(shí) ～ ，厚度取 ； ～ 時(shí) ，8iD?44??16iD246m??當(dāng)塔徑 時(shí)，只需開一個(gè)淚孔 。對(duì)于碳素鋼塔盤，受液盤一般取 ，14i?? 235QA?一個(gè)淚孔 。對(duì)于碳素鋼塔盤，受液盤一般取 。本設(shè)計(jì)中受液盤的厚度取0? 23QA?。6m??中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 液封盤在塔最底一層塔盤的降液管末端，設(shè)液封盤，以保證降液板出口處的液封。液封盤材料用 ，液封盤厚度 。235QA?6m??圖 35 凹形受液盤結(jié)構(gòu)1—塔壁；2—降液板；3—塔盤板；4—受液盤；5—筋板； 降液板本設(shè)計(jì)中采用傾斜可拆式降液板。降液板下部彎折段與塔壁接觸的邊線，是一段橢圓弧，下料時(shí)，按塔徑放樣，其結(jié)構(gòu)如圖 36 所示。圖 36 降液板結(jié)構(gòu)尺寸 支持板和支持圈支持板和支持圈厚度一般取 10mm，支持板寬度取 50mm，支持圈寬度取 50mm。材料一中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè)般選用 Q235A 鋼。其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 緊固件結(jié)構(gòu)塔盤的緊固件是組裝分塊式塔盤的連接構(gòu)件，用于塔盤板的分塊及其與支持圈、支持板、受液盤間的連接。其中緊固件有多種形式，如螺栓緊固件、螺紋卡板緊固件、楔卡緊固件等。其中螺栓緊固件用于塔板盤間、塔板與支持圈或支持板間的連接，其有上可拆、下可拆及上下均可拆三種形式；螺紋卡板緊固件主要用于塔盤板與支持板或支持圈的上可拆連接；楔卡緊固件可代替螺紋連接，來(lái)作塔盤緊固件，其不僅不怕銹蝕，也不會(huì)咬死，而且裝拆方便，對(duì)于需經(jīng)常檢修、拆裝或處理強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的塔設(shè)備。本設(shè)計(jì)中塔盤板間的連接采用上下可拆的螺栓緊固件，塔盤板與支持板間的連接采用卡子緊固件。圖 37 上下可拆的螺紋連接上下可拆的螺紋連接如圖 37 所示，這種連接已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，制定有標(biāo)準(zhǔn) JB12201999。它是由雙頭螺柱、橢圓墊片、墊圈和螺母組成，被連接零件的總厚度不得超過(guò)12mm?？ㄗ佑煽ò?、橢圓墊板、圓頭螺栓和螺母組成。卡板與圓頭螺栓焊成一個(gè)整體，點(diǎn)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè)焊時(shí)應(yīng)使螺栓尾部溝槽的方向與卡板的長(zhǎng)度方向平行，以便辨別卡板的方位。當(dāng)擰緊螺母時(shí)，通過(guò)橢圓墊板和卡板，把塔盤板緊固在支持圈上，JB11191999 標(biāo)準(zhǔn)的卡子連接如圖 38 所示。本設(shè)計(jì)中，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可選卡子的高度 H=47mm，卡板規(guī)格為 、 、60am?15 、采用材料為 Q235A；圓頭螺栓的規(guī)格為 、 、1dm?13? 3L02?、 、采用材料為 ；橢圓墊板 、 、材質(zhì) Q350M13Cr21d2.?235A；螺母規(guī)格 。圖 38 卡子結(jié)構(gòu) 塔盤機(jī)械計(jì)算 塔盤的載荷塔盤板的設(shè)計(jì)載荷，應(yīng)取高于溢流堰 50mm 的液柱靜壓，且≥1000Pa 的均布載荷計(jì)算。本設(shè)計(jì)中塔盤板的設(shè)計(jì)載荷計(jì)算如下：板上液柱高 508120Lhm???板上液體密度 397./kg?塔盤上的均布載荷 ?中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 塔盤板的允許撓度塔盤板的允許撓度，應(yīng)根據(jù)工藝及結(jié)構(gòu)的具體條件確定。本設(shè)計(jì)中根據(jù)塔盤的類型來(lái)選取塔盤的允許撓度 ≤ 。[]? 矩形板穩(wěn)定性校核本設(shè)計(jì)中，塔板盤的材料選用碳素鋼，塔盤板的厚度為 、板厚附加量 、2tm?0C?材料彈性模 ，屈服應(yīng)力 ，操作時(shí)的許用應(yīng)力 ，5210EMPa??20sMPa??[]13tMPa?操作時(shí)塔盤板上承受 的均布載荷，檢修時(shí)塔盤板上任意點(diǎn)應(yīng)能承受 1130N 中載荷。 塔盤重量估算塔盤的重量包括矩形板及塔板上緊固件的重量。（1）矩形板重量矩形板為鋼板，鋼的密度為 ，矩形板的體積大約為37850/kgm???? 43(1).41(). m? ?????????（2）緊固件重量每套標(biāo)準(zhǔn)卡子的重量為 ()，上下螺紋連接的重量與標(biāo)準(zhǔn)卡子的重量相差不大，故緊固件的總重可為： (97)????塔板總重為： . k? 不同載荷下的穩(wěn)定性校核將此塔盤板作一個(gè)形狀如截面 AA、跨距為 L 的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，校核操作條件下應(yīng)力及撓度，以及安裝檢修條件下的應(yīng)力。為簡(jiǎn)便計(jì)算，將 AA 截面進(jìn)行簡(jiǎn)化，即由 1233 三個(gè)舉行截面組合而成如圖 39 所示。表 31圖形面積 (mm2)iF形心至 y‵軸距離 (mm)iz靜距 s(mm3)11 z1=70+= =22 z2== =33 175 z3=70/2=35 17535=6125總和 ∑Fi=1200 ∑Fi zi=78875（1）確定截面 A‵A‵的中軸位置，先選擇如圖的輔助坐標(biāo) y‵、z‵，可計(jì)算得表 31 數(shù)據(jù)：利用上表中的計(jì)算結(jié)果，即可求得截面 A‵A‵的中性軸 y 距 y‵的距離：中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 ????圖 39 塔板截面簡(jiǎn)化圖(2)計(jì)算截面 A‵A‵對(duì)軸 y 的組合慣性矩 如表 32 所示。yI表 32圖形形心至 y‵軸距離 (mm)ia面積 iF(mm2)(mm4)2iaF? 各截面對(duì)于與 y 軸平行的自身中性軸的慣性矩（mm 4）yI11=912.5 ??22=112.5 .33= 175 ??總和???利用上表的計(jì)算結(jié)果，由慣性矩平行軸原理求得組合慣性矩為： 632 ????????（3）在操作條件下，塔盤板承受 的均布載荷和塔盤的自重。.4Pa塔盤板承受的載荷： .????載荷集中度： 560..6/1qNL?塔盤中心處承受的最大彎矩 ，產(chǎn)生最大應(yīng)力 和最大撓度 ：maxMmax?maxf中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 ????＜6axmax PaMI???? []t?＜4 44ax 1655.. mEI ?????[]f（4）檢修條件下，塔盤的任意點(diǎn)承受 的集中載荷。塔盤板的受載如圖 3103Pa所示。集中載荷： 15PN?均布載荷： ?載荷集中度： /1qmL圖 310 塔盤板受載圖集中載荷在 L/2 處產(chǎn)生的最大彎矩： ? ????塔盤自重在 L/2 處產(chǎn)生的最大彎矩： ? ?塔盤板在 L/2 處承受的最大彎矩 產(chǎn)生的應(yīng)力 ：axmax?????????中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè)＜maxax ??????[]t? 本章小結(jié)本章的重點(diǎn)是在確定塔盤型式的前提下，進(jìn)行塔盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核。塔盤設(shè)計(jì)在確保工藝條件的基礎(chǔ)上，要保證塔盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，有足夠的剛性，便于制造和安裝。本設(shè)計(jì)采用自身梁式塔板，其中矩形板、通道板、弧形板為其主要部件，其尺寸及結(jié)構(gòu)型式的確定很重要，在此基礎(chǔ)上還要根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)條件，對(duì)塔板進(jìn)行校核，以確保塔板符合生產(chǎn)要求。另外還有受液盤、降液板、支持板、支持圈及緊固件等部件的設(shè)計(jì)，這些均是塔盤的重要部件。塔盤結(jié)構(gòu)對(duì)分離塔的效率有很大的影響，這也是研究提高塔效率的一個(gè)方向。4 輔助裝置及附件設(shè)計(jì) 接管設(shè)計(jì)塔體上設(shè)有很多接管，各接管接管管徑計(jì)算公式: 。以下對(duì)各種接管的4sVDu??結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行解析設(shè)計(jì)。 進(jìn)料管進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、T 型進(jìn)料管,本設(shè)計(jì)采用可拆直管進(jìn)料管，其結(jié)構(gòu)如圖 41 所示。料液由高位槽流入塔內(nèi)時(shí)，進(jìn)料管內(nèi)流速 可取 ～ ；fu/ms或由泵輸送， 可取 ～ 。fu/ms設(shè)計(jì)中進(jìn)料由泵輸送，故取 ；已知進(jìn)料液密度 ，則： 2/fu? 394./Fkg???????將其圓整至相應(yīng)規(guī)格的管徑為 96 ，查標(biāo)準(zhǔn)系列選 134?? 回流管回流管有直管式和彎管兩種結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)中采用直管回流管。通常，重力回流管內(nèi)液流速度 取 ～ ，強(qiáng)制回流，即泵輸送， 取 ～ 。本Ru/msRu/ms中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè)設(shè)計(jì)中回流液由泵輸送，故取 ，2/Rums???故， ???將其圓整至相應(yīng)規(guī)格的管徑為 55 ，根據(jù)直管式標(biāo)準(zhǔn)系列選取 。如圖m134??42 所示。 圖 41 可拆直管進(jìn)料管結(jié)構(gòu)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè)圖 42 回流管結(jié)構(gòu)圖 塔釜出料管釜液從塔底出口管流出時(shí)，會(huì)形成一個(gè)向下的旋渦，使塔釜液面不穩(wěn)冠，且能帶走氣體。如果出口管路有泵，氣體進(jìn)入泵內(nèi)，會(huì)影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般在塔釜出口管前應(yīng)裝設(shè)防渦擋板，材料為碳鋼，其結(jié)構(gòu)如圖 43 所示：圖 43 塔釜防渦流擋板結(jié)構(gòu)中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè)塔釜流出液體速 一般取 ～ ，故取 ，設(shè)計(jì)中采用直管Wu/?出料。 ??故， 。??將其圓整至相應(yīng)規(guī)格的管徑為 200 ，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選取 ，為此清潔介質(zhì)m2196??的防渦流板結(jié)構(gòu)尺寸為 A=400mm，B=200mm，厚度 t=6mm，質(zhì)量為 。 塔頂蒸氣出料管塔頂?shù)嚼淠鞯恼羝麑?dǎo)管，必須具有合適的尺寸，以免壓力降過(guò)大。蒸汽速度在常壓操作時(shí)取 12～20 ，絕對(duì)壓力為 6000 ～1400 時(shí)取 30～50 ，Vu/msPa/ms絕對(duì)壓力小于 6000 時(shí)取 50～70 。根據(jù)條件取出口氣速 ，且本設(shè)計(jì)Pa/ 15/u?中，由于塔頂裝有除沫器，故不采用如圖 44 所示，帶有錐型板的直管出氣型式。44 帶錐型擋板的塔頂蒸汽出料管本設(shè)計(jì)中，塔頂蒸汽出料管的尺寸為： ???根據(jù)實(shí)際情況可采用卷制接管，將其圓整至相應(yīng)規(guī)格的管徑 500 ，厚度取m10mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列選取公稱直徑為 500mm 的標(biāo)準(zhǔn)凸面板式平焊鋼管制法蘭。 塔釜進(jìn)氣管 當(dāng)了避免液體淹沒(méi)氣體通道，進(jìn)口管應(yīng)該安裝在塔釜最高液面之上。本設(shè)計(jì)中采用直管，其結(jié)構(gòu)如圖 45 所示。取氣速 ，則：5/us????中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁(yè)同理，根據(jù)實(shí)際情況可采用卷制接管，將其圓整至相應(yīng)規(guī)格的管徑 170 ，厚m度取 6mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)系列選取公稱直徑為 219mm 的標(biāo)準(zhǔn)凸面板式平焊鋼管制法蘭。 圖 45 進(jìn)氣管結(jié)構(gòu) 法蘭由于常壓操作，所有法蘭均采用標(biāo)準(zhǔn)管法蘭平焊法蘭，根據(jù)鋼制管法蘭標(biāo)準(zhǔn)HG20592，由不同的公稱直徑，選用相應(yīng)法蘭。(1)進(jìn)料管接管法蘭:HG 20592 法蘭 Q