【正文】 ∑ Fk1(hk1 ? h)nk。 （ 1）裙座人孔中線截面Ⅰ Ⅰ， h=1000mm 塔體段號(hào) 1 2 3 ??? ??(????) 6500 ????(??? ??) 103 105 107 ????1Ⅰ 。Ⅱ ， 106 （ 3）底截面 00 的基本振型地震彎矩分別按式（ ）計(jì)算： ME10。0 = 1635Czα1m0gH = 1635 11250 = 107 當(dāng)塔設(shè)備 H/Di5 時(shí)，還須考慮高振型的影響，再進(jìn)行穩(wěn)定和其他驗(yàn)算時(shí)，也可按式計(jì)算： MEⅠ 。Ⅰ 故 MEⅠ 。Ⅰ = 107 = MEⅡ 。Ⅱ = 106 = ME0。0 = 107 = 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩計(jì)算 水平風(fēng)力 由于大多數(shù)塔設(shè)備安裝在室外，所以會(huì)受到風(fēng)的影響，即受到風(fēng)載荷的作用。過(guò)大的塔體應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致塔體 的強(qiáng)度及穩(wěn)定失效，而太大的塔體繞度則會(huì)造成塔盤(pán)上的流體分布不均，從而使分離效率下降。 《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》塔設(shè)備中第 i 計(jì)算段所受的水平風(fēng)力由下式計(jì)算： Pi = K1K2iq0filiDei 10。 Fi 由下表選取，由于化工設(shè)備一般設(shè)于郊區(qū)所以按照 B 類地面粗糙度。 Dei的計(jì)算： 設(shè)籠式扶梯與塔頂管線分置 180176。 風(fēng)彎矩 塔設(shè)備任意計(jì)算截面Ⅰ Ⅰ處的風(fēng)彎矩 MwⅠ 。0 = Pi l12 +P2 (l1 + l22) +P3 (l1 + l2 +li2)+ ? 表 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩 項(xiàng)目 塔段號(hào) 1 2 3 塔段長(zhǎng)度（ m） 0~ ~ ~ 基本風(fēng)壓 q0（ N/m2） 450 k1（空氣動(dòng)力系數(shù)，對(duì)圓筒形界面取 ） k2??（風(fēng)振系數(shù)，此處按 ?。? k3（扶梯的附加寬度，取 400mm） 400 k4（操作平臺(tái)的附加寬度，取600mm） 600 D???? = D0?? + 2δ???? +K3 + K4 2408 （ mm） P?? = K1K2??q0f??l??D????10。0 = ??1 ??12 +??2(??1+??22)+??3(??1+??2 +????2)+? 108 塔設(shè)備任意計(jì)算截面Ⅰ Ⅰ處的風(fēng)彎矩 MwⅠ 。Ⅰ = ?10002 + [(? 1000) + ]+ [（ ?1000） + +75002 ] = 107 Ⅱ Ⅱ截面（離地 ）風(fēng)彎矩 MwⅡ 。Ⅰ 177。ⅠπDiδei 其中， FvⅠ 。 ?2 = ?Ⅰ 。FvⅠ 。Ⅱπ4Di2δei ?3 = 1074 14002 3= 塔底危險(xiǎn)截面（Ⅱ Ⅱ）抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗(yàn)算： 該截面上的最大軸向壓縮應(yīng)力發(fā)生 在空塔時(shí)， ?max = ?2 +?3 ≤ {K[?]tKB 查文獻(xiàn)得 B=90MPa，組合系數(shù) K= ?max = + = ≤ { 189 = 90 = 108MPa 因此塔底Ⅱ Ⅱ截面滿足抗壓強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定條件。 綜合以上各項(xiàng)計(jì)算，在各種不同危險(xiǎn)工況下塔體壁厚取 δn = 4mm，可以滿足整個(gè)塔體的 強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。0Zsb +m0g+ Fv0。0僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時(shí)計(jì)入此項(xiàng)， mm2； Asb為裙座圓筒或錐殼的底部截面面積， mm2； Asb = πDisδes Dis為裙座底部?jī)?nèi)直徑， mm； Δes為裙座殼有效厚度， mm； Asb = 1400 = Zsb為裙座圓筒 或錐殼底部界面呢系數(shù)， mm3； Zsb = π4 Did2 δes Zsb = π4 14002 = 106mm3 B 為系數(shù)根據(jù) GB1502020 來(lái)確定； 由于裙座為圓筒形，故 cosβ = 1 x = 1cosβ(Mmax0。0Asb ) = 108 106 + + = y = {KBcosβK[?]st= { = = 所以 xy 故裙座底截面組合應(yīng)力滿足校核要 求。0 + MeZsb +mmaxgAsb )≤ {KBcosβ x = 0。 裙座檢查孔處 hh截面強(qiáng)度校核 hh截面處組合應(yīng)力 計(jì)算及校核 a 操作時(shí)組合應(yīng)力（檢查孔） 1cosβ（Mmaxh。h +Fvh。h僅在最大彎矩為地震彎矩參與組合時(shí)計(jì)入此項(xiàng) Asm為 h? h截面處裙座殼的截面積， mm2； Asm = πDimδes? ∑[(bm +2δm)δes ?Am] Am = 2lmδm bm為 hh截面處水平方向的最大寬度， mm； lm為檢查孔或較大引出管線引出孔加強(qiáng)管長(zhǎng)度， mm； Mmaxh。h為 h? h截面以上塔器的操作質(zhì)量， kg； Zsm為 hh截面處的裙座殼的截面系數(shù)， mm； Zsm = π4Dim2 δes? ∑[bmDimδes2 ?Zm] Zm = 2δeslm√(Dim2 )2? (bm2 )2 Dim為 hh截面處裙座殼的內(nèi)直徑， mm； δm為 hh截面處加強(qiáng)管的厚度， mm； 由于引出管直徑為，故引出孔直徑為 ?219 6，且 cosβ = 1 Zm = 2δeslm√(Dim2 )2?(bm2 )2= 2 250 √(14002 )2?(6002 )2= 106 Zsm = π4Dim2 δes? ∑[bmDimδes2 ?Zm] = π4 14002 ? ∑(600 1400 ? 106) = 106mm3 Am = 2lmδm = 2 250 20 = 10000mm Asm = πDimδes? ∑[(bm +2δm)δes ?Am] = π 1400 ?∑[(600 +2 20) ?10000] = 104mm2 因此 x = Mmaxh?hZsm+ m0h?h:Fvh?hAsm= 106 + 104 = y = {KBcosβK[?]st= {KBcosβ = = [?]st = = 所以 xy 故符合要求 B 液壓試驗(yàn)時(shí)（檢查孔） Ⅰ 。ⅠAsm ≤ {KBcosβ MwⅠ 。Ⅰ 為 Ⅰ Ⅰ 截面以上塔器壓力試驗(yàn)時(shí)的質(zhì)量， kg； x = Ⅰ 。ⅠAsm = 108 106 + 104 = y = {s= { = = 所以 xy 故符合要求 裙座焊縫強(qiáng)度校核 裙座與塔底焊接于封頭間的焊接接頭可分為對(duì)接及塔接。搭接型式接頭的受力情況較差，只是因安裝較方便。 裙座筒體上端面至塔釜封頭的切線距離 h h = (Di4 +t1) √1 ?(Di2 +t1 ?t2)2(Di2 +t1)2 其中： Di為橢圓封頭的內(nèi)徑， mm； t1為橢圓封頭的厚度， mm； t2為裙座厚度， mm； 故 h = (14004 + 4) √1? (14002 :4。JπDit2δes ?m0J。JπDitδes ≤ [?]wt 式中： FvJ。J 為對(duì)接焊縫處的最大彎矩， NJ為 JJ 截面以上塔器操作質(zhì)量， kg； δes為裙座殼有效厚度， mm； [?]wt 為設(shè)計(jì)溫度下焊接接頭的許用應(yīng)力，取焊縫兩側(cè)母材許用應(yīng)力較 小值， MPa。JπDit2δes?m0J。JπDitδes =4 108π 14002 ? π 1400 = y = [?]wt = = 因此 x y 故焊縫強(qiáng)度滿足校核要求。計(jì)算了質(zhì)量載荷：操作質(zhì)量 ??0 = ，最大質(zhì)量 ??max = ，最小質(zhì)量 ???????? = 。還計(jì)算了地震載荷與地震彎矩，風(fēng)載荷與風(fēng)彎矩。圓筒應(yīng)力及應(yīng)力校核，裙座軸向應(yīng)力校核。 4 零部件設(shè)計(jì)和選用 地腳螺栓座和地腳螺栓計(jì)算 基礎(chǔ)環(huán)厚度計(jì)算 （ 1）基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)外徑的選取 外徑 Dob=Dis+(160~400)=1400+300=1700mm 內(nèi)徑 Dib=Dis(160~400)=1400300=1100mm （ 2）混凝土強(qiáng)度校核 A 正常操作時(shí) ?bmax1 = mogAb+Mmax0。 （ 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。0 +MeZb ?mmingAbME0。0 + MeZb ?m0g? Fv0。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。 選用 M76 6 規(guī)格螺栓 32 個(gè)。(λλc)2][σ]Gγ =[1。 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。d2)δZ2= 31041354(190。79)262= 故 ?Z [?Z] = 189MPa 因此蓋板滿足設(shè)計(jì)要求。 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。這里取 1200mm。 文獻(xiàn)已經(jīng)給出了塔頂?shù)踔南盗?，?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 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。 由于此次塔體重量較重，故選用 AXA 型吊耳。 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。 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。 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。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。 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。 進(jìn)氣管 進(jìn)氣管的裝配位置由工藝條件確定。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。人孔的設(shè)置應(yīng)便于人員出入填料層。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。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。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。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。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。實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)法蘭。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。 接管及孔徑 表 將此次塔設(shè)計(jì)的主要接管及其公稱直徑、壁厚、材料等參數(shù)通過(guò)表格形式列舉出來(lái)。 DN250mm 的直管則由實(shí)際工藝確定。 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 或管道公稱直徑、公稱壓力、工作溫度、工作介質(zhì)特性以及法蘭材料進(jìn)行選用?？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)。15~216。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。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)。塔頂?shù)踔钠鸬踔亓?G=1000kg，懸臂長(zhǎng)度為 S=1200mm。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。 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)，不足的是