1塔的结构设计。
填料塔的基本特点是结构简单,压力降小,传质效率高,便于采用耐腐蚀材料制造等,对于热敏性级容易发泡的物料,更显出其优越性。近年来,随着高效新型填料和其他性能塔件的开发,以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究,使填料塔技术的到了迅速的发展。因此物料为液体,并能在填料表面呈膜状自上而下流动,气体呈连续相自下而上与液体做逆流流动,并进行气液两相间的传质传热,符合填料塔的要求。
1.1塔体:塔体由等直径mm,等厚度的圆筒及上下封头组成。
,1.2法兰:根据设计压力mpa,设计温度 t = 120℃。
选择材料为16mnr的板材材料法兰,因公称压力较弱,可选择甲型平焊法兰,塔体由等直径mm,人孔直径为500mm,所以选择公称直径dn=500mm,pn=1.0mpa的法兰。
1.3支座:塔体支座是塔体与基础的连接结构,以为塔设备较高、重量较大,为保证器足够的强度及刚度,采用裙式支座。
由于圆筒型裙座制造方便,经济上合理,为防止风载荷或**载荷所引起的弯矩而造成倾倒,配置较多的地脚螺栓和足够大承载面积的基础环,使其稳固在混凝土基础上。
1.4人孔:为安装、检修、检查等需要,在塔体上设置人孔。根据塔的塔径选择人孔大小。
1.5补强圈:采用补强圈来增强开孔边缘处的金属强度,考虑补强的可靠性,选用等面积补强,受静压条件下结构比较可靠,补强圈的材料、厚度去壳体相同。
1.6接管:用于连接工艺管线,使得塔设备与其他相关设备相连接。,按其用途选择进液管、出液管、回流管、进气出气管、仪表接管、液位计接管等。
1.7吊柱:安装于塔顶,用于安装、检修时吊运塔内件。
1.8封头:由于椭圆型封头受力好,应力分布较均匀,其深度较半球型封头小得多,易于冲压成型,所以选用表准型椭圆封头。
2 设计条件。
1、塔体内径 mm; 塔高近似取 h=24000mm。
2.、计算压力 mpa; 设计温度 t = 120℃。
3、设置地区基本风压值;**设防裂度为8度;场地土类ⅱ类;地面粗糙度为b类。
4、塔内填料形式为350y型波板,填料比重为280,持液量为0.04;介质的液相比重为850;填料层段数为y=3;液体收集器估重87,液体分布器估重62。
5、沿塔高每5米左右开设一个人孔,人孔数为4个,相应在人孔处安装半圆形平台4个,平台宽度为b=900mm,高度为1000mm。
6、塔外保温层厚度为,保温材料密度为。
7、塔体与封头材料选用16mnr,其中。
8、裙座材料选用q235-ar。
9、塔体与裙座对接焊接,塔体焊缝系数。
10、塔外附件重3500kg。
11、塔体与封头壁厚、板附加量取c=2mm,裙座及地脚螺栓允许腐蚀裕度为3mm。
3 按设计压力计算塔体和封头壁厚。
3.1、塔体壁厚计算。
考虑壁厚附加裕度c=2mm, 经圆整取。
3.2、标准椭圆封头壁厚的计算。
考虑壁厚附加裕度c=2mm, 经圆整取。
4 设备质量载荷计算。
4.1、塔体圆筒、封头、裙座质量。
由图得,塔体圆筒总高度为;
由13-1.5表查得dn1600mm,壁厚10mm圆筒每m长质量为397kg;
有13-2.2表查得dn1600mm,壁厚10mm的椭圆形封头质量为237kg(封头曲面深度400mm,直边高度10mm);
1)圆筒质量
2)封头质量
3)裙座质量
4.2、塔内构件质量。
4.3、保温层质量。
4.4、平台扶梯质量。
笼式扶梯总高度平台数量 n=4个。
4.5、操作时物料质量。
4.6、附件质量。
充水质量 封头容积
5 风载荷与风弯矩计算。
5.1、风载荷计算。
以2-3段为例计算风载荷
其中— 空气动力系数,对圆筒形容器=0.7;
10m高处基本风压值,;
风压高度变化系数,,查表16-7,得=1.0;
计算段长度, =7700mm;
脉动影响系数,由表16-5查得=0.72(b类);
塔的基本自振周期,对等直径,等壁厚圆截面塔。
脉动增大系数,根据自振周期由表16-4查得;
振型系数,由表16-6查得;
操作平台所在计算段长度,mm;
风振系数,
塔有效直径。设笼式扶梯与进出口布置成90°,取下面(a),(b)式中较大者:a)b)
a)b)
取。以上述方法计算出各段风载荷,列于下表:
5.2风弯矩计算。
截面计算式。
6 **弯矩计算。
等直径、等壁厚的塔,,计算**弯矩**。
截面**弯矩计算。
7各种载荷引起的轴向应力。
7.1 设计压力引起的轴向拉应力
7.2 操作质量引起的轴向压应力
截面计算式。
人孔截面的截面积,查表16-10得。
其中。7.3 最大弯矩引起的轴向应力。
截面计算式。
其中其中。人孔截面的断面模数,查表16-10得。
其中。8 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核。
8.1 塔体的最大组合轴向拉应力校核。
截面计算式。
2-2 塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作时的2-2截面上。
其中。8.2 塔体与裙座的稳定性校核。
截面计算式。
2-2 塔体的最大组合轴向压应力发生在停车的2-2截面上。其中。
其中其中。9 塔体水压试验和吊装时的应力校核。
9.1 水压试验时各种载荷引起的应力。
9.1.1 试验压力和静液柱引起的环向应力。
9.1.2 由试验压力引起的轴向拉应力。
9.1.3 水压试验时最大质量引起的轴向压应力。
9.1.4 弯矩引起的轴向应力。
9.2 水压试验时应力校核。
9.2.1 筒体环向应力校核。
9.2.2 最大组合轴向拉应力校核。
9.2.3 最大组合轴向压应力校核。
9.3 吊装时应力校核。
按图16-11所示的最不利的吊装条件进行校核。
10 基础环设计。
10.1 基础环尺寸。
取。10.2 基础环的应力校核。
取以上两者中的大值。
选用75号混凝土,由表16-11查得其许用应力。
10.3 基础环的厚度。
按有筋板时计算基础环厚度。
假设螺栓直径为m42,查表16-18得。
当。11地脚螺栓计算。
11.1 地脚螺栓的最大拉应力。
取以上两者中较大值,
11.2 地脚螺栓根径。
地脚螺栓根径,mm; n — 地脚螺栓个数,取。
由表16-13得m42螺栓的根径。
故选用32个m42的地脚螺栓,满足要求。
12 设计小结。
设计,给人以创作的冲动。在画家眼里,设计是一幅清明上河图或是一幅向日葵;在建筑师眼中,设计是昔日鎏金般的圆明园或是今日一塑自由女神像;在工程师心中,设计是贝尔实验室的**机或是华为的程控交换机。凡此种种,但凡涉及设计都是一件良好的事情,因为她能给人以美的幻想,因为她能给人以金般财富,因为她能给人以成就之感,更为现实的是她能给人以成长以及成长所需的营养,而这种营养更是一种福祉,一辈子消受不竭享用不尽。
我就是以此心态对待此次《过程设备设计》课程设计的,所谓“态度决定一切”,于是偶然又必然地收获了诸多,概而言之,大约以下几点:
一、温故而知新。课程设计发端之始,思绪全无,举步维艰,对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”,于是想起圣人之言“温故而知新”,便重拾教材与资料手册,对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学、老师请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。
二、思路即出路。当初没有思路,诚如举步维艰,茫茫大地,不见道路。在对理论知识梳理掌握之后,茅塞顿开,柳暗花明,思路如泉涌,高歌“条条大路通罗马”。
顿悟,没有思路便无出路,原来思路即出路。
三、实践出真知。文革之后,关于真理的大讨论最终结果是“实践是检验真理的唯一标准”,自从耳闻以来,便一直以为马克思主义中国化生成的教条。时至今日,课程设计基本告成,又一次切身领悟“实践是检验真理的唯一标准”,才明晓实践出真知。
不为则不知,无为则无知,实践出真知。
四、创新求发展。“创新”目前在我国已经提升到国家发展战略地位,足见“创新”的举足轻重。因此,我们要从小处着手,顺应时代发展潮流,在课程设计中不忘在小处创新,未必是创新技术,但凡创新思维亦可,未必成功,只要实现创新思维培育和锻炼即可。
五、过而能改,善莫大焉。至善至美,是人类永恒的追求。但是,不从忘却“金无足赤,人无完人”,我们换种思维方式,去恶亦是至善,改错亦为至美。
在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。
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