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1、 1化工设备设计基础化工设备设计基础课程设计计算说明书学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 所在学院：所在学院： 专专 业：业： 设计题目：设计题目： 指导教师：指导教师： 2011 年 月 日目目 录录2一.设计任务书2二.设计参数与结构简图4三.设备的总体设计及结构设计5四.强度计算7五.设计小结13六.参考文献14一、设计任务书一、设计任务书31 1、设计题目、设计题目根据化工原理课程设计工艺计算内容进行填料塔（或板式塔）设计。设计题目：各个同学按照自己的工艺参数确定自己的设计题目：填料塔（板式塔）DNXXX 设计。例： 精馏塔（DN1800）设计 2 2、设计任务书、设计任务书2.1
2、设备的总体设计与结构设计（1）根据化工原理课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)；（2）根据化工工艺计算，确定塔板数目 (或填料高度)；（3）根据介质的不同，拟定管口方位；（4）结构设计，确定材料。2.2 设备的机械强度设计计算（1）确定塔体、封头的强度计算。（2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的验算。（3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型。（4）裙式支座的设计验算。（5）水压试验应力校核。2.3 完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等。 （2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。3 3、原始资料、原始资料3.
3、1化工原理课程设计 塔工艺计算数据。3.2 参考资料：1 董大勤.化工设备机械基础M. 北京：化学工业出版社，2003. 2 全国化工设备技术中心站.化工设备图样技术要求2000 版S 3 GB150-1998.钢制压力容器S44 郑晓梅.化工工程制图 化工制图M北京：化学工业出版社，2002.5 JB/T4710-2005.钢制塔式容器S4、文献查阅要求、文献查阅要求设计说明书中公式、内容等应明确文献出处;装配图上应写明引用标准号。5、设计成果、设计成果1、提交设计说明书一份。2、提交塔设备(填料塔、板式塔)装配图一张(A1)。（精馏塔设计例题） 二二. . 设计参数与结构简图设计参数与结构
4、简图51 1、设计参数、设计参数精馏塔设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得。工作温度 C： 120 设计温度 C： 150工作压力 MPa： 0.1 设计压力 MPa： 0.11塔体内径 mm： 1800 塔板数 块： 38 介质： 苯-甲苯混合物2、结构简图、结构简图 （根据自己的设计题手画）图 1 精馏塔结构简图三三. 精馏塔精馏塔的总体设计及结构设计的总体设计及结构设计1、根据化工原理课程设计，确定塔设备的型式(填料塔、板式塔)。6本设计的精馏塔型式为板式塔2、根据化工工艺计算，确定塔板数目 (或填料高度)。由化工工艺计算塔板数目为 30 块3、根据介质条件的不同，拟定管口方位。4、
5、结构设计，设备法兰的型式及尺寸选用，管法兰等零部件选型。1）零部件材料的选取7根据精馏塔工艺条件（介质的腐蚀性、设计压力、设计温度） 、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材： 塔体：16MnR 封头：16MnR 接管：20 塔盘、底座：Q235-B容器法兰：16MnR 管法兰：16MnII（材料的许用应力按照化工设备机械基础表 8-7 查并列表）材料 许用应力（MPa） tQ345R(16MnR) 170Q235-B 11316MnII 17020 1332）塔盘结构根据工艺条件、塔体直径，塔盘结构选为单液流分块式塔盘，具体塔盘结构及尺寸的选取见第十七章第三节（p430-438）
6、 。 （自选）3）工艺接管接管的选取根据介质流量，参照 GB12771-91，接管的选取如下表：84 ）压力容器法兰和接管法兰压力容器法兰的选取按照化工设备机械基础选 JB/T47004707-2000标准。 （按照化工设备机械基础 （p263）写出选取过程）设计条件 ：工作温度 C： 120 设计温度 C： 150工作压力 MPa： 0.1 设计压力 MPa： 0.11塔体内径 mm： 1800 介质： 苯-甲苯混合物（a）法兰类型 DN=1800，p=0.11MPa，表 10-1 选甲型平焊；（b）p=0.11MPa，t=150，查表 10-10材料为 16MnR，定 PN=0.25MPa
7、，150时允许p=0.25MPap，所以 PN=0.25MPa。（c）确定结构尺寸（p254） 。（d）法兰标记法兰RF 18000.25 JB/T4701-2000选取结果如下表：设备法兰MFM 1800-0.25 JB/T4703-2000 材料 Q345R(16MnR)管法兰选取结果汇总：进料管法兰HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔顶回流管法兰HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔顶蒸汽管法兰HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔底出料管法兰HG20594 法兰 SO450-1.0MFM 2816Mn
8、II 在沸器回流管法兰HG20594 法兰 SO500-1.0MFM 2816MnII 5） 法兰密封垫片的选取法兰密封垫片的选取参照化工设备机械基础表 10-30法兰密封垫片选非金属软垫片 PN=0.25MPa （JB/T4704-2000） P265名称进料管塔顶回流管塔底出料管塔顶蒸汽管再沸器回流管公称直径（mm）8080804505009垫片 1800-0.25 JB/T4704-20006） 裙座选取裙座的选取根据参照化工设备机械基础图 17-21 确定裙座各尺寸。支座选取裙式支座7）人孔设置人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照化工设备机械基础表 11-1 和表 11-6，本设计中选
9、用带颈平焊法兰人孔，公称压力 1.0MPa，公称直径 500 mm，标准号为 HG20594-95。8） 手孔设置手孔选取同上，本设计中选用不锈钢板式平焊人孔（仅限凸面） ，公称压力 0.6MPa，公称直径 150mm，标准号为 HG20597-95。9） 视镜和液位计的选取视镜和液位计的选取根据化工设备机械基础表 11-9、表 11-11 选取10） 焊接接头形式和和焊接材料的选取焊接接头形式的选取参照化工设备机械基础第十四章第二节（p367-377） ，焊接接头形式按 HG20583-1998，A、B 类焊接接头按照 HG20583-1998 中 DU4，D 类焊接接头按照 HG20583
10、-1998 中 G2，带补强圈 D 类焊接接头按照 JB/T4736-2002 中 C，焊接材料的选取参照第十四章化工设备机械基础第四节（p379-382） ，标准 GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接头的检验化工设备机械基础第十四章第三节(p378)11）压力容器类别的划分压力容器类别的划分按压力容器安全技术监察规程 ， 化工设备机械基础p386本设计塔器为低压分离设备，介质为易燃、中毒危害介质，故划分为一类压力容器。10四、强度计算四、强度计算1、塔体壁厚计算（筒体的设计参照第八章第二节 p172-185） 。塔体圆筒体壁厚计算按照 GB150-199
11、8钢制压力容器式 5-1计算壁厚： （4-1）2 ci t cp D p 式中 ：塔体的理论计算壁厚，mmpc：塔体的计算压力，MPaDi：塔体内径，mm：钢板在设计温度下的许用应力，MPa t：焊接接头系数；名义厚度： ； （4-2）nC；12CCC；enC式中 ：名义厚度；nC1：腐蚀裕量；C2：钢板负偏差；：圆整量；：有效厚度；e查表化工设备机械基础表 8-7=170 MPa tpc：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，局部射线检测，=0.85代入数据到式（4-1）得：= =0.69 mm2 ci t cp D p 0.11 1800 2 170 0.850.11 C1 =1
12、 mmC2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： = 2 mmnC11按最小厚度min 要求 取 = 6 mmn2) 封头的强度计算（封头的设计参照第八章第二节 p175-185） 。塔体封头壁厚计算按照 GB150-1998钢制压力容器式 7-1计算壁厚： （4-3）2 0.5ci t cp D p 式中 ：塔体封头的理论计算壁厚，mmpc：塔体的计算压力，MPaDi：塔体内径，mm：钢板在设计温度下的许用应力，MPa t：焊接接头系数；名义厚度： ； nC；12CCC；enC式中 ：名义厚度；nC1：腐蚀裕量；C2：钢板负偏差；：圆整量；：有效厚度；e查表化工设备机械基础表 8-
13、7=170 MPa tpc：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，100%射线检测，取=1代入数据到式（4-3）得： 2 0.5ci t cp D p =0.59 mm0.11 1800 2 170 1 0.5 0.11 C1 =1 mm12C2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： = 2 mmnC按标准椭圆封头最小厚度min 0.15%Di要求 取 = 6 mmn查化工设备机械基础(p196)选标准椭圆形封头 JB/T4746-2002 封头直边高度 h0取 25mm封头高度 h 取 450mm3)开孔补强计算开孔补强结构选用 JB/T4736-2002 补强圈结构，补强圈尺寸按照化工设备机械基础p327（列出所选尺寸） ，焊接坡口尺寸选化工设备机械基础第十四章第二节 p375 C 型
