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1、 化工设备机械基础课程设计浮阀塔设计 学院名称： 化学与环境工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 08化工2W 姓 名： 陈慧媛 2011 年 12月目 录第1章 绪论11.1 课程设计的性质和任务11.2 课程设计的要求11.3 课程设计的内容11.4 课程设计的步骤21.4.1 准备阶段21.4.2 机械设计阶段21.4.3 设计计算说明书21.4.4 课程设计答辩2第2章 设计参数及要求32.1 设计参数32.2 已知设计条件3第3章 塔体机械设计53.1按计算压力计算塔体及封头厚度53.1.1塔体厚度计算53.1.2封头厚度计算53.2塔设备质量载荷计算53.2.1筒体、圆筒、
2、封头、裙座的质量63.2.2塔内构件的质量63.2.3保温层的质量73.2.4平台、扶梯的质量73.2.5操作时物料的质量83.2.6附件的质量83.2.7充水的质量83.2.8偏心质量93.3风载荷与风弯矩的计算103.3.1风载荷的计算103.3.2风弯矩的计算123.4地震弯矩的计算123.4.1地震载荷的计算123.4.2地震弯矩的计算143.5偏心弯矩的计算153.6各种载荷引起的轴向应力163.6.1计算压力引起的轴向应力163.6.2操作质量引起的轴向应力163.6.3最大弯矩引起的轴向应力173.7塔体和裙座危险截面强度与稳定性校核173.7.1截面的最大组合轴向拉应力校核17
3、3.7.2塔体与裙座稳定性校核183.8塔体水压试验和吊装时的应力校核193.8.1水压试验时各种载荷引起的应力193.8.2水压试验时应力校核193.9基础环设计203.9.1基础环尺寸203.9.2基础环的动力校核203.9.3基础环的厚度213.10地脚螺栓设计213.10.1地脚螺栓的最大拉应力213.10.2地脚螺栓的螺纹小径22第4章塔结构的设计234.1塔盘结构234.2塔盘的支撑24参考文献25设计结果及总结26附录一 主要符号说明27第1章 绪论1.1 课程设计的性质和任务（1） 通过学习培养学生综合运用化工设备基础及有关先修课程的基本知识，进行典型中、低压化工设备设计。（2
4、） 培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料。使学生树立正确的设计思想，掌握设计的基本方法和步骤以及处理工程实际问题的能力。1.2 课程设计的要求（1） 根据专业特点和要求进行选题（换热器、塔式容器、反应器等）。工艺参数由化工原理课程设计完成，化工设备设计要求完成强度设计计算、总体结构设计、绘制设备装配图，编制设计计算说明书。（2） 通过学习，掌握化工设备设计的基本方法和步骤，提高设计、计算、绘图的能力，加强计算机应用能力以及处理工程实际问题的能力。1.3 课程设计的内容根据教学大纲要求，完成一种典型设备的机械设计，工作量包括：设备总装配图1张，零件图12
5、张，设计计算说明书1份。成绩评定：总成绩=工作态度（30%）+设计计算（30%）+图文表达（20%）+独立工作能力（10%）+答辩（10%）1.4 课程设计的步骤1.4.1 准备阶段（1） 设计前应预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等；（2） 认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工业条件，明确设计要求和设计内容；（3） 设计前应认真复习有关教科书、熟悉有关资料和设计步骤；（4） 有条件应结合现场参观，熟悉典型设备的结构，比较其优点，以便择出较适当的结构为己用。1.4.2 机械设计阶段（1） 全面考虑按压力大小、温度高低和腐蚀性大小等因素来选材。（2） 选用零部
6、件。（3） 计算外载荷，常用列表法、分相统计的方法来进行。（4） 强度、刚度、稳定性设计和校核计算。（5） 传动设备的选型、计算。（6） 绘制设备总装图。（7） 绘制零部件图。（8） 提出技术要求。1.4.3 设计计算说明书（1） 目录；（2） 设计任务书；（3） 设计方案的分析和拟定；（4） 各部分尺寸的确定和设计计算；（5） 设计小结；（6） 参考资料；1.4.4 课程设计答辩第2章 设计参数及要求2.1 设计参数表2-1 浮阀塔设备设计参数设计参数及要求工作压力/MPa0.8塔体内径/mm2900设计压力/ MPa0.85塔高/mm26320工作温度/45设计寿命/a10设计温度/70浮
7、阀（泡罩）规格/个数介质名称VC,H2O,EDC浮阀（泡罩）间距mm介质密度/（kg/m3）800保温材料厚度/mm100设计基本地震加速度0.3g保温材料密度/（kg/m3）300基本风压/（N/m2）400塔盘上存留介质层高度/mm100抗震设防烈度8壳体材料Q345R场地类别内件材料06Cr19Ni10塔形裙座材料Q235-B塔板数目/个40偏心质量/kg4000塔板间距/mm400偏心距/mm2000地面粗糙度（类）B2.2 已知设计条件已知设计条件塔体内径塔体高度设计压力设计温度材料塔体许用应力 设计温度下弹性模量常温屈服点厚度附加量塔体焊接接头系数介质密度塔盘数每块塔盘存留介质层高
8、度基本风压值地震设防烈度度设计基本地震加速度场地类型类地面粗糙度类偏心质量偏心距塔外保温层厚度保温材料密度裙座材料许用应力 常温屈服点 设计温度下弹性模量厚度附加量人孔、平台数地脚螺栓材料许用应力腐蚀裕量个数第3章 塔体机械设计3.1按计算压力计算塔体及封头厚度3.1.1塔体厚度计算塔内液柱高度：h=1000+2100+765-600=3265mm=3.265m液柱静压力：0.05p（可忽略）计算压力： (参考化工设备机械基础第六版，大连理工大学出版社，第311页,附表9-1)，圆筒的计算厚度：名义厚度：圆整后取名义厚度：(参考化工设备机械基础第六版，大连理工大学出版社，第99页,表4-13)
9、有效厚度：3.1.2封头厚度计算计算压力： 封头的计算厚度：名义厚度：圆整后取名义厚度：有效厚度：3.2塔设备质量载荷计算计算前先对塔进行分段，以地面为0-0截面，裙座人孔为1-1截面，塔低封头焊缝为2-2截面，塔板间第一个人孔为3-3截面，塔板间第二个人孔为4-4截面，塔板间第三个人孔为5-5截面，塔顶为6-6截面。表3-1 塔体分段长度0-11-22-33-44-55-695028706007800640080303.2.1筒体、圆筒、封头、裙座的质量筒体质量：由 ，查得单位筒体质量(参考化工设备机械基础课程设计书，第二版，化学工业出版社，第11页,表D-1)筒体高度：封头质量：由 ，查得
10、封头质量（参考中华人民共和国行业标准JB/T4746-2002，附录B EHA椭圆形封头型式参数）裙座质量：由裙座高度为塔体总质量：表3-2塔体分段质量0-11-22-33-44-55-6818.623345.81517.0266721.3385514.9446904.673.2.2塔内构件的质量筛板塔塔盘单位质量(参考化工设备机械基础第六版，大连理工大学出版社，第237页,表8-1)塔内构件的质量：表3-3塔内构件分段质量0-11-22-33-44-55-60006436.86436.86931.943.2.3保温层的质量由，即则取直边(参考化工设备机械基础课程设计指导书第二版，化学工业出版
11、社，第113页,表D-2)查得封头容积 （同上）表3-4温层分段质量0-11-22-33-44-55-60223.44170.9162221.911823.112217.473.2.4平台、扶梯的质量查得平台单位质量 笼式扶梯单位质量(参考化工设备机械基础第六版，大连理工大学出版社，第237页,表8-1)其中平台数，平台宽带为，笼式扶梯高度为平台、扶梯的质量：表3-5平台、扶梯分段质量0-11-22-33-44-55-638114.8876.88681164.88681108.88681100.88683.2.5操作时物料的质量取板上液层高度，塔低液高度，封头容积操作时物料质量：表3-6操作物
12、料分段质量0-11-22-33-44-55-602765.363168.88816900.7366865.9247394.0723.2.6附件的质量依照经验取表3-7附件分段质量0-11-22-33-44-55-6204.655836.4525129.25651680.33451378.7361726.16753.2.7充水的质量表3-8充水分段质量0-11-22-33-44-55-603456.73961.1151494.4342251.8449669.653.2.8偏心质量操作质量：偏心质量：表3-9偏心分段质量0-11-22-33-44-55-6014002600000表3-10质量汇总表0-11-22-33-44-55-6塔体分段质量818.623345.81517.0266721.3385514.9446904.67塔内构件分段质量0006436.86436.86931.94温层分段质量0223.44170.9162221.911823.112217.47平台、扶梯分段质量38114.8876.88681164.88681108.88681100.8868操作物料分段质量02765.363168.88816900.7366865.9247394
