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1、一、 课程设计的内容主要内容发是设计吸收塔塔体和群座。二、 课程设计要求吸收塔的塔径1500mm，塔高20 m，工作压力要求0.5Mpa，在常温下工作，工作介质微腐，工作地点在济南，要求能抵抗300Pa的基本风压，抗震要求6级，塔体中部设一人孔，塔中填料重 3000 kg，操作时物料重20000 kg。 各接管： 裙座人孔 400 温度 32 取样25进气200 进液100 出液100压力计25 人孔450出气150三、 文献查询方向及范围1. 主要参考文献1 谭蔚主编.化工设备设计基础M.天津大学出版社,2007 I目 录一、 前言1二、 塔体选材1三、 按设计压力计算筒体和封头壁厚13.1
2、 筒体壁厚13.2 封头壁厚2四、 各种载荷计算24.1 设备自重24.1.1 塔体重24.1.2 内构件重24.1.3 保温层重24.1.4 平台重24.1.5 物料重24.1.6 附件重34.1.7 充水重34.2 4.2 风载34.2.1 各段风载34.2.2 各段风弯矩64.2.3 地震载荷6五、 各载产生的轴向应力95.1 设计压力产生的轴向应力95.2 操作重量产生轴向压应力95.3 最大弯矩产生的轴向应力9按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚105.4 按轴向拉应力验算筒体壁厚105.5 按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚105.6 验算水压试验应力115.6.1 强度验算11六、
3、基础环设计126.1 选取基环直径126.2 基础环厚度计算12七、 地脚螺栓直径的计算147.1 底座环上最大拉应力14八、 焊缝结构设计14 结论15 参考文献16III一、前言 在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。塔设备有板式塔和填料塔两种形式。 利用气体混合物在液体吸收剂中溶解度的不同，使易溶的组分溶于吸收剂中，并与其他组分分离的过程称为吸收。操作时，从塔顶喷淋
4、的液体吸收剂与由塔底上升的气体混合物在塔中各层填料或塔盘上密切接触，以便进行吸收。伴有化学反应的吸收叫化学吸收。按吸收时气液作用方式吸收塔可分为表面式、膜式、喷淋式和鼓泡式等。二、塔体选材 据工作压力0.5MPa，工作温度常温，属于低压常温。工作介质微腐，故选Q235-A。三、按设计压力计算筒体和封头壁厚3.1.筒体壁厚设t=113MPa P设计压力，应略大于工作压力 用单面对接焊，局探， 则 查 取 查t无变化，故合适。3.2. 封头壁厚 采用标准椭圆形封头，取封头壁厚为10mm。四、各种载荷计算4.1.设备自重4.1.1塔体重m1 4.1.2内构件重 塔中填料重为3000kg，所以4.1.
5、3保温层重 取保温层厚度0.1m，密度 4.1.4平台重 由工艺条件知，每10个塔盘设一人孔，一平台，共4个。每个平台为半圆形，取平台宽度0.9m，平台自重q=150kg/m3 4.1.5物料重 操作时物料重20000kg，所以4.1.6附件重各种管口（人孔、接管、法兰）估计取4.1.7充水重以上各载按不同情况组合操作时 水压试验时 安装时 表1 各情况下的重量 （单位：N）m0mmaxmmin3745285277781745284.2风载先确定最危险界面0-0 裙座底部1-1 裙座人孔2-2 裙座与塔体连接处的焊缝3-3 第二人孔下4-4 顶面4.2.1各段风载K1空气动力系数，对于圆形，取
6、0.7K2风振系数，mi高度系数表21距地面高度m20406080100mi0.350.320.260.250.21动荷系数，与塔的自振周期T有关表31自振周期Ts0.250.51.01.522.5345系数11.41.72.02.32.52.73.03.2塔的自振周期T （1）对于0-1段查表1得到mi=0.35查表2 由 得到=1.46所以有设备设计要求基本风压为300Pa,所以q0=300Pa表41 风压高度变化系数距地面高度Hit地面粗糙度类别ABCD51.171.000.740.62101.381.000.740.62151.521.140.740.62201.631.250.840
7、.62注1： A类系指近海海面及海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类系指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区 C类系指有密集建筑群的城市市区 D类系指有密集建筑群且房屋较高的城市市区查表4得到高度变化系数0-1段长度有效直径 外径 保温层厚度 扶梯宽度平台宽度 F-水平投影面积，所以有0-1段风载 ( 2 ) 同理，对于1-2段查表4，得到高度变化系数1-2段长度1-2段风载 （3）同理，对于2-3段 查表4，得到高度变化系数2-3段长度2-3段风载（4）同理，对于3-4段查表4，得到高度变化系数3-4段长度3-4段风载表5 各段风载计算段0-11-22-33-4备注K10.7
8、形状系数K21.51风振系数q0300Pa基本风压fi0.740.740.740.84高度系数hi11.87.0510.5各计算高度D有效2.12有效直径Fi497.47895.443507.145929.26各段风载4.2.2 各段风弯矩 4.2.3 地震载荷地震以波的形式向四周传播破坏，对建筑物来说，以水平振动危害较大。（1）作用在单质点上的水平地震力 式中：c形状系数，对钢制圆形容器c=0.5 地震影响系数表61对应于设防烈度值设防烈度789误计基本地震加速度0.1g0.15g0.2g0.3g0.4g地震影响系数最大值0.080.120.160.240.32根据设计地震烈度为6级，查表5
9、得图1塔的自振周期T=0.60s，按二类场地，查图1，得系数0.5故：（2）多质点弹性体系的水平地震力全塔质量不集中于一点，将塔分成几段，求作用在质点K（K段）的震力（由K段振型系数校正，它包括了各i段对K段的影响）。c结构系数 地震系数 kK段振幅系数水平地震力计算简图1（3）地震弯矩截面i-I的震矩为自i以上至n各段震力对其力矩之和因为设计的塔设备是等直径等壁厚的，所以又因为为柔性结构所以（4）最大弯矩在筒体内引起的轴向应力表7 各危险段最大弯矩0-01-12-2MW113664.557103083.98385292.567ME78026.62583228.6163471.7Mmax106
10、442.764108999.60684794.842五、各载产生的轴向应力5.1 设计压力产生的轴向应力5.2 操作重量产生轴向压应力n-人孔个数；d-人孔直径；l-短管长度，l=120mm取5.3 最大弯矩产生的轴向应力同样的弯矩作用于不同的杆件会产生不同的结果，这说明弯曲还与杆的横截面的面积、形状及方向有关。表8 危险截面轴向应力计算值 （单位：MPa）0-01-12-2备注21.7521.7521.75内应力6.036.036.03重载力6.07.64.8弯矩力六、按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚6.1 按轴向拉应力验算筒体壁厚取筒体危险截面2-2，其拉应力强度条件：左边：右边：左边右边
11、，故满足条件。6.2 按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚（1）验算筒体危险截面2-2的组合轴向压应力，其强度和稳定条件为左边：右边：许用应力为113MPa,而因为10.83113，所以满足条件。（2）验算裙座危险截面1-1轴向压应 所以满足条件。（3） 0-0截面验算所以满足条件。6.3 验算水压试验应力6.3.1 强度验算（1）环向拉应力 因为所以满足条件。（2）最大组合轴向拉应力因为所以满足条件。（3）塔充水后（未加压）最大质量和最大弯矩在壳体中引起的组合轴向压应力因为所以满足要求。七、基础环设计7.1 选取基环直径（1）外径 （2）内径 7.2 基础环厚度计算（1）无筋板时 即取表91 混凝土设计表混凝土标号100150200250300轴心抗压MPa5.58.51114.517.5查混凝土设计表，为使，取得100号混凝土。(2)有筋板时，可增加裙座底部刚性，减薄厚度。 Mg计算力矩。取表101 矩形板力矩计算表0.8-0.1730.07510.9-0.1420.08721.0-0.1180.09721.1-0.09950.1005查表9，得考虑附加量C=2mm取八、地脚螺栓直径的计
