設(shè)備管理_設(shè)備設(shè)計(jì)與選型培訓(xùn)資料

設(shè)備設(shè)計(jì)與選型6.1設(shè)備設(shè)計(jì)依據(jù)鋼制壓力容器 GB150壓力容器用鋼板 GB6654奧氏體不銹鋼焊接鋼管選用規(guī)定 HG20537.1化工裝置用不銹鋼大口徑焊接鋼管技術(shù)要求 HG20537.4安全閥的設(shè)置和選用 HG/T20570.2爆破片的設(shè)置和選用 HG/T20570.3設(shè)備進(jìn)、出管口壓力損失計(jì)算 HG/T20570.9鋼制化工容器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定 HG20580鋼制化工容器材料選用規(guī)定 HG20581鋼制化工容器強(qiáng)度計(jì)算規(guī)定 HG20582鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定 HG20583鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)定 HG20584化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定 HG/T20643壓力容器無損檢測(cè) JB4730鋼制壓力容器焊接工藝評(píng)定 JB4708鋼制壓力容器焊接規(guī)程 JB/T4709鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn) JB4744壓力容器用鋼鍛件 JB4726-4726.2典型塔器設(shè)計(jì)計(jì)算與選型6.2.1概述塔設(shè)備是化工、石油化工和煉油等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一，塔可以使氣液相或者液液相之間進(jìn)行緊密接觸，達(dá)到較為良好的相際傳質(zhì)及傳熱的目的。在塔設(shè)備中常見的單元操作有：吸收、精餾、解吸和萃取等。此外工業(yè)氣體的冷卻與回收、氣體的濕法凈制和干燥，以及兼有氣液兩相傳質(zhì)和傳熱的增濕和減濕等效果。6.2.2設(shè)計(jì)依據(jù)化工容器設(shè)計(jì)王志文 蔡仁良 第三版 化學(xué)工業(yè)出版社化工設(shè)計(jì)概論李國庭等著 化學(xué)工業(yè)出版社化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)第二版 化學(xué)工業(yè)出版社6.2.3設(shè)計(jì)原則作為主要用于傳質(zhì)過程的塔設(shè)備，首先必須使氣液兩相能充分接觸，以獲得較高的傳質(zhì)效率。此外，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，塔設(shè)備還得考慮下列各項(xiàng)要求：（1）生產(chǎn)能力大。在較大的氣（汽）液流速下，仍不致發(fā)生大量的霧沫夾帶、攔液、或液泛等破壞正常操作的現(xiàn)象；（2）操作穩(wěn)定、彈性大。當(dāng)塔設(shè)備的氣（汽）液負(fù)荷量有較大波動(dòng)時(shí)，仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作，并且塔設(shè)備應(yīng)保證能長期穩(wěn)定操作；（3）流體流動(dòng)的阻力小，即流體通過塔設(shè)備的壓降小。這將大大節(jié)省生產(chǎn)中的動(dòng)力消耗，以降低正常操作費(fèi)用。對(duì)于減壓蒸餾操作，較大的壓力降還將使系統(tǒng)無法維持必要的真空度；（4）結(jié)構(gòu)簡單、材料耗用量小，制造和安裝容易。這可以減少基建過程中的投資費(fèi)用；（5）耐腐蝕和不易堵塞，方便操作、調(diào)節(jié)和檢修。事實(shí)上，對(duì)于現(xiàn)有的任何一種塔器，都不可能完全滿足上述所有要求，但是我們可以在某些方面做到獨(dú)特之處。 以此來達(dá)到較大的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的生產(chǎn)效益。6.2.4塔結(jié)構(gòu)尺寸確定依據(jù)塔設(shè)計(jì)依據(jù)于CAMCAD軟件模擬結(jié)果。經(jīng)過靈敏度分析，得出最優(yōu)塔板數(shù)和回流比，然后根據(jù)塔設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算出各個(gè)塔的塔徑與塔高。6.2.5塔設(shè)備設(shè)計(jì)影響因素6.2.5.1與操作條件有關(guān)的因素（1）若氣相傳質(zhì)阻力大（即氣相控制系統(tǒng)，如低黏度液體的蒸餾，空氣增濕等），宜采用填料塔，因填料層中氣相呈湍流，液相為膜狀流。反之，受液相控制的系統(tǒng)（如水洗），宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿幸合喑释牧?，用氣體在液層中鼓泡；（2）大的液體負(fù)荷系統(tǒng)，可選用填料塔，若用板式塔時(shí)宜選用氣液并流的塔型或選用板上液流阻力較小的塔型。此外，導(dǎo)向篩板塔盤和多降液管篩板塔盤都能承受較大的液體負(fù)荷；（3）低的液體負(fù)荷，一般不宜采用填料塔。因?yàn)樘盍纤笠欢康膰娏苊芏龋W(wǎng)體填料能用于低液體負(fù)荷的場(chǎng)合；（4）液氣比波動(dòng)的穩(wěn)定性，板式塔優(yōu)于填料塔，故當(dāng)液氣比波動(dòng)大時(shí)，選用板式塔。6.2.5.2其他因素（1）對(duì)于多種情況，塔徑小于800mm時(shí)，不宜采用板式塔，宜用填料塔。對(duì)于大塔徑塔設(shè)備來說，需進(jìn)行加壓或常壓操作時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用板式塔；對(duì)于減壓操作過程，宜采用新型填料；（2）一般填料塔比板式塔重；（3）大塔以填料塔造價(jià)便宜。因填料價(jià)格約與塔體的容積成正比，板式塔按單位面積計(jì)算的價(jià)格，隨塔徑增大而減小。6.2.6塔的分類與總體結(jié)構(gòu)（1）分類按操作壓力：加壓塔；常壓塔；減壓塔。按單元操作：精餾塔；吸收塔；解吸塔；反應(yīng)塔；干燥塔；萃取塔。按形成相際接觸界面：固定相界面；流動(dòng)過程中形成相界面。按內(nèi)件結(jié)構(gòu)：其中按內(nèi)部結(jié)構(gòu)又可分為以下兩種：a板式塔，塔內(nèi)裝有一定數(shù)量的塔盤，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬逐級(jí)（板）接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備；氣體自塔底向上以鼓泡或噴射的形式穿過塔板上的液層， 使氣液相密切接觸而進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱； 兩相的組分濃度呈階梯式變化。b填料塔，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，是氣液接觸和傳質(zhì)的基本構(gòu)件；屬微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備；液體在填料表面呈膜狀自上而下流動(dòng)；氣體呈連續(xù)相自下而上與液體作逆流流動(dòng)，并進(jìn)行氣液兩相的傳質(zhì)和傳熱；兩相的組分濃度或溫度沿塔高連續(xù)變化。（2） 總體結(jié)構(gòu)： 塔體：即塔外殼，包括筒節(jié)、封頭、連接法蘭等。除操作壓力（內(nèi)壓或外壓）、溫度外，要考慮風(fēng)載、地震載荷、偏心載荷及試壓、運(yùn)輸?shù)跹b時(shí)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等要求。 內(nèi)件：塔板或填料及支承裝置等。 支座：塔體與基礎(chǔ)的連接結(jié)構(gòu)，一般采用裙式支座。 附件：人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平臺(tái)、保溫層等。 板式塔與填料塔的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)列于表6-1：表 6-1 板式塔和填料塔的主要特點(diǎn)比較項(xiàng)目板式塔填料塔備注各塊理論板壓降約1KPa散裝填料約0.3KPa規(guī)整填料約0.15KPa塔板的開孔率為5%-10%，又有25-50mm清液層，故壓降大。壓降小是填料塔的主要優(yōu)點(diǎn)分離效率（HETP）分離效率比較穩(wěn)定，大塔效率會(huì)更高些規(guī)整填料HETP值比板式塔小，絲網(wǎng)效率更高，新型散裝填料與板式塔相當(dāng)填料塔效率受液體分布影響大，預(yù)測(cè)比較難，可靠性不如板式塔處理能力與操作彈性操作彈性大規(guī)整填料處理能力比板式塔大，真空和常壓塔為30%-50%，新型散裝填料也可比板式塔高些由于填料塔壓降低，在高真空塔時(shí)還可以使相對(duì)揮發(fā)度有所上升對(duì)高真空操作的適應(yīng)性（熱敏、高沸物料）因壓降大較難適應(yīng)，尤其在高真空板中有多的場(chǎng)合壓降小的優(yōu)點(diǎn)使其特別適用，高真空下應(yīng)用規(guī)整填料會(huì)更佳高真空填料塔液體分布器往往要特殊設(shè)計(jì)才能達(dá)到高的分布質(zhì)量。且散裝填料可能會(huì)2MPa應(yīng)用板式塔P，v ，流量又大，易引起液相嚴(yán)重返混；r P，T，填料塔中兩相分離變難對(duì)腐蝕性物料的適應(yīng)性須用耐腐蝕性材料制作，比較困難或價(jià)格高易用陶瓷性耐腐蝕性材料，較合適對(duì)易結(jié)垢、易堵塞系統(tǒng)的適應(yīng)性比較容易解決，清理也較容易不適用易起泡物系較難，塔徑、塔高均需要較大值比較合適填料塔的液體分布器需特別留意大直徑塔很適合，造價(jià)低填料費(fèi)用上升很大，尤其是絲網(wǎng)規(guī)整填料，而且汽液分布均勻較難減壓大直徑填料塔已有不少成功實(shí)例，此時(shí)因高效、高處理能力使塔體積減小小直徑塔0.6m以下較難制作很合適液體均布較易達(dá)到，應(yīng)有較大的徑向混合間歇精餾可以用因持液量少而更合適多進(jìn)料、軸測(cè)線的方便性比較容易實(shí)現(xiàn)不太合適增加一個(gè)再分布器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而造價(jià)高，不太合適中間換熱易實(shí)現(xiàn)較難實(shí)施塔的檢修容易規(guī)整填料幾乎不可能在實(shí)際操作中， 塔盤的結(jié)構(gòu)在一定程度上仍然影響著操作的流體力學(xué)狀態(tài)和傳質(zhì)性能的優(yōu)劣。現(xiàn)將各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途列于表 6-2：表 6-2 各種板式塔的優(yōu)缺點(diǎn)及用途塔盤形式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)用途泡罩型圓形泡罩復(fù)雜彈性好無泄漏費(fèi)用高；板間距大；壓力降比較大用于具有特定要求的場(chǎng)合S形泡罩塔板稍簡單簡化了泡罩的形式因此性能相似費(fèi)用高；板間距大；壓力降比較大用于具有特定要求的場(chǎng)合浮閥型條形浮閥簡單操作彈性較好、塔板效率較高、處理能力較大無其他明顯缺點(diǎn)適用于加壓及常壓下的氣液傳遞過程重盤式浮閥有簡單的和稍復(fù)雜的T行浮閥簡單穿流型篩板（溢流式）簡單正常負(fù)荷下效率高、費(fèi)用最低、壓力將小穩(wěn)定操作范適于處理量波紋篩板簡單比篩板壓力降稍高，但具有 同樣的優(yōu)點(diǎn)；氣液分布好圍窄；易堵塞原料；容易發(fā)生液體泄漏變動(dòng)小且不析出固體物的系統(tǒng)柵板簡單處理能力大；壓力降??；費(fèi)用便宜塔板效率低；彈性較小適于粗精餾6.2.7塔設(shè)備設(shè)計(jì)舉例根據(jù)以上基本原則，以 DMO精餾塔（T0201）為例，進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。其它塔設(shè)備的設(shè)計(jì)與該精餾塔的設(shè)計(jì)方法相同。6.2.7.1塔的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)T0201的處理量及物性，我們選擇板式塔。根據(jù)操作條件，物系的組成和特點(diǎn)及要達(dá)到的分離要求，考慮到設(shè)備的制造、維修成本，我們選浮閥塔作為本項(xiàng)目的塔類型。塔設(shè)計(jì)依據(jù)于Aspen plus軟件模擬結(jié)果。經(jīng)過靈敏度分析，得出最優(yōu)塔板數(shù)為15和回流比為2.7。T0201塔的基礎(chǔ)參數(shù)如下表6-3 T0201塔參數(shù)氣相體積流速Vs5011.62m3/h密度1.4284kg/m3質(zhì)量流量G7158.45kg/h液相體積流速V60.236m3/h密度964.89kg/m3質(zhì)量流量L58121.3kg/h6.2.7.2精餾塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)我們將得到的aspen模擬數(shù)據(jù)輸入到cup-tower中，進(jìn)行計(jì)算，可得到塔的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。我們對(duì)塔也進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算。（一）塔徑的計(jì)算塔的直徑根據(jù)適宜的空塔氣速和蒸汽流量按下式求出：，為空塔的泛點(diǎn)：為蒸汽負(fù)荷因子，根據(jù)Smith圖查得圖中橫坐標(biāo)：圖中縱坐標(biāo)為：板間距取，板上液層高度 ，。由以上數(shù)據(jù)查的，則：按GB9019-2001T塔徑尺寸圓整，則實(shí)際塔截面積：實(shí)際空塔氣速：安全系數(shù)：,在0.6-0.8安全系數(shù)范圍內(nèi)。根據(jù)以上結(jié)果，初步認(rèn)定塔徑取1.2m是合理的。（二）塔板主要工藝尺寸計(jì)算塔板主要尺寸的確定：1.溢流裝置采用雙溢流型的平頂弓形溢流堰、弓形降液管、平形受液盤，且不設(shè)進(jìn)口內(nèi)堰。(1)溢流堰長(出口堰長)取堰上溢流強(qiáng)度，滿足篩板塔的堰上溢流強(qiáng)度要求。(2)出口堰高對(duì)平直堰由及，取，于是：（滿足要求）因?yàn)椴荒艹^板間距的15%，故取得出口堰高為(3) 降液管的寬度和降液管的面積由，查弓形降液管幾何關(guān)系圖得，即：，。液體在降液管內(nèi)的停留時(shí)間（滿足要求）(4)降液管的底隙高度液體通過降液管底隙的流速一般為0.070.25m/s，取液體通過降液管底隙的流速，則有：（不宜小于0.020.025m，本結(jié)果滿足要求）2. 閥孔孔徑：孔徑的大小直接影響塔板操作性能。在開孔率、空塔汽速和液流量相同的條件下增大孔徑，雖可減小板壓降，不易阻塞，但漏液量增大，操作彈性降低。一般工業(yè)上常用的孔徑經(jīng)常取，結(jié)合本設(shè)計(jì)為宜。3. 閥孔中心距和開孔率：開孔一般采用正三角形排列，篩孔中心距取=75mm所以開孔率為24.5%，大于15%，開孔率過大，容易產(chǎn)生漏液，在操作時(shí)要特別注意控制操作條件，以免漏液。4. 塔板厚度：在塔板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度許可的條件下，應(yīng)盡可能選取較薄的板材制作塔板，這不僅可以降低干板壓降，而且可以改善氣液接觸狀態(tài)。浮閥塔塔板有2mm、3mm、4mm三種厚度的塔板，本塔選用3mm厚度的塔板。5. 浮閥數(shù)及排列方式：（1）浮閥數(shù)初取閥動(dòng)能因數(shù)，閥孔氣速為： 每層塔板上浮閥個(gè)數(shù)（2）浮閥的排列浮閥有多種排列方式，在本項(xiàng)目的反應(yīng)器中，以三角形排列為好，各排浮閥垂直于液流方向，使氣液兩相均勻接觸。在垂直于液流方向上，浮閥的中心距固定不變，平行于液流方向上之間。在排列浮閥時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意使外圍浮閥與塔壁和堰之間保留相當(dāng)距離，以便于安裝和操作。分塊式塔盤外圍浮閥的中心至塔壁的距離一般為。浮閥排列方式采用等腰三角形交叉排列。取同一橫排的孔心距，則可按下式估算排間距：考慮到塔的直徑較大，必須采用分塊式塔板。而各分塊的支承與銜接也要占去一部分鼓泡區(qū)面積，因此排間距不宜采用384mm,而應(yīng)小于此值，故取以正三角形交叉排方式作圖，排得浮閥數(shù)為135個(gè)。5. 閥孔氣速：6. 動(dòng)能因數(shù)： 在誤差允許范圍內(nèi)合適。（三）塔板流體力學(xué)計(jì)算對(duì)T0201塔進(jìn)行了流體力學(xué)計(jì)算。（1）塔板壓降液體表面張力造成的阻力很小，可忽略，浮閥塔的壓降為干板壓降和液層阻力之和，即：式中塔板壓降，液柱；干板壓降，液柱；塔板上的液層阻力，液柱。（1）干板壓降因，故：液柱，即在正常操作下，干板壓降為0.03m液柱。（2）液層阻力本設(shè)備分離液相為草酸二甲酯，碳酸二甲酯，亞硝酸甲酯等，可取充氣系數(shù)為0.6，則液柱。因此，2）霧沫夾帶浮閥塔的霧沫夾帶可按下式計(jì)算：，及，式中： 霧沫夾帶量，kg夾帶/kg氣體；板間距，；堰高，；堰上清夜高度，；空塔氣速，m/s；空塔截面積與有效截面積之比；氣象相密度，；氣液兩相密度差，；液體表面張力，；以塔截面積為基準(zhǔn)的塔板開孔率，%將數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得：故符合霧沫夾帶要求。計(jì)算結(jié)果如下：表6-4塔數(shù)據(jù)工藝數(shù)據(jù)氣相密度 1.429 kg/m3氣相體積流量5011.620 m3/h氣相質(zhì)量流量7158.448 kg/h泡沫密度0.800液相密度 964.891 kg/m3液相表面張力0.032 N/m液相體積流量60.236 m3/h液相質(zhì)量流量58121.271 kg/h塔板結(jié)構(gòu)流型數(shù)2塔板間距600 mm安定區(qū)70 mm邊緣區(qū)50 mm泛點(diǎn)率 65 %泛點(diǎn)氣速-2.846 m/s空塔氣速1.2345 m/s流動(dòng)因素0.3124降液管壓降80.762 mm降液管清液高159.7 mm塔徑1200 mm降液管停留 7.2 S液相上限0.0288 m3/s漏液率 1.448 %操作上限 154 %操作下限 38 %堰徑比 70 %堰高50 mm堰齒深5 mm降液管塔板間隙25 mm堰長840 mm降液管寬度170 mm中心降液管寬度 0.1670 m降液管面積 17.7 %開孔區(qū)面積 0.2 m2堰上液頭28.244 mm板上清液高度78.244 mm板上液層壓降46.800 mm液相下限 0.0003 m3/s板結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)塔板類型浮閥排孔方式正三角浮閥類型重閥塔板分塊3孔徑39.0000 mm孔距/孔徑1.9231塔板厚度2.0000 mm孔距75.0000 mm孔數(shù)106.0000開孔率 24.5351 %孔速10.9940 m/s孔動(dòng)能因子 13.1394 (kg/m)0.5/S干板壓降48.6403 mm板壓降94.8485 mm6.2.8塔板水力學(xué)檢核我們采用維維塔板流體力學(xué)軟件對(duì)T0201塔進(jìn)行了流體力學(xué)校核。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以繪制塔的負(fù)荷性能圖如圖6-1所示：圖6-1 浮閥塔T0201負(fù)荷性能圖由圖中我們可以看出：規(guī)定的氣液相負(fù)荷下的操作點(diǎn)處在適宜操作區(qū)內(nèi)的適中位置。塔板的氣相負(fù)荷上限由霧沫夾帶控制，操作下限由漏液控制。計(jì)算板面情況如下：6.2.9塔高的計(jì)算（一）塔高計(jì)算1）實(shí)際塔板數(shù)N：根據(jù)工業(yè)經(jīng)驗(yàn)值取55%，=15（包括冷凝器、再沸器），進(jìn)料板為第9塊。進(jìn)料板位置為塊。2）塔頂空間高度：塔頂空間高度的作用是安裝塔板和開人孔的需要，也使氣體中的液體自由沉降，減少塔頂出口氣體中液滴夾帶，空間高度一般取1.21.5m，這里取=1.2m。3）塔板間距：取=0.6m4）開有人孔的板間距：設(shè)有人孔的上下兩塔板間距應(yīng)該大于等于600mm，這里取=650mm。5）人孔數(shù)：取6塊板設(shè)置一個(gè)人孔，實(shí)際塔板25塊，所以開設(shè)4個(gè)人孔（不包括塔頂和塔底人孔數(shù)）。6）進(jìn)料段空間高度：進(jìn)料段高度取決與進(jìn)料口的結(jié)構(gòu)形式和物料狀態(tài)，一般比大， 取。7）塔底空間高度：塔的底部空間高度是指塔底底末一層塔盤到塔底封頭切線處的距離，當(dāng)進(jìn)料系統(tǒng)有緩沖容積可取520min。提取ASPEN數(shù)據(jù)塔底料液出口體積流量V=60.236，塔徑D=1.2m，t=5min，所以：綜上可知塔筒體高度：。8）裙座高度：筒體高度大于10m，塔徑，所以采用圓柱形裙座，9）封頭高度：封頭選取標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，參考JB/T473795取直邊段，曲邊高度。所以封頭高度：。塔的實(shí)際高度：。（二）接管的計(jì)算1）頂氣體接管：取塔頂氣體流速，提取ASPEN數(shù)據(jù)V=5011.62，則：管徑： 圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速： 。2）進(jìn)料管：取進(jìn)料液體流速，液相體積流量V=67.978則:進(jìn)料管徑：；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速： 。3）回流管徑：取回流液流速，液相體積流量。則回流管徑： ；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速：。4）塔底出料管徑：取出料液體流速，液相體積流量則出料管徑：；圓整后選取管子規(guī)格為。實(shí)際流速： 。（三）筒體、封頭和裙座選材精餾塔內(nèi)操作壓力為0.101MPa，操作溫度為163，設(shè)計(jì)壓力0.12MPa，設(shè)計(jì)溫度為200，故可以選擇Q345R做為塔體和封頭的材料。裙座材料的選擇Q235B。（四）塔設(shè)備附件除沫器由于絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙率大以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)。特別是它具有除沫效率高，壓降小的特點(diǎn)。所以這里選用絲網(wǎng)除沫器。具體尺寸請(qǐng)見塔器設(shè)計(jì)絲網(wǎng)除沫器一書。6.2.10設(shè)計(jì)結(jié)果表6-5 T0201塔設(shè)計(jì)結(jié)果塔徑D1200mm板間距HT600mm板上清液層高度hl78mm塔板型式雙溢流型/堰型式平頂堰/受堰盤型式凹形受液盤/堰長lw840mm降液管底隙高度ho55mm堰高h(yuǎn)w50mm泡沫區(qū)寬度Ws70mm無效區(qū)寬度Wc50mm堰上液流高度how49mm降液管寬度Wd170mm降液管總面積Af0.20m2塔板截面積At1.13m2浮閥型式F1型重閥/閥孔動(dòng)能因子Fo10.3/閥孔速度8.6m/s閥孔直徑do39mm閥孔數(shù)目n135個(gè)開孔率24.5%孔中心距t75mm排間距t75mm干板壓降hc30 mm板上壓降hl46.8 mm降液管內(nèi)清液層高度Hd159.7 mm泛點(diǎn)率65 /操作上限 150 %操作下限 30 %塔高 23.74 m6.2.12塔校核塔 設(shè) 備 校 核計(jì) 算 單 位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì) 算 條 件塔 型板式容 器 分 段 數(shù)（不 包 括 裙 座）1壓 力 試 驗(yàn) 類 型液壓封頭上 封 頭下 封 頭材料名稱Q345RQ345R名義厚度(mm)66腐蝕裕量(mm)22焊接接頭系數(shù)11封頭形狀橢圓形橢圓形圓筒設(shè)計(jì)壓力(Mpa)設(shè)計(jì)溫度()長度(mm)名義厚度(mm)內(nèi)徑/外徑(mm)材料名稱(即鋼號(hào))10.122002099061200Q345R圓筒腐蝕裕量(mm)縱向焊接接頭系數(shù)環(huán)向焊接接頭系數(shù)外壓計(jì)算長度(mm)試驗(yàn)壓力(立) (Mpa)試驗(yàn)壓力(臥)(Mpa)121100.1250.3341內(nèi) 件 及 偏 心 載 荷介 質(zhì) 密 度kg/m3964.89塔 釜 液 面 離 焊 接 接 頭 的 高 度mm2000塔 板 分 段 數(shù)12345塔 板 型 式浮閥塔 板 層 數(shù)25每 層 塔 板 上 積 液 厚 度mm78最 高 一 層 塔 板 高 度mm3500最 低 一 層 塔 板 高 度mm3000塔 器 附 件 及 基 礎(chǔ)塔 器 附 件 質(zhì) 量 計(jì) 算 系 數(shù)1.2基 本 風(fēng) 壓N/m20.45基 礎(chǔ) 高 度mm2080塔 器 保 溫 層 厚 度mm100保 溫 層 密 度kg/m3300裙 座 防 火 層 厚 度mm100防 火 層 密 度kg/m3300管 線 保 溫 層 厚 度mm100最 大 管 線 外 徑mm1500籠 式 扶 梯 與 最 大 管 線 的 相 對(duì) 位 置90場(chǎng) 地 土 類 型I場(chǎng) 地 土 粗 糙 度 類 別A地 震 設(shè) 防 烈 度7(0.1g)設(shè) 計(jì) 地 震 分 組第一組地震影響系數(shù)最大值 amax0.08阻 尼 比0.01塔 器 上 平 臺(tái) 總 個(gè) 數(shù)4平 臺(tái) 寬 度mm2000塔 器 上 最 高 平 臺(tái) 高 度mm27700塔 器 上 最 低 平 臺(tái) 高 度mm10900裙 座裙 座 結(jié) 構(gòu) 形 式圓筒形裙 座 底 部 截 面 內(nèi) 徑mm1220裙 座 與 殼 體 連 接 形 式對(duì)接裙 座 高 度mm2100裙 座 材 料 名 稱Q235-B裙 座 設(shè) 計(jì) 溫 度200裙 座 腐 蝕 裕 量mm2裙 座 名 義 厚 度mm6裙 座 材 料 許 用 應(yīng) 力MPa99裙座與筒體連接段的材料Q235-B裙座與筒體連接段在設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa99裙座與筒體連接段長度mm100裙 座 上 同 一 高 度 處 較 大 孔 個(gè) 數(shù)1裙 座 較 大 孔 中 心 高 度mm700裙 座 上 較 大 孔 引 出 管 內(nèi) 徑（或 寬 度）mm600裙 座 上 較 大 孔 引 出 管 厚 度mm6裙座上較大孔引出管長度mm100地 腳 螺 栓 及 地 腳 螺 栓 座地 腳 螺 栓 材 料 名 稱16Mn地 腳 螺 栓 材 料 許 用 應(yīng) 力MPa170地 腳 螺 栓 個(gè) 數(shù)20地 腳 螺 栓 公 稱 直 徑mm48全 部 筋 板 塊 數(shù)100相 鄰 筋 板 最 大 外 側(cè) 間 距mm171.674筋 板 內(nèi) 側(cè) 間 距mm100筋 板 厚 度mm20筋 板 寬 度mm150蓋 板 類 型整塊蓋 板 上 地 腳 螺 栓 孔 直 徑mm65蓋 板 厚 度mm26蓋 板 寬 度mm0墊 板有墊 板 上 地 腳 螺 栓 孔 直 徑mm51墊 板 厚 度mm20墊 板 寬 度mm100基 礎(chǔ) 環(huán) 板 外 徑mm1510基 礎(chǔ) 環(huán) 板 內(nèi) 徑mm1220基 礎(chǔ) 環(huán) 板 名 義 厚 度mm20計(jì) 算 結(jié) 果容 器 殼 體 強(qiáng) 度 計(jì) 算元 件 名 稱壓 力 設(shè) 計(jì)名 義 厚 度 (mm)直 立 容 器 校 核取 用 厚 度 (mm)許 用 內(nèi) 壓 (MPa)許 用 外 壓 (MPa)下 封 頭661.127第 1 段 圓 筒661.125上 封 頭661.127裙 座名 義 厚 度 (mm)取 用 厚 度 (mm)66風(fēng) 載 及 地 震 載 荷00AA裙座與筒體連接段11(筒體)11(下封頭)2233操 作 質(zhì) 量 2521424946.224357.124331.324331.3最 小 質(zhì) 量 18963.318695.418106.318080.518080.5壓 力 試 驗(yàn) 時(shí) 質(zhì) 量44906.144638.244049.119775.319775.3風(fēng) 彎 矩 6.789e+056.448e+055.83e+055.783e+055.783e+05組合風(fēng) 彎 矩 6.789e+056.448e+055.83e+055.783e+055.783e+05地 震 彎 矩 注:計(jì)及高振型時(shí),此項(xiàng)按B.24計(jì)算6.718e+076.32e+075.626e+075.576e+075.576e+07偏 心 彎 矩 00000最 大 彎 矩 需橫風(fēng)向計(jì)算時(shí) 6.735e+076.336e+075.64e+075.59e+075.59e+07垂 直 地 震 力 00000應(yīng) 力 計(jì) 算9.739.7317.4418.6616.8517.1117.1115.5718.8313.0413.3613.3612.7212.7210.1410.1431.0633.3830.4713.9113.910.050.060.040.040.04st99.0099.0099.00183.00183.00B74.8474.8474.8471.6871.68組合應(yīng)力校核(內(nèi)壓),(外壓)5.985.98許 用 值219.60219.60(內(nèi)壓),(外壓)33.0137.4929.8926.0726.07許 用 值89.8189.8189.8186.0186.01-3.73-3.73許 用 值310.50310.5031.1133.4430.5113.9513.95許 用 值76.5376.5376.5377.1092.5154.3554.35許 用 值310.50310.50校 核 結(jié) 果合格合格合格合格合格注 1: sij 中 i 和 j 的 意 義 如 下i=1 操 作 工 況 j=1 設(shè) 計(jì) 壓 力 或 試 驗(yàn) 壓 力 下 引 起 的 軸 向 應(yīng) 力（ 拉 ）i=2 檢 修 工 況 j=2 重 力 及 垂 直 地 震 力 引 起 的 軸 向 應(yīng) 力（ 壓 ）i=3 液 壓 試 驗(yàn) 工 況 j=3 彎 矩 引 起 的 軸 向 應(yīng) 力（ 拉 或 壓 ）st 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 材 料 許 用 應(yīng) 力 B 設(shè) 計(jì) 溫 度 下 軸 向 穩(wěn) 定 的 應(yīng) 力 許 用 值注 2:sA1: 軸 向 最 大 組 合 拉 應(yīng) 力 sA2: 軸 向 最 大 組 合 壓 應(yīng) 力sA3: 液 壓 試 驗(yàn) 時(shí) 軸 向 最 大 組 合 拉 應(yīng) 力 sA4: 液 壓 試 驗(yàn) 時(shí) 軸 向 最 大 組 合 壓 應(yīng) 力s: 試 驗(yàn) 壓 力 引 起 的 周 向 應(yīng) 力注 3: 單 位 如 下質(zhì) 量: kg 力:N 彎 矩: Nmm 應(yīng) 力: MPa計(jì) 算 結(jié) 果地 腳 螺 栓 及 地 腳 螺 栓 座基 礎(chǔ) 環(huán) 板 抗 彎 斷 面 模 數(shù) mm31.93978e+08基 礎(chǔ) 環(huán) 板 面 積 mm2基 礎(chǔ) 環(huán) 板 計(jì) 算 力 矩 Nmm2447.09基 礎(chǔ) 環(huán) 板 需 要 厚 度mm9.99基 礎(chǔ) 環(huán) 板 厚 度 厚 度 校 核 結(jié) 果合格混 凝 土 地 基 上 最 大 壓 應(yīng) 力MPa0.75地 腳 螺 栓 受 風(fēng) 載 時(shí) 最 大 拉 應(yīng) 力 MPa0.00地 腳 螺 栓 受 地 震 載 荷 時(shí) 最 大 拉 應(yīng) 力MPa0.00地 腳 螺 栓 需 要 的 螺 紋 小 徑 mm0地 腳 螺 栓 實(shí) 際 的 螺 紋 小 徑mm42.587地 腳 螺 栓 校 核 結(jié) 果地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力小于零,塔器可以自身穩(wěn)定，地腳螺栓僅起固定作用筋 板 壓 應(yīng) 力 MPa0.00筋 板 許 用 應(yīng) 力MPa0.00筋 板 校 核 結(jié) 果合格蓋 板 最 大 應(yīng) 力 MPa0.00蓋 板 許 用 應(yīng) 力MPa147蓋 板 校 核 結(jié) 果合格裙 座 與 殼 體 的 焊 接 接 頭 校 核焊 接 接 頭 截 面 上 的 塔 器 操 作 質(zhì) 量kg24331.3焊 接 接 頭 截 面 上 的 最 大 彎 矩Nmm5.59008e+07對(duì) 接 接 頭 校 核對(duì) 接 接 頭 橫 截 面 mm214181.1對(duì) 接 接 頭 抗 彎 斷 面 模 數(shù) mm34.32525e+06對(duì) 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 最 大 拉 應(yīng) 力MPa-3.93對(duì) 接 焊 接 接 頭 拉 應(yīng) 力 許 可 值MPa71.28對(duì) 接 接 頭 拉 應(yīng) 力 校 核 結(jié) 果合格搭 接 接 頭 校 核搭 接 接 頭 橫 截 面 mm2搭 接 接 頭 抗 剪 斷 面 模 數(shù) mm3搭 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 最 大 剪 應(yīng) 力MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 操 作 工 況 下 的 剪 應(yīng) 力 許 可 值MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 試 驗(yàn) 工 況 下 最 大 剪 應(yīng) 力MPa搭 接 焊 接 接 頭 在 試 驗(yàn) 工 況 下 的 剪 應(yīng) 力 許 可 值MPa搭 接 接 頭 拉 應(yīng) 力校 核 結(jié) 果主 要 尺 寸 設(shè) 計(jì) 及 總 體 參 數(shù) 計(jì) 算 結(jié) 果裙 座 設(shè) 計(jì) 名 義 厚 度mm6容 器 總 容 積mm32.4248e+10直 立 容 器 總 高mm23421殼 體 和 裙 座 質(zhì) 量kg4279.39附 件 質(zhì) 量kg855.878內(nèi) 件 質(zhì) 量kg2118.41保 溫 層 質(zhì) 量kg2833.55平 臺(tái) 及 扶 梯 質(zhì) 量kg10570.8操 作 時(shí) 物 料 質(zhì) 量kg4556.02液 壓 試 驗(yàn) 時(shí) 液 體 質(zhì) 量kg24248吊 裝 時(shí) 空 塔 質(zhì) 量kg5558.95直 立 容 器 的 操 作 質(zhì) 量kg25214直 立 容 器 的 最 小 質(zhì) 量kg18963.3直 立 容 器 的 最 大 質(zhì) 量kg44906.1空 塔 重 心 至 基 礎(chǔ) 環(huán) 板 底 截 面 距 離mm10827.6直 立 容 器 自 振 周 期s1.47第 二 振 型 自 振 周 期s0.23第 三 振 型 自 振 周 期s0.08臨界風(fēng)速(第一振型)臨界風(fēng)速(第二振型)雷諾系數(shù)設(shè)計(jì)風(fēng)速風(fēng) 載 對(duì) 直 立 容 器 總 的 橫 推 力 N49.1138地 震 載 荷 對(duì) 直 立 容 器 總 的 橫 推 力 N3402.3操 作 工 況 下 容 器 頂 部最 大 撓 度mm0.容 器 許 用 外 壓MPa注：內(nèi)件質(zhì)量指塔板質(zhì)量；填料質(zhì)量計(jì)入物料質(zhì)量；偏心質(zhì)量計(jì)入直立容器的操作質(zhì)量、最小質(zhì)量、最大質(zhì)量中。上封頭校核計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc0.12MPa設(shè)計(jì)溫度 t200.00 C內(nèi)徑 Di1200.00mm曲面深度 hi300.00mm材料Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st183.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.30mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù) f1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25Pc= 0.3341 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 54.26MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = = 1.0000計(jì)算厚度dh = = 0.39mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 3.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名義厚度dnh = 6.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量76.38Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力Pw= = 1.12676MPa結(jié)論合格下封頭校核計(jì)算計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力 Pc0.14MPa設(shè)計(jì)溫度 t200.00 C內(nèi)徑 Di1200.00mm曲面深度 hi300.00mm材料Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st183.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s189.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.30mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù) f1.00壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25Pc= 0.3341 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力stsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下封頭的應(yīng)力sT = = 54.26MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù)K = = 1.0000計(jì)算厚度dh = = 0.47mm有效厚度deh =dnh - C1- C2= 3.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名義厚度dnh = 6.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量76.38Kg壓 力 計(jì) 算最大允許工作壓力Pw= = 1.12676MPa結(jié)論合格內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位中航一集團(tuán)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所計(jì)算所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)GB 150.3-2011計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力 Pc0.14MPa設(shè)計(jì)溫度 t200.00 C內(nèi)徑 Di1200.00mm材料Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力 s189.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力 st183.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn) ss345.00MPa鋼板負(fù)偏差 C10.30mm腐蝕裕量 C22.00mm焊接接頭系數(shù) f1.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 0.46mm有效厚度de =dn - C1- C2= 3.70mm名義厚度dn = 6.00mm重量3745.57Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 0.3341 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平 sTsT 0.90 ss = 310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 54.35MPa校核條件sT sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.12503MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 22.60MPastf183.00MPa校核條件stf st結(jié)論合格6.2.12.1筒體與封頭壁厚筒體計(jì)算厚度 = = 0.39mm，有效厚度 e =n - C1- C2= 3.70mm，名義厚度 n=6.00mm。封頭計(jì)算厚度 = = 0.39mm，有效厚度 e =n - C1- C2= 3.70mm，最小厚度min = 3.00mm，名義厚度 n=6.00mm。校核結(jié)果合格。6.2.12.2風(fēng)載荷與地震載荷風(fēng) 載 及 地 震 載 荷00AA裙座與筒體連接段11(