課程設(shè)計輔導(dǎo)塔器2課件

1、課程設(shè)計輔導(dǎo)塔器2課件課程設(shè)計輔導(dǎo)塔器2課件化工過程與設(shè)備課程設(shè)計輔導(dǎo) 設(shè)備的機械設(shè)計課程設(shè)計的目的和意義1. 綜合運用化機基礎(chǔ)課程及其它相關(guān)課程的知識，并使之得到鞏固和深化；2. 培養(yǎng)正確的工程設(shè)計思想，掌握設(shè)備機械設(shè)計的基本方法和步驟;3. 熟悉常用的設(shè)計規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的使用；4. 訓(xùn)練機械制圖能力；5. 培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。化工過程與設(shè)備課程設(shè)計輔導(dǎo) 設(shè)備的機械設(shè)計課程設(shè)計二、設(shè)計任務(wù)（一）工藝條件采用前面化工原理課程設(shè)計的工藝條件和計算結(jié)果。（二）機械設(shè)計內(nèi)容 1. 確定設(shè)計依據(jù) 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計（繪制結(jié)構(gòu)草圖） 3.材料選擇 4.強度設(shè)計（強度和穩(wěn)定性計算） 5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇

2、（人孔、接管、接管法蘭） 6. 開孔補強計算 7. 繪制1號裝配圖一張 8. 編寫設(shè)計說明書二、設(shè)計任務(wù)（一）工藝條件三、設(shè)計方法和步驟1.設(shè)計依據(jù) 鋼制壓力容器 GB150 1998 及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程 1999 鋼制塔式容器 JB4710 2000 鋼制管殼式換熱器 GB151 1999 三、設(shè)計方法和步驟1.設(shè)計依據(jù)2.結(jié)構(gòu)設(shè)計塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 塔盤結(jié)構(gòu)在設(shè)計說明書中，繪制工藝結(jié)構(gòu)草圖，標(biāo)注形位尺寸。塔頂、塔釜尺寸各種接管的位置、方位人孔數(shù)量、位置裙座結(jié)構(gòu)塔總體結(jié)構(gòu)2.結(jié)構(gòu)設(shè)計塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 塔盤結(jié)構(gòu)在設(shè)計說明書中，繪制工3.材料選擇（要寫出選材理由和依據(jù)）分析影響材質(zhì)的各種因

3、素；明確標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和選材原則；確定出塔體、支座、塔內(nèi)件、零部件的材質(zhì)（1）考慮壓力（2）考慮溫度（3）考慮介質(zhì)性質(zhì) 是否有毒、易燃、易爆（4）考慮安全監(jiān)察、管理 屬幾類容器3.材料選擇（要寫出選材理由和依據(jù)）分析影響材質(zhì)的各種因素；4.強度設(shè)計（強度和穩(wěn)定性計算）（一）計算步驟 （1）按計算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh ； （2）設(shè)定各截面處筒體有效壁厚Sei、封頭有效壁厚Seh 、裙座 殼有效壁厚Ses ； （3）選取若干計算截面（包括所有危險截面），計算各種載荷； （4）計算塔在各種載荷作用下的軸向應(yīng)力； （5）筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核 計算塔在多種載荷聯(lián)合作用下的組

4、合軸向應(yīng)力，并應(yīng)滿足 相應(yīng)的強度和穩(wěn)定性條件。否則須重新設(shè)定壁厚，直至滿 足全部校核條件為止； （6）筒體和裙座水壓試驗應(yīng)力校核 （7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 （8）地腳螺栓計算 4.強度設(shè)計（強度和穩(wěn)定性計算）（一）計算步驟4.強度設(shè)計（強度和穩(wěn)定性計算）（二）計算方法 （1）按計算壓力確定筒體、封頭的有效壁厚Se和Seh 確定設(shè)計參數(shù)（說明理由） Pc、 t、 、 C1、 C2 、 n。 筒體計算壁厚：設(shè)計壁厚：名義壁厚：有效壁厚：4.強度設(shè)計（強度和穩(wěn)定性計算）（二）計算方法筒體計算壁厚：封頭計算壁厚： （標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭）設(shè)計壁厚：名義壁厚：有效壁厚：封頭計算壁厚： 設(shè)計壁厚：名義壁厚：有效壁厚：（

5、2）設(shè)定塔各截面處的壁厚（若取等截面塔，則各截面處壁 厚相等） 筒體名義壁厚Sni和有效壁厚Sei （可參照Se設(shè)定） Sei應(yīng)不小于Se 封頭名義壁厚Snhi和有效壁厚Sehi （可參照Seh設(shè)定） Sehi應(yīng)不小于Seh 裙座殼有效壁厚Ses ，Ses應(yīng)不小于6 mm；（2）設(shè)定塔各截面處的壁厚（若取等截面塔，則各截面處壁 （3）選取若干計算截面（包括所有危險截面） 計算各種載荷37000900090009000500040001000P6P5P4P3P2P1001122 塔體及裙座機械計算簡圖00112237000900090009000500040001000P質(zhì)量載荷計算塔操作質(zhì)量：

6、mo = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ mo5+ ma+ me 塔最大質(zhì)量： mmax = mo1+ mo2+ mo3+ mo4+ma+ mw+ me塔最小質(zhì)量： mmin = mo1+ 0.2mo2+ mo3+ mo4+ma + memo1 塔殼體和裙座質(zhì)量，kg；mo2 內(nèi)件質(zhì)量，kg；mo3 保溫材料質(zhì)量，kg；mo4 平臺、扶梯質(zhì)量，kg；mo5 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量，kg；ma 人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，kg；mw 液壓試驗時，塔內(nèi)充液質(zhì)量，kg；me 偏心質(zhì)量，kg。 質(zhì)量載荷計算塔操作質(zhì)量：mo = mo1+ mo2+ mo 塔殼體和裙座質(zhì)量 mo1（1） 圓筒質(zhì)量m1

7、 式中： Ho 塔體圓筒總高度（已由工藝計算求得） mDi 、 Do分別為塔的內(nèi)、外直徑 m鋼 材料的密度 kg/m3（2）封頭質(zhì)量m2根據(jù)封頭的公稱直徑DN和壁厚，查取相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。（3）裙座質(zhì)量m3式中： Hs裙座高度 mDi 、 Do分別為裙座的內(nèi)、外直徑 mmo1 = m1 + m2 + m3 塔殼體和裙座質(zhì)量 mo1（1） 圓筒質(zhì)量m1式中： 塔內(nèi)件質(zhì)量 mo2查化機基礎(chǔ)教材P236 表8-1或課程設(shè)計教材P437 表9-21得浮閥（或篩板）塔盤單位質(zhì)量 q kg/m2 則人孔、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量 ma 塔內(nèi)件質(zhì)量 mo2查化機基礎(chǔ)教材P236 表8-1 保溫材料質(zhì)量 mo3 保溫材

8、料質(zhì)量 mo3 平臺、扶梯質(zhì)量 mo4qp 平臺單位質(zhì)量，150 kg/m2 ； B 平臺寬， 取B = 900 mm ；n 平臺數(shù)量，在每個人孔處安裝一個平臺； qF 籠式扶梯單位質(zhì)量，40 kg/m；HF 扶梯高度，根據(jù)塔高確定。 平臺、扶梯質(zhì)量 mo4qp 平臺單位質(zhì)量，150 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量 mo5 hL 塔盤上清液層高度 m （工藝設(shè)計確定） ho 塔釜深度 m （工藝設(shè)計確定） 充水質(zhì)量 mw 操作時塔內(nèi)物料質(zhì)量 mo5 hL 塔盤上清液層高度 全塔操作質(zhì)量 mo 全塔最小質(zhì)量 mmin 全塔最大質(zhì)量 mmax 全塔操作質(zhì)量 mo 全塔最小質(zhì)量 mmin 將各段質(zhì)量載荷列表12

9、3456合計mo1 mo2 mo3 mo4 mo5 ma mw mo mmax mmin 塔段長度 人孔、平臺數(shù) 塔段號 質(zhì)量 塔板數(shù) 將各段質(zhì)量載荷列表123456合計mo1 mo2 mo3 地震載荷計算 塔的自振周期計算 由課程設(shè)計P437表9-22查得： （設(shè)計地震烈度7級） 由表9-23查得 場地土的特征周期：Tg = 0.3 (類場地土，近震。) 地震影響系數(shù) 結(jié)構(gòu)綜合影響系數(shù)Cz = 0.5 地震載荷計算 塔的自振周期計算 由課程設(shè)計P43 計算：當(dāng)H/D15，或 H20m 時，必須考慮高振型影響， 這時，地震彎矩按下式計算： 計算危險截面的地震彎矩 0-0（基底）截面： 計算：當(dāng)

10、H/D15，或 H20m 時，必須考慮高振型1-1（裙座人孔）截面： 2-2（筒體與裙座連接處）截面： 式中：h 計算截面距地面的高度，mm1-1（裙座人孔）截面： 2-2（筒體與裙座連接處）截面： 風(fēng)載荷計算 風(fēng)力計算 風(fēng)振系數(shù) 由（9-26）式計算各塔段的風(fēng)振系數(shù)K2i，計算結(jié)果列于表中： 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.

11、231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類

12、)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921

13、.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.82

14、0.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔

15、 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.0375

16、0.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面

17、高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532 塔 段 號 項 目123456計算截面距地面高度hit /m1510192837脈動增大系數(shù) (B類)2.74脈動影響系數(shù)i (B類)0.720.720.720.790.820.85振型系數(shù)zi0.0060.03750.1260.350.6911.0風(fēng)壓高度

18、變化系數(shù)fi (B類)0.640.81.01.231.391.521.0181.0921.2491.6162.1172.532123456計算截面距地面高度 hit / m 脈動增大系數(shù) (B類) 脈動影響系數(shù)i (B類) 振型系數(shù) 風(fēng)壓高度變化系數(shù) fi (B類) 塔 段 號 項 目 風(fēng)載荷計算 風(fēng)力計算 風(fēng)振系數(shù) 由（9-26 水平風(fēng)力計算 由式（9-25）計算各塔段的水平風(fēng)力： 各段有關(guān)參數(shù)及計算結(jié)果列于表中123456體型系數(shù) K1 取0.7風(fēng)振系數(shù) K2i 基本風(fēng)壓值風(fēng)壓高度變化系數(shù) 塔第i 段計算長度有效直徑水平風(fēng)力塔段號 項 目 水平風(fēng)力計算 由式（9-25）計算各塔段的水平風(fēng)力

19、： 風(fēng)彎矩計算 0-0截面 ：1-1截面： 2-2截面： 風(fēng)彎矩計算 0-0截面 ：1-1截面： 2-2截面： （4）各種載荷引起的軸向應(yīng)力 計算壓力引起的軸向拉應(yīng)力1 操作質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力2 1-1截面： 0-0截面 ：Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計算lmbmSmDimSes2-2截面： （4）各種載荷引起的軸向應(yīng)力 計算壓力引起的軸向拉應(yīng)力最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3 最大彎矩取下式計算值中較大者： 計算結(jié)果列表： 截 面 0-01-12-2最大彎矩引起的軸向應(yīng)力3 最大彎矩取下式計算值中較大者 各危險截面的3計算如下： lmbmSmDimSes 各危險截面

20、的3計算如下： lmbmSmDimSes（5）筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核 筒體的強度與穩(wěn)定性校核 強度校核 筒體危險截面2-2處的最大組合軸向拉應(yīng)力 校驗，是否滿足強度條件：（5）筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核 筒體的強度與穩(wěn) 穩(wěn)定性校核 筒體危險截面2-2處的最大組合軸向壓應(yīng)力 校驗，是否滿足穩(wěn)定性條件： 許用軸向壓應(yīng)力： B 系數(shù)，MPa； 按GB150-1998鋼制壓力容器中的規(guī)定， 查相應(yīng)的材料圖得出 B = MPa K 載荷組合系數(shù)，取 K=1.2 穩(wěn)定性校核 筒體危險截面2-2處的最大組合軸向壓應(yīng)裙座的穩(wěn)定性校核 裙座危險截面0-0及1-1處的最大組合軸向壓應(yīng)力：

21、校驗，是否滿足穩(wěn)定性條件： 許用軸向壓應(yīng)力： 裙座的穩(wěn)定性校核 裙座危險截面0-0及1-1處的最大組（6）筒體和裙座水壓試驗應(yīng)力校核 筒體水壓試驗應(yīng)力校核 由試驗壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 校驗，是否滿足：（6）筒體和裙座水壓試驗應(yīng)力校核 筒體水壓試驗應(yīng)力校核 由試驗壓力引起的軸向應(yīng)力1 水壓試驗時,重力引起的軸向應(yīng)力2 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3 由試驗壓力引起的軸向應(yīng)力1 水壓試驗時,重力引起的 最大組合軸向拉應(yīng)力校核 校驗，是否滿足強度條件： 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 校驗，是否滿足穩(wěn)定性條件： 最大組合軸向拉應(yīng)力校核 校驗，是否滿足強度條件： 裙座水壓試驗應(yīng)力校核 水壓試驗時，重力引起的軸向應(yīng)力2

22、Asm 裙座人孔處截面的截面積， mm2 由式（9-43a）計算 裙座水壓試驗應(yīng)力校核 水壓試驗時，重力引起的軸向應(yīng)力 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3 由彎矩引起的軸向應(yīng)力3 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 校驗，是否滿足穩(wěn)定性條件： 最大組合軸向壓應(yīng)力校核 校驗，是否滿足穩(wěn)定性條件：Di.sSsDi.bDo.bSbb（7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 基礎(chǔ)環(huán)尺寸 取 Dob = Dis + (160400) （mm） Dib = Dis (160400) （mm） Di.sSsDi.bDo.bSbb（7）基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 基礎(chǔ) 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 取其中較大值 Zb 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm3 Ab 基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm2 校驗，是

23、否滿足強度條件：Ra 混凝土許用應(yīng)力，MPa 若選用75號混凝土，則 Ra = 3.5 MPa 基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 取其中較大值 Zb 基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面 基礎(chǔ)環(huán)厚度 參見圖9-67（b），按有筋板時，計算基礎(chǔ)環(huán)的厚度Sb 基礎(chǔ)環(huán)材料的許用應(yīng)力，對低碳鋼取 =140MPa 計算力矩，Nmm/mm，取矩形板X、Y軸的彎矩Mx、My 中絕對值較大者，Mx、 My按表9-29 計算 且 (Sb)n 12 mm 基礎(chǔ)環(huán)厚度 參見圖9-67（b），按有筋板時，計算基礎(chǔ)環(huán)（8）地腳螺栓計算 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 取其中較大值當(dāng) 時，塔設(shè)備自身穩(wěn)定，但應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的地腳螺栓，以固定位置；當(dāng) 時，塔設(shè)備必須

24、設(shè)置地腳螺栓。 （8）地腳螺栓計算 地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 取其中較大 地腳螺栓直徑 圓整后地腳螺栓的公稱直徑不得小于M24 d1 地腳螺栓的螺紋根部直徑，mm； n 地腳螺栓個數(shù)，一般取4的倍數(shù)； C2 腐蝕裕度，一般取3mm； 地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa 地腳螺栓材料一般選用Q235-A或16Mn， 對Q235-A， =147 MPa；對16Mn， =170 MPa。 地腳螺栓直徑 圓整后地腳螺栓的公稱直徑不得小于M24 d 在以上各項計算均滿足強度條件及穩(wěn)定性條件后， 將塔的機械設(shè)計結(jié)果列于表中。 在以上各項計算均滿足強度條件及穩(wěn)定性條件后，塔 的 名 義 壁 厚 塔的載荷及其彎矩

25、 質(zhì) 量 載 荷 風(fēng) 彎 矩 地 震 彎 矩 各種載荷引起的軸向應(yīng)力 計算壓力引起的軸向應(yīng)力 操作質(zhì)量引起的軸向應(yīng)力 最大彎矩引起的軸向應(yīng)力 最大組合軸向拉應(yīng)力 最大組合軸向壓應(yīng)力 塔機械設(shè)計結(jié)果匯總表塔 的 名 義 壁 厚 塔的載荷及其彎矩 質(zhì) 量 載 荷 風(fēng)強度及穩(wěn)定性校核 強 度 校 核 穩(wěn) 定 性 校 核 水壓試驗時的應(yīng)力校核 筒 體 裙 座 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計 基 礎(chǔ) 環(huán) 尺 寸 基 礎(chǔ) 環(huán) 的 應(yīng) 力 校 核地 腳 螺 栓 設(shè) 計 強度及穩(wěn)定性校核 強 度 校 核 穩(wěn) 定 性 校 核 水壓試5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭）5. 標(biāo)準(zhǔn)化零部件選擇（人孔、接管、接管法蘭）6. 開孔補強計算等面積補強的設(shè)計方法（1）計算有效補強范圍