化工机械基础课程设计

1、目录1、塔的设计条件及主要物性参数表22、塔设备设计计算程序及步骤3按设计压力计算塔体和封头厚度3塔 设 备 质 量 载 荷 计 算3按设计压力计算塔体和封头壁厚4自 振 周 期 计 算6地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算6地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算8风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算8风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算10偏 心 弯 矩10最 大 弯 矩11圆筒轴向应力校核和圆筒稳定校核11塔设备压力试验时的应力校核12裙 座 轴 向 应 力 校 核13基 础 环 设 计14地 脚 螺 栓 计 算153、设计结果汇总表164、设计综述175、参考资料176、主要符号说明18 板式塔设备机械设计任务书1. 设计任务及操作条件： 试进行一蒸馏塔与裙座的机械设计。 已知条件为：塔体内径i1200mm，塔高30m，工作压力为0.8MPa，设计温度为350，介质为原油，安装在南京郊区，地震强度为8度，塔内安装50层浮阀塔板，塔体材料选用20R，裙座选用Q235A。2. 设计内容 （1）根据设计条件选材； （2）按设计压力计算塔体和封头壁厚； （3）塔设备质量载荷计算；

2、（4）风载荷与风弯矩计算； （5）地震载荷与地震弯矩计算； （6）偏心载荷与偏心弯矩计算； （7）各种载荷引起的轴向应力； （8）塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核； （9）塔体水压试验和吊装时的应力校核； （10）基础环设计； （11）地脚螺栓计算； （12）板式塔结构设计。3. 设计要求：（1）进行塔体和裙座的机械设计计算； （2）进行裙式支座校核计算； （3）进行地脚螺栓座校核计算； （4）绘制装备图（A3图纸）1、塔的设计条件及主要物性参数表将全塔分为5段，计算截面分别为00、11、22、33、44。表1 设计条件及主要物性参数表已 知 设 计 条 件分段示意图塔体内径Di1200mm （分段示意图在附图中）塔体高度H3000mm工作压力p00.8MPa设计压力p0.8MPa设计温度t350塔体材 料20R许用应力133MPat92MPa设计温度下弹性模量E1.73105MPa常温屈服点s245MPa厚度附加量C2mm塔体焊接接头系数0.85介质密度810kg/m3塔盘数N50每块塔盘存留介质层高度hw100mm基本风压值q0250N/m2地震设防烈度7度设计基本地震加速度0.

3、2场地类别II类地面粗糙度B类偏心质量me4000kg偏心矩e2000mm塔外保温层厚度s100mm保温材料密度s300kg/m3裙座材料Q235-A许用应力st140MPa常温屈服点s235MPa设计温度下弹性模量Es厚度附加量Cs2mm人孔、平台数6地脚螺栓材料Q235-A许用应力bt147MPa腐蚀裕量C23mm个数n402、塔设备设计计算程序及步骤 按设计压力计算塔体和封头厚度计算内容计算公式及数据塔内液柱高度h/m可忽略液注静压力pH/MPa可忽略计算压力pc/MPa圆筒计算厚度/mm圆筒设计厚度c/mm圆筒名义厚度n/mm圆筒有效厚度e/mm封头的计算厚度h/mm封头设计厚度hc/mm封头名义厚度hn/mm封头有效厚度he/mm 塔 设 备 质 量 载 荷 计 算计算内容计算公式及数据1(01)2(12)3(23)4(34)5(45)塔段内直径Di/mm1200塔段名义厚度ni/mm10塔段长度li/mm1000200070001000010000塔设备高度H/mm300001单位筒体质量m1m/kg/m298筒体高度H1/mm29350筒体质量m1/kg封头质量m2/kg

4、裙座高度H3/mm3000裙座质量m3/kg塔体质量m01/kg298596208629803954.3塔段内件质量m02/kg(浮阀塔盘质量)-1102.71611.61526.85保温层质量m03/kgm03封头保温层质量，（kg）-18.92302.93289.53310.7 按设计压力计算塔体和封头壁厚平台、扶梯质量m04/kg平台质量qp150kg/m2 笼式扶梯质量qF40kg/m平台数量n6 笼式扶梯高度HF29m4080143315331534操作时塔内物料质量m05/kg-203.622612804816人孔、接管、法兰等附件质量ma/kg按经验取附件质量为：74.5149521.5745988.6充液质量mw/kg254.57916942416108.5偏心质量me/kg再沸器：me400014002600操作质量m0/kg412.51047.511107.116649.112130.5最小质量mmin/kg412.5843.97963.9411469.82100929.97最大质量mmax/kg412.51098.416762.122183.127422.95 自

5、 振 周 期 计 算计算内容计算公式及数据塔设备的自振周期T1/s 地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算计算内容0112233445各段操作质量mi/kg412.51047.511167.116649.112130.5计算内容计算公式及数据011223344顶各点距地面高度hi/mm1000200070001000010000hi1.53.161048.941045.241051.841061.84106mihi1.51.31079.361076.51091.6610101.2110103.541010hi31.01098.01093.4310111.010121.01012mihi34.12510118.3810113.8110151.6610161.2110163.251016A/B1.08106基本振型参与系数k10.0340.0960.5651.9871.987阻尼比i 0.02衰减指数阻尼调整系数2地震影响系数最大值 maxmax0.12（设计烈度为7度,设计基本加速度0.15g时）场地土的特征周期TgTg0.4（地震分组为第一组，II类场地土）地震影响系数1Tg=0.

6、4T1=1.685Tg=2水平地震力Fk1/N5.3613.61145.11216.35157.63垂直地震影响系数vmaxvmax=0.65max=0.078当量质量meq/kg取meq=0.75m0=24172.95底面垂直地震力Fv0-0/NFv0-0=vmax*meq*g=18477.80mihi3.68108任意质量i处垂直地震力Fvi/N20.71105.183903.588358.5449330.36090.01任意计算截面i处垂直地震力Fv1-1Fv1-1=0-0截面1-1截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5截面18477.8018457.0918351.9114448.336089.79-地 震 载 荷 与 地 震 弯 矩 计 算计算内容计算公式及数据01122334455顶底截面处地震弯矩/Nmm截面11处地震弯矩/Nmm截面22处地震弯矩/Nmm风 载 荷 与 风 弯 矩 计 算计算内容计算公式及数据011223344顶各计算段的外径DOi/mm塔顶管线外径dO/mm480第i段保温层厚度si/mm100管线保温层厚度 ps/mm100笼式扶梯当量宽度K340

7、0各计算段长度li/mm1000200070001000010000操作平台所在计算段的长度l0/mm-70001000010000平台数00222各段平台构件的投影面积A/mm20029.010529.010529.0105操作平台当量宽度K4/mm操作平台当量宽度K4/mm00514.3360360各计算段的有效直径Dei/mm210021002614.324602460182018202334.321802180取大值Dei/mm210021002614.324602460各计算段顶截面距地面的高度hit/m13102030风压高度变化系数fi查表5-231.01.01.01.251.42体型系数K10.7基本风压值q0/N/m2350塔设备的自振周期T1/s1.68q0T123501.682=987.84脉动增大系数（B类）查课程设计指导书表5-242.17脉动影响系数i（B类）查课程设计指导书表5-240.720.720.720.790.83hit/H0.0340.1020.3410.6811.00第i段振型系数zi根据hit/H与u查课程设计指导书表5-250.020.020.170.531.00各计算段的风振系数K2i1.0311.0311.2651.7272.268各计算段的水平风

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