1、<p>　　《化工設備機械基礎》</p><p><b>　　填料塔設計</b></p><p><b>　　學院：化學化工學院</b></p><p>　　班級： 化工09（2）班 </p><p><b>　　填料塔設計</b></p>&l

2、t;p>　　前言: 填料吸收塔簡介在化學工業(yè)中，吸收操作廣泛應用于石油煉制，石油化工中分離氣體混合物，原料氣的精制及從廢氣回收有用組分或去除有害組分等。吸收操作中以填料吸收塔生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓力降小，操作彈性大和持液量小等優(yōu)點而被廣泛應用。目前國內(nèi)對填料吸收塔設計大部分是經(jīng)驗設計方法，該方法是在給定生產(chǎn)任務的條件下，由經(jīng)驗確定出一個液氣比的值，然后手算出吸收塔的有關設計參數(shù)。該設計手段落后，沒有考慮經(jīng)濟技術指標，不符合工

3、廠實際生產(chǎn)中成本最低要求，故提出了填料吸收塔的優(yōu)化設計方法。下面簡要介紹一下填料塔的有關內(nèi)容。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。填料塔以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質(zhì)設備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣

4、體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)。與板式塔相比，在填料塔中進</p><p>　　1.1設計方案的確定 </p><p>　　填料精餾塔設計方案的確定包括裝置流程的確定、操作壓力的確定、進料熱狀況的選擇、加熱方式的選擇及回流比的選擇。</p><p>　　1.1.1.填料吸收塔設計方案的確

5、定 </p><p><b>　　裝置流程的確定 </b></p><p>　　吸收裝置的流程主要有以下幾種，圖4-1～4-4列出了部分流程。 ①逆流操作 氣相自塔底進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點是，傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分高效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。 ②并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底，此

6、即并流操作。并流操作的特點是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，流向?qū)ν苿恿τ绊懖淮?；易溶氣體的吸收或處理的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量特別大，逆流操作易引起液泛。 ③吸收劑部分再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。通常用于以下情況：當吸收劑用量較小，為提高塔的液體噴淋密度；對于非等溫

7、吸收過程，為控制塔內(nèi)的溫升，需取出一部分熱量。該流程特別適宜于相平衡常數(shù)m值很小的情況，通過吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。應予指出，吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力要低，且需設置循環(huán)泵，操作費用增加。</p><p>　?、芏嗨?lián)操作 若設計的填料層高度過大，或由于所處理物料等原因需經(jīng)常清理填料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個串聯(lián)的塔內(nèi)，每個吸收塔通過的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)

8、操作。此種操作因塔內(nèi)需留較大空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加，使設備投資加大。 ⑤串聯(lián)-并聯(lián)混合操作 若吸收過程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過大，操作氣速勢必很小(否則易引起塔的液泛)，塔的生產(chǎn)能力很低。實際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流量很大時，可采用液相作串聯(lián)、氣相作并聯(lián)的混合流程。 </p><p>　　總之，在實際應用中，

9、應根據(jù)生產(chǎn)任務、工藝特點，結合各種流程的優(yōu)缺點選擇適宜的流程布置。</p><p>　　圖4-1 逆流吸收塔 圖4-2 串聯(lián)逆流吸收塔流程</p><p>　　圖4-4 吸收劑部分循環(huán)的吸收解吸聯(lián)合流程</p><p>　　圖4-3 吸收劑部分循環(huán)吸收塔(2）吸收劑的選擇　　吸收過程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的

10、溶解來實現(xiàn)的，因此，吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關鍵之一，選擇吸收劑時應著重考慮以下幾方面。 ①溶解度 吸收劑對溶質(zhì)組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。 ②選擇性 吸收劑對溶質(zhì)組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現(xiàn)有效的分離。 ③揮發(fā)度要低 操作溫度下吸收劑的蒸氣壓要低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)損失。 ④粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)

11、的流動性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。 ⑤其他 所選用的吸收劑應盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得以及化學性質(zhì)穩(wěn)定等要求。 　　一般說來，任何一種吸收劑都難以滿足以上所有要求，選用時應針對具體情況和主要矛盾，既考慮工藝要求又兼顧到經(jīng)濟合理性。。 (3)操作溫度與壓力的確定 ①操作溫度的確定 由吸收過程的氣液平衡關系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，即低溫有利于吸收，但操作溫度的低限應由吸

12、收系統(tǒng)的具體情況決定。例如水吸</p><p>　　1.2 填料的類型</p><p>　　塔填料(簡稱為填料)是填料塔中氣液接觸的基本構件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設計的重要環(huán)節(jié)。 填料的種類很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。 (1) 散裝填料 散裝填料是一個個具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機的方式堆

13、積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料。散裝填料根據(jù)結構特點不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料。環(huán)鞍形填料及球形填料等?，F(xiàn)介紹幾種較典型的散裝填料。</p><p>　?、倮鳝h(huán)填料 拉西環(huán)填料是最早提出的工業(yè)填料，其結構為外徑與高度相等的圓環(huán)，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已很少應用。 ②鮑爾環(huán)填料 鮑爾環(huán)是在拉西環(huán)的基礎上改進而得。其結構為在拉西環(huán)

14、的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，其通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是目前應用較廣的填料之一。 ③階梯環(huán)填料 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進。與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。由

15、于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前</p><p>　　1.3 填料塔工藝尺寸的計算 </p><p>　　填料塔工藝

16、尺寸的計算包括塔徑的計算、填料層高度的計算等。 </p><p>　　1.3.1塔徑的計算 </p><p>　　填料塔直徑仍采用式4-1計算，即 (4-1)式中氣體體積流量Vs由設計任務給定。由上式可見，計算塔徑的核心問題是確定空塔氣速u。 (1) 空塔氣速的確定 ①泛點氣速法 泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為

17、泛點率。 對于散裝填料，其泛點率的經(jīng)驗值為u/uF=0.5~0.85對于規(guī)整填料，其泛點率的經(jīng)驗值為u/uF=0.6~0.95泛點率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度兩方面的因素。設計中，對于加壓操作的塔，應取較高的泛點率；對于減壓操作的塔，應取較低的泛點率；對易起泡沫的物系，泛點率應取低限值；而無泡沫的物系，可取較高的泛點率。 泛點氣速可用經(jīng)驗方程式計算，亦可用關聯(lián)圖求取。 a .貝恩(Bain)—霍根(Houg

18、en)關聯(lián)式 填料的泛點氣速可由貝恩—霍根關聯(lián)式計算，即 (4-2)式中 uF——泛點氣速，m/sg——重力加速度，9.81 m/s2 ； at——填料總比表面積，m2/m3； ε——填料層空隙率，m3/m3； ρV、ρL——氣相、液相密度，kg/m3； μL——液體</p><p>　　b.?？颂?Eckert)通用關聯(lián)圖 散裝填料的泛點氣速可用埃克特關聯(lián)圖計算，如圖4-5所示。計算時，先由氣液相

19、負荷及有關物性數(shù)據(jù)求出橫坐標的值，然后作垂線與相應的泛點線相交，再通過交點作水平線與縱座標相交，求出縱座標值。此時所對應的u即為泛點氣速uF。 應予指出，用?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖計算泛點氣速時，所需的填料因子為液泛時的濕填料因子，稱為泛點填料因子，以ΦF表示。泛點填料因子ΦF與液體噴淋密度有關，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關的泛點填料因于平均值。表4-4列出了部分散裝填料的泛點填料因子平均值，可供設計中參考。 </p&g

20、t;<p>　　圖4-5 填料塔泛點和壓降的通用關聯(lián)圖 圖中 u0——空塔氣速，m /s； φ——濕填料因子，簡稱填料因子，1 /m； ψ——水的密度和液體的密度之比； g——重力加速度，m /s2； ρV、ρL——分別為氣體和液體的密度，kg /m3； wV、wL——分別為氣體和液體的質(zhì)量流量，kg /s。 此圖適用于亂堆的顆粒形填料，如拉西環(huán)、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鮑爾環(huán)等，其上還繪制了整砌拉西環(huán)和弦柵

21、填料兩種規(guī)整填料的泛點曲線。對于其他填料，尚無可靠的填料因子數(shù)據(jù)。 </p><p>　　表4-4 散裝填料泛點填料因子平均值 </p><p>　?、跉庀鄤幽芤蜃?F因子)法 氣相動能因子簡稱F因子，其定義為 (4-3)氣相動能因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先從手冊或圖表中查出填料在操作條件下的F因子，然后依據(jù)式4-3即可計算出操作空塔氣速u。常見規(guī)整填料的適宜操作氣

22、相動能因子可從有關圖表中查得。 應予指出，采用氣相動能因子法計算適宜的空塔氣速，一般用于低壓操作(壓力低于0.2 MPa)的場合。 ③氣相負荷因子(Cs因子)法 氣相負荷因于簡稱Cs因子，其定義為 (4-4)氣相負荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先求出最大氣相負荷因子Cs,max，然后依據(jù)以下關系 Cs=0.8Cs.max (4-5) 計算出Cs，再依據(jù)式4-4求出操作空塔氣速u。 常用規(guī)整填料的Cs.ma

23、x的計算見有關填料手冊，亦可從圖4-6所示的Cs.max曲線圖查得。圖中的橫坐標ψ稱為流動參數(shù)，其定義為 (4-6)圖4-4曲線適用于板波紋填料。若以250Y型板波紋填料為基準，對于其他類型的板波紋填料，需要乘以修正系數(shù)C，其值參見表4-5。 表4-5 其他類型的波紋填料的最大負荷修正系數(shù) </p><p>　　(2) 塔徑的計算與圓整 根據(jù)上述方法得出空塔氣速u后，即可由式4-1計算出塔徑D。應予指出，

24、由式4-1計算出塔徑D后，還應按塔徑系列標準進行圓整。常用的標準塔徑為：400、500、600、700、800、1000、1 200、1400、1600、2000、2200mm等。圓整后，再核算操作空塔氣速u與泛點率。 (3) 液體噴淋密度的驗算 填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為 (4-5) 式中 U——液體噴淋密度，m3/(m2·h)； Lh——液體噴淋量，m3/h； D——

25、填料塔直徑，m。 為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以Umin表示。 對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算，即 Umin=(LW) minat (4-6)式中 Umin——最小噴淋密度，m3/(m2·h)； (LW) min——最小潤濕速率，m3/(m·h)； at——填料的總比表面積，m2/m3。 最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料

26、周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗公式計算(見有關填</p><p>　　實際操作時采用的液體噴淋密度應大于最小噴淋密度。若液體噴淋密度小于最小噴淋密度，則需進行調(diào)整，重新計算塔徑。</p><p>　　1.3.2 填料層高度計算</p><p>　　(1) 填料層高度計算 填料層高度的計算分為傳質(zhì)單元數(shù)法和等板高度法。在工程設計中，對于吸收、解吸及萃取等過程中

27、的填料塔的設計，多采用傳質(zhì)單元數(shù)法；而對于精餾過程中的填料塔的設計，則習慣用等板高度法。 ①傳質(zhì)單元數(shù)法 采用傳質(zhì)單元數(shù)法計算填料層高度的基本公式為 Z＝HOGNOG (4-7)a.傳質(zhì)單元數(shù)的計算 傳質(zhì)單元數(shù)的計算方法在《化工傳質(zhì)與分離過程》教材的吸收一章中已詳盡介紹．此處不再贅述。 b.傳質(zhì)單元高度的計算 傳質(zhì)過程的影響因素十分復雜，對于不同的物系、不同的填料以及不同的流動狀況與操作條件，傳質(zhì)單元高度各不相同，迄今為止，尚

28、無通用的計算方法和計算公式。目前，在進行設計時多選用一些準數(shù)關聯(lián)式或經(jīng)驗公式進行計算，其中應用較為普遍的是修正的恩田(Onde)公式。 修正的恩田公式為 (4-8)(4-9)(4-10)(4 -11)其中 (4-12)式中 UV、UL——氣體、液體的質(zhì)量通量，kg/(m2·h)； μV、μL——氣體、液體的粘度，kg/(m·h) [1Pa·s=3600 kg/(m·h)]； ρV

29、、ρL——氣體、液體的密度，kg/m3； D</p><p>　　填料層壓降通常用單位高度填料層的壓降△P/Z表示。設計時，根據(jù)有關參數(shù)，由通用關聯(lián)圖(或壓降曲線)先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。 </p><p>　　1.4.1 散裝填料的壓降計算 </p><p>　?。?）由?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)式計算 散裝填料的壓降值可由埃

30、克特通用關聯(lián)圖計算。計算時，先根據(jù)氣液負荷及有關物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標值，再根據(jù)操作空塔氣速u及有關物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標值。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。 應予指出，用?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖計算壓降時，所需的填料因子為操作狀態(tài)下的濕填料因子，稱為壓降填料因子，以φp表示。壓降填料因子φp與液體噴淋密度有關，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關的壓降填料因子平均值。表4-10列出了部分散裝填料的壓降填

31、料因子平均值，可供設計中參考。 </p><p>　　表4-10 散裝填料壓降填料因子平均值 </p><p>　?。?）由填料壓降曲線查得 散裝填料壓降曲線的橫坐標通常以空塔氣速u表示，縱坐標以單位高度填料層壓降△P/Z表示，常見散裝填料的u～△P/Z曲線可從有關填料手冊中查得。 </p><p>　　1.4.2 規(guī)整填料的壓降計算 </p>&l

32、t;p>　　(1) 由填料的壓降關聯(lián)式計算 規(guī)整填料的壓降通常關聯(lián)成以下形式 　　　　　　　　　 (4-18)式中 △P/Z——每米填料層高度的壓力降，Pa/m； u——空塔氣速，m/s； ρv——氣體密度，kg/m3； α、β——關聯(lián)式常數(shù)，可從有關填料手冊中查得。 (2) 由填料壓降曲線查得 規(guī)整填料壓降曲線的橫坐標通常以F因子表示，縱坐標以單位高度填料層壓降△P/Z表示，常見規(guī)整填料的F～△P/Z曲線可從有關

33、填料手冊中查得。 </p><p>　　1.5 填料塔內(nèi)件的類型與設計 </p><p>　　1.5.1 塔內(nèi)件的類型 </p><p>　　填料塔的內(nèi)件主要有填料支承裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置、人孔及手孔等。合理地選擇和設計塔內(nèi)件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。 (1) 填料支承裝置 </p><p

34、>　　填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料。常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型支承裝置；對于規(guī)整填料，通常選用柵板型支承裝置。設計中，為防止在填料支承裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面積應大于75%。 (2) 填料壓緊裝置 </p><p>　　為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或跳動，需在填料層上方設置填料壓緊裝置。填料壓緊裝置有壓

35、緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同的類型。對于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板，在其下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵板固定；對于規(guī)整填料，通常選用壓緊柵板。設計中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應大于70%。 為了便于安裝和檢修，填料壓緊裝置不能與塔壁采用連續(xù)固定方式，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。 (3) 液體分布裝置 液體分布裝置的種類多樣

36、，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。工業(yè)應用以管式。槽式及槽盤式為主。</p><p>　　管式分布器由不同結構形式的開孔管制成。其突出的特點是結構簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，操作彈性一般較小。管式液體分布器多用于中等以下液體負荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負荷較小，設計中通常用管式液體分布器。 槽式液體分布器是由分流槽(又稱主槽或一級槽)、分布槽(又稱副槽或二

37、級槽)構成的。 一級槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加人其下方的液體分布槽。分布槽的槽底(或槽壁)上設有孔道域?qū)Ч?，將液體均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合，應用范圍非常廣泛。 槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它兼有集液、分液及分氣三種作用，結構緊湊，氣液分布均勻，阻力較小，操作彈性高達10：1，適用于各種液體噴淋量。

38、近年來應用非常廣泛，在設計中建議優(yōu)先選用。 (4) 液體收集及再分布裝置 </p><p>　　前已述及，為減小壁流現(xiàn)象，當填料層較高時需進行分段，故需設置液體收集及再分布裝置。 最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。截錐式再分布器結構簡單，安裝方便，但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無液體再分布的功能，一般用于直徑小于0.6m的塔中。 在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時使用，構成液體收集及再

39、分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進行液體再分布。常用的液體收集器為斜板式液體收集器。 前已述及，槽盤式液體分布器兼有集液和分液的功能，故槽盤式液體分布器是優(yōu)良的液體收集及再分布裝置。 </p><p><b>　　（5）人孔及手孔</b></p><p>　　設置人孔及手孔是為了檢查設備和便于安裝于拆卸設備內(nèi)部構件。手孔的直徑

40、一般為150-250mm，標準手孔的公稱直徑有DN150和DN250兩種。手孔的結構一般是在容器上接一短管，并在其上蓋一盲板。圓形人孔的直徑一般為450mm，容器壓力不高或有特殊需要時，直徑可以大一些，標準圓形人孔的公稱直徑有DN400、DN450、DN500和DN600共4種。橢圓人孔的尺寸為400mm*250,380mm*280mm.</p><p>　　1.6塔體的結構設計及計算</p>&l

41、t;p><b>　　符號說明</b></p><p>　　----- 計算壓力， ；</p><p>　　----- 圓筒或球殼內(nèi)徑，；</p><p>　　[]-----圓筒或球殼的最大允許工作壓力，；</p><p>　　----- 圓筒或球殼的計算厚度，；</p><p>　　n --

42、--- 圓筒或球殼的名義厚度，；</p><p>　　e ----- 圓筒或球殼的有效厚度，；</p><p>　　----- 圓筒或球殼材料在設計溫度下的許用應力，；</p><p>　　------ 圓筒或球殼材料在設計溫度下的計算應力，；</p><p>　　------ 焊接接頭系數(shù)；</p><p>　　C

43、 ------- 厚度附加量，；</p><p>　　1.6.1 按計算壓力計算塔體和封頭厚度</p><p>　　(1) 塔體厚度計算</p><p>　　取=4mm，考慮厚度附加量C=2mm，經(jīng)圓整，取， 。</p><p>　　(2) 封頭厚度計算</p><p>　　采用標準橢圓形封頭：</p>

44、<p><b>　　，</b></p><p>　　取=4mm,考慮厚度附加量C=2mm經(jīng)圓整后，取，。</p><p>　　1.6.2 塔設備質(zhì)量載荷計算</p><p>　　1、筒體圓筒、封頭、裙座質(zhì)量</p><p><b>　　圓筒質(zhì)量： </b></p>&

45、lt;p>　　封頭質(zhì)量： </p><p><b>　　裙座質(zhì)量： </b></p><p>　　說明：(1）塔體圓筒的總高度為</p><p>　?。?）查得，厚度的圓筒質(zhì)量為</p><p>　?。?）查得，厚度的橢圓形封頭質(zhì)量為</p><p><b>　?。?

46、）裙座高度為</b></p><p><b>　　2、塔內(nèi)構件質(zhì)量</b></p><p>　?。ㄓ杀?-1查得浮閥塔盤質(zhì)量為75kg/m2）</p><p><b>　　3、保溫層質(zhì)量</b></p><p>　　其中，為保溫層的質(zhì)量，kg</p><p>&l

47、t;b>　　操作時物料質(zhì)量</b></p><p>　　說明：物料密度,塔釜圓筒部分深度h0=1.8m，塔板層數(shù)N=42.，塔板上液層高度，由表4-21查得，封頭容積。 </p><p><b>　　附件質(zhì)量</b></p><p><b>　　按經(jīng)驗取附件質(zhì)量為</b></p><p

48、><b>　　沖水質(zhì)量</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　8、各種質(zhì)量載荷</b></p><p>　　1.6.3 風載荷和風彎矩</p><p><b>　　風載荷計算示例</b></p>

49、<p>　　（2）各段塔風載荷計算結果：</p><p><b>　　風彎矩計算</b></p><p>　　1.6.4 地震彎矩計算</p><p>　　地震彎矩計算 </p><p>　　1.6.5 各種載荷引起的軸向應力</p><p>　　計算壓力引起的軸向拉應力

50、</p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　操作質(zhì)量引起的軸向壓應力</p><p><b>　　截面0-0</b></p><p>　　令裙座厚度，有效厚度。</p><p><b>　　截面1-1</b></p>

51、<p>　　式中，為人孔截面的截面積，查相關標準得：</p><p><b>　　截面2-2</b></p><p><b>　　其中，。</b></p><p>　　最大彎矩引起的軸向應力</p><p><b>　　截面0-0</b></p><

52、;p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　截面1-1</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　為人孔截面的抗彎截面系數(shù)，查相關標準得：。</p><p><b>　　截面2-2</b></p&

53、gt;<p><b>　　其中，</b></p><p>　　1.6.6 塔體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定校核</p><p>　?。?）塔體的最大組合軸向拉應力校核</p><p><b>　　截面2-2</b></p><p>　　塔體的最大組合拉應力軸向發(fā)生在正常操作的2-2截面

54、上。其中，</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　?。?）塔體與裙座的穩(wěn)定校核</p><p><b>　　截面2-2</b></p><p>　　塔體截面2-2上的最大組合軸向壓應力 </p><p><b>　　滿足要求</

55、b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　查圖得（℃）。</b></p><p><b>　　截面1-1</b></p><p>　　塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應力</p><p><b>　　滿

56、足要求</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p><b>　　查圖得（℃）。</b></p><p><b>　　截面0-0</b></p><p>　　塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應力</p><p><

57、b>　　滿足要求</b></p><p><b>　　其中，</b></p><p>　　(3)各危險截面強度與穩(wěn)定校核匯總</p><p>　　1.6.7 塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核</p><p>　　1.6.7.1 水壓試驗時各種載荷引起的應力</p><p>　　1.

58、試驗壓力和液柱靜壓力引起的環(huán)向應力</p><p>　　液柱靜壓力=0.06mpa</p><p>　　試驗壓力引起的軸向拉應力</p><p>　　3.最大質(zhì)量引起的軸向拉應力</p><p>　　4.彎矩引起的軸向應力</p><p>　　1.6.7.2水壓試驗時應力校核</p><p>　

59、　1.筒體環(huán)向應力校核</p><p><b>　　所以滿足要求</b></p><p>　　2.最大組合軸向拉應力校核</p><p>　　又 所以滿足要求</p><p>　　3.最大組合軸向壓應力校核</p><p><b>　　滿足要求</b></p&g

60、t;<p>　　1.6.8塔設備結構上的設計</p><p>　　1.6.8.1基礎環(huán)設計</p><p><b>　　1基礎環(huán)尺寸</b></p><p>　　取 </p><p><b>　　2.基礎環(huán)應力校核</b></p><p>

61、<b>　　其中</b></p><p><b>　　（1） </b></p><p>　?。?） 取以上兩者中的較大值，選用75號混凝土。查表得 ，滿足要求</p><p><b>　　3.基礎環(huán)厚度計算</b></p><p>　　假設螺栓直徑為M42，由表8-11查得

62、L=160mm,當b/l=0.88時，由表8-10查得： 取其中最大值：故</p><p>　　按有筋板時假設基礎環(huán)厚度：</p><p><b>　　圓整后取</b></p><p>　　1.6.8.2地腳螺栓計算</p><p>　　1.地腳螺栓承受的最大拉應力</p><p><b&

63、gt;　　其中，</b></p><p><b>　?。?）.</b></p><p><b>　　.</b></p><p>　　取以上兩數(shù)中的較大值，</p><p>　　2.地腳螺栓的螺紋小徑</p><p>　　查表得M42螺栓的螺紋小徑</p>

64、;<p>　　，選取地腳螺栓個數(shù)。</p><p>　　查表得地腳螺栓的螺紋小徑，故選用36個的地腳螺栓，滿足要求</p><p>　　結論:此次設計我們主要的任務是對塔設備的各個部件進行設計和校核，在結構上，我們分別對塔內(nèi)部結構，塔體空間，人孔數(shù)量及位置，儀表接管選擇，工藝接管管徑計算等方面的設計，在校核方面，分別對其強度，剛度，穩(wěn)定性進行了校核，在制圖方面，我們分別繪制了

65、塔設備的裝配圖和零件圖。</p><p>　　我們的設計計算步驟大致分為三部分：(1)根據(jù)GB150規(guī)定，通過已知條件，按計算壓力確定塔體圓筒及封頭的有效厚度。（2）根據(jù)地震載荷和風壓載荷計算的需要，選取若干截面（包括所有危險截面），并考慮制造的、運輸、安裝的要求，設定各截面處的有效厚度。（3）按照規(guī)定依次對各個方面進行校核計算并滿足相應的要求。</p><p>　　通過這次設計，讓我們學

66、到了很多東西，讓以前在在課堂上學習到的很多理論知識得到了實踐性的操作，也讓我體會到了團隊合作的重要性。此次塔設備的設計有我們小組負責，讓我們感受到了設計方面工作的所存在的難度。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1《塔設備》------------- 化學工業(yè)出版社 路秀林 王者相 等編著 </p><p&g

67、t;　　2《化工設備機械基礎》------------------化學工業(yè)出版社 蔡紀寧 張秋翔 編 </p><p>　　3《化工工程制圖》-----------------化學工業(yè)出版社</p><p>　　4《化工裝置實用工業(yè)設計》-----------------化學工業(yè)出版社 路德維希 編著</p><p>　　5《化工設備機械基礎》----

68、------------大連理工大學出版社 刁玉瑋 王立業(yè) 喻健良 編著</p><p>　　6《化工設備機械基礎》----------------化學工業(yè)出版社 董大勤 編著</p><p>　　7《化工設備機械基礎》----------------華東理工大學出版社 湯善甫 朱思明 主編 第二版</p><p>　　8《化工制圖》------