铜氨液、再生气回流塔的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)

铜氨液、再生气回流塔的设计毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

脚取 )A3 A3 = 6 6 12 2 = 有效补强面积 Ae = A1 +A2 +A3 = ++ 36 = 所需另行补强面积 A4 = A− Ae = − = − A4 0 故无需补强。 人孔 2 补强 A 开孔位于 裙座 ， 裙座 的计算厚度 δ = ， δn = 4mm B 开孔补强面积 A 计算强度消弱系数： fr = [σ]nt[σ]r = 115189 = 接管有效厚度： δet = δnst − C = 9 −1 = 8mm 开孔直径： d = di +2c = 480 +2 1 = 482mm 开孔补强面积 A： A = dδ+ 2δδet(1−fr) = 482 + 2 8 (1− ) = C 有效补强范围 有效补强宽度： Bmax = { 2d = 2 482 = 964mmd +2δn +2δnt = 482 +2 4+2 9 = 508mm 取其中较大值，故 B=964mm 有效高度： h1min = {√dδnt = √482 9 = 取其中较小值，故 h1 =。 h2min = {√dδnt = √482 9 = 取其中较小值，故 h2 =。 D 有效补强面积 封头有效厚度 δe = δn − c = 4−1 = 3mm 封头多余金属面积 A1： A1 = (B − d)(δe − δ)−2δet(δe −δ)(1 −fr) = (964 −482) (3 −) − 2 8 (3 −) (1 −) = − 接管多余金属面积 A2 接管计算厚度 δt = pcdi2[σ]nt ∅。 pc= 4822115。 = A2 = 2h1(δet −δt)fr +2h2(δet −C2)fr = 2 (8 −) + 2 (8− 1) = 焊缝金属截面积 (焊脚取 )A3 A3 = 6 6 12 2 = 有效补强面积 Ae = A1 +A2 +A3 = − ++ 36 = 所需另行补强面积 A4 = A−Ae = −630 = 拟采用补强圈进行补强。 E 补强圈设计 工程直径 DN450 选择补强圈，参照文献补强圈标准 JB/T47362020 选择外径D0 = 760mm，内径 Di = 455mm，补强圈厚度 δ = A4D0 −Di= − 455 = 所以选用 δn = 6mm，坡口型式为 A 型的补强圈。 本章总结 本章我主要做了材料的选择和结构设计。 材料的选择方面，对筒体、封头和裙座的材料都选了 Q345R。 筒体计算厚度为 ，封头计算厚度为 ，名义厚度 4mm。 在结构设计方面，主要对封头的结构设计，封头选择标准椭圆封头。 裙座与筒体的连接采用焊接，且焊接形式为对接形式。 还计算了接管直径，开孔及开孔补强。 3 强度和稳定性计算 考核缺陷对压力容器安全性的影响 压力试验目的是在超压力的情况下，考核缺陷是否会发生快速扩展，造成破坏或开裂而造成泄漏，检验密封结构的密封性能。 水压试验： 本次设计的筒体为内压容器，按下列公式计算： PT = [ς][ς]t 在常温 20℃时， Q345R 在耐压温度下的许用应力 [ς] = 189MPa 所以， PT = = 试验压力下圆筒的应力： ςT = PT(Di +δe)2δe ςT = (1400 +3)2 3 ςT应满足下列条件： ςT ≤ ∅ςs ∅ςs = 345 = 所以，筒体厚度满足水压试验的强度要求。 塔器质量计算 塔设备的操作质量 m0 = m01 +m02 + m03 + m04 +m05 +ma +me 塔设备的最大质量 mmax = m01 +m02 +m03 + m04 + mw +ma +me 塔设备的最小质量 mmin = m01 + +m03 + m04 +ma + me 其中： m01为 圆筒 和裙座质量； m02为内件质量； m03为保温材料质量； m04为平台和扶梯； m05为操作时塔内物料质量； ma为人孔、接管、法兰等附件质量； me为偏心质量；mw为液压试验时，塔设备内充液质量。 圆筒和裙座质量 筒体质量：筒体高度 H=7000mm。 Q345R 的材料密度为 103kgm3 ，所以 mt = π4 ( −) 7 103 = 裙座质量：裙座高度取。 材料 Q345R 密度为 103kg/m3，采用对接接头 故 mq = π4( − ) 103 = 封头质量：查 JB47462020 表 EHA 椭圆形封头质量得 m 封 =，上下共两个 mf = 2 = 所以 m01 = mt +mq +mf = + + = 内件质量 填料层总重 陶瓷矩鞍环的堆积密度 ρp (kgm3)：单位体积填料的质量。 ρp = (1−ε)ρw 式中： ε为填料的空隙率， m3/m3 ρw为填料的密度 ρp = (1 −) 538 = G = π4 = m02 =除沫装置 +液体分布器 +液体再分布器 +填料总重 +填料支撑板 +气体分布器≅ 保温层质量 保温材料：无 所以 m03 =0kg 平台和梯子质量 扶梯质量 根据 JB47102020 附录 D 得知笼式扶梯单位质量为 40kg/m。 故梯子的质量为 40 =253kg。 平台质量 钢制平台单位质量为 200kg/m2，裙座处人孔由于距离地面高度较低，无需设置平台，故此次设计一处 米的半圆形平台。 m平台 = π4 [(+ )2 −] 12 1 200 = 故 m04 =253+= 操作状态下塔内物料质量 操作时填料塔内最高液位高度为 1095mm，填料段上喷洒装置下，液体再分布器存留液为 100mm。 填料物料重量 G1 下封头承液体体积 V1 = 筒体承液体体积 V2 = π4 = 故填料塔内物料重量 G1 = (V1 + V2)ρ = (+ ) = 液体再分布器上存留液体重量 G2 液体体积 V2 = π4 = G2 = V2ρ = = 故 m05=G1+G2=+= 人孔、接管及法兰等附件质量 ma = = = 水压试验时质量 液压试验时充水质量： mw = π4 Di2H0ρw +Vfρw H0为筒体高度， m； ρw为水的密度， 1000kg/m3； Vf为封头的容积，查 JB47462020《钢质压力容器用封头》附录。 得封头 Vf= mw = π4 7 +2 = 塔器操作质量 m0 = m01 + m02 + m03 +m04 +m05 + ma + me = + +0 + ++ = 塔器最大质量 mmax = m01 +m02 + m03 +m04 +mw + ma + me =++0+++ = 塔器最小质量 mmin = m01 + +m03 + m04 + ma + me =+ +0++ = 塔的自振周期计算 塔设备在风载荷和地震载荷作用下将产生振动，而塔设备的振动问题仅限于线性振动。 工程中有很多结构和设备都可以简化成单自有度体系，塔体可以看做一端固定，顶部自由的悬臂梁。 由于此次设计的填料塔为等厚等直径填料塔，为了在简化的同时又得到比较准确的结果，一般将塔沿高度分为 6~8 段，并将其每段质量载荷计算在设计中。 本次设计将塔设备分成 3 段，图为塔的分段图。 各段重量计算 m1= + +底板重 m1= m2= +出料口接管重 +封头质量 + m2= m3= 封头连接质量 +7m 筒体质量 +气体分布器质量 + 笼式扶梯质量 +1 个人孔质量 +支撑板质量 + 填料质量 +1 个平台质量 +附件质量 +液体再分布器质量 +封头质量 +除沫挡板质量 +液体分布器质量 +吊柱重 +其他附件重 m3= 查阅文献得等直径等厚塔设备自振周期 T1的简化计算公式为： T1 = √ m0HEδnDi3 10。 3 T1 = 11250 √ 105 4 14003 10。 3 = 地震载荷与地震弯矩计算 按照 JB/T47102020《钢制塔式器》标准计算方法和步骤在上章静载荷的基础上对动载荷进行计算，参考文献《过程设备设计》对塔体进行校核分析。 水平地震力 对于等直径、等壁厚的塔设备，可近似看出是质量和刚度沿塔体高度均匀分布的弹性连续体，也可称为无限自由度体系，因此任意高度 hk处的集中质量 mk引起的基本振型水平地震力 Fk1按下式计算，按图进行塔体分段，从下往上依次为 3 段： Fk1 = Czα1η k1mkg 式中 Cz—— 为综合影响系数，取 Cz=； η k—— 为第一振型参与系数； mk—— 为距地面 hk处的集中质量； α1—— 为对应于塔设备第一振型自振周期的地震影响系数； G—— 为重力加速度。 α1的求取： α = (TgT)αmax 式中 αmax为地震影响系数的最大值，见下表 表 地震影响系数 α的最大值 设计烈度 7 8 9 α𝑚𝑎𝑥 T𝑔为各类场地土的特征周期，见表 表 场地土的特征周期 场地土 近振 远振 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 取设计烈度为 8 度，故 αmax=， 取Ⅲ类场土地，近振时，故 Tg= 所以， α1 = (TgT)αmax = ( ) = = = hk的求取： ηk1 = h∑ 1∑ mihi3ni1 表 第一振型参与系数第一振型参与系数计算表 塔段号 1 2 3 各段操作质量 m𝑘， kg 各点距地面高度 h𝑖， mm 7500 h𝑖 104 105 105 m𝑖h𝑖 107 107 109 A = ∑m𝑖h𝑖3i1 109 h𝑖3 108 1010 1011 m𝑖h𝑖3 1011 1013 1015 B = ∑m𝑖h𝑖33i1 1015 A/B 106 由上表得：基本振型参与系数 ηk1 ηk1 = = 10。 所以，任意高度 hk处的集中质量 mk引起的基本振型水平地震力 Fk1如下表所示： 塔段号 1 2 3 基本振型参与系数 η𝑘1 水平地震力 F𝑘1 = C𝑧α1η 𝑘1m𝑘g F𝑘1， N 垂直地震力 当震级大于八级时，还要计算垂直地震力。 计算垂直地震力的方法主要有以下三种： 静力法； 反应谱法； 利用水平地震反应谱采用等效重力载荷进行计算。 方法一的计算结果往往失实，方法二则因为目前没有任何规范推荐可以用于设计的垂直地震反应谱所以不能使用，所以方法三是目前处理垂直地震载荷最好的办法。 GB150 所使用的计算垂直地震力的方法也是第三种。 计算过程如下 塔设备底截面处的垂直地震力 Fv0。 0按式计算： Fv0。 0 = αvmaxmeqg 式中 αvmax—— 垂直地震影响系数最大值，取 αvmax = ， meq —— 塔设备的当量质量，取 meq=， kg 任意质量 i 处垂直地震力 FvⅠ。 Ⅰ ： FvⅠ。 Ⅰ = mihi∑ mkhknkiFv0。 0 表为求解处置地震力表 塔段号 1 2 3 垂直地震影响系数α𝑣𝑚𝑎𝑥 α𝑣𝑚𝑎𝑥 = 𝑚𝑎𝑥 = = 操作质量 m0， kg 当量质量 m𝑒𝑞， kg m𝑒𝑞== = 底截面处垂直地震力F𝑣0。 0， N F𝑣0。 0 = α𝑣𝑚𝑎𝑥m𝑒𝑞𝑔= = m𝑖h𝑖 105 106 107 ∑m𝑖h𝑖3i1 107 垂直地震力 F𝑣Ⅰ。 Ⅰ ， N F𝑣Ⅰ。 Ⅰ =m𝑖h𝑖∑ m𝑘h𝑘𝑛𝑘=𝑖 F𝑣0。 0 = m𝑖h𝑖 107 地震弯矩 塔设备任意计算截面Ⅰ Ⅰ处基本振型地震弯矩 ME1Ⅰ。 Ⅰ 按式计算： FE1Ⅰ。 Ⅰ = ∑ Fk1(hk1 − h)nk。 i (i = 1,2……n) 式中， h为计算截面距地面的高度， mm。 （ 1）裙座人孔中线截面Ⅰ Ⅰ， h=1000mm 塔体段号 1 2 3 ℎ𝑘 −ℎ(𝑚𝑚) 6500 𝐹𝑘(ℎ𝑘 −ℎ) 103 105 107 𝑀𝐸1Ⅰ。 Ⅰ ， 107 （ 2）裙座与塔体连接处的焊缝截面Ⅱ Ⅱ， h= 塔体段号 1 2 3 ℎ𝑘 −ℎ(𝑚𝑚) 𝐹𝑘(ℎ𝑘 −ℎ) 104 104 106 𝑀𝐸1Ⅱ。 Ⅱ ， 106 （ 3）底截面 00 的基本振型地。