16万吨年催化重整装置脱戊烷塔的计算设计_毕业设计(编辑修改稿)

16万吨年催化重整装置脱戊烷塔的计算设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

上下两个方向垂直地震力作用，而本次课题当中地震设防裂度为 6 度，可以不考虑 上下两个方向垂直地震力作用；设计基本地震加速度为 ；设计地震分组为第三组；地震影响最大系数 αma x=0；地震作用时阻尼比 ζi=；横风作用时阻尼比 ζi=；压力试验种类为液 压试验；试验放置方式为卧式 /立式；由工艺计算的设备含基础总高 L≈34m；平均直径 D≈。 根据 GB150 中关于自振、风载及地震载荷的分析得到结果如表 31 所示： 表 31： 自振、风振基地震载荷分析 质量汇总 1 2 3 4 5 6 7 8 长 度 li 6300 500 5000 4000 4000 3530 3530 3530 mm 壳体质量 m01 kg 保温质量 m03 kg 塔盘质量 m021 0 kg 平台质量 m041 0 0 0 0 kg 笼梯质量 m042 kg 附件质量 ma kg 介质质量 m05 0 0 kg 充水水质量 mw 0 kg 操作质量 m0 kg 水试质量 mma kg 最小质量 mmin kg 壳体 总质量 m01 kg 保温总质量 m03 kg 塔盘总质量 m021 毕业设计说明书（论文） 第 12页 kg 平台总质量 m041 kg 笼梯总质量 m042 kg 附件总质量 ma kg 介质总质量 m05 kg 充水水总质量 mw kg 操作总质量 m0 = m01+m021+m022+m03+m041+m042+m05+ma+me kg 试验总质量 mma = m01+m021+m022+m03+m041+m042+mw+ma+me kg 最小质量 mmin = m01+(m021+m022)+m03+m041+m042+ma+me kg 振型分析数据 1 2 3 4 5 6 7 8 长 度 li mm 惯性矩 Ii mm4 弹性模量Ei MPa 质 量 mi kg 高 度 hi mm 第 1 振型 振型值 自振周期 s 振型值 0. 0 0 0 0 0 自振周期 0 0 0 0 0 0 0 第 2 振型 脉动增大系数 ζ 0 脉动影响系数 υi 振型系数φzi 0 0 0 0 0 0 风振系数K2i 平台当量宽度 K4 0 有效直径 Dei 水平风力 毕业设计说明书（论文） 第 13页 Pi 水平风力作用下塔顶饶度Y= mm 当高度 H＞ 30m，且高度与平均直径之比 H/D＞ 15 时，考虑横风向共振时风载荷作用 设计风速 υ 取顶部风速 υH, m/s 顶部风速 υH= (ftq0)1/2=(600)1/2= m/s 临界风速计算 ,取斯特罗哈数 St=,则 第一临 界风速为 :υc1=D/T1/St103=103= m/s 第二临界风速为 :υc2=D/T2/St103=103= m/s 因 υ＞ υc2，所以该塔在第一、第二临界风速下都产生共振 横风向塔顶振幅 共振时 ,塔顶振幅按下式计算 : YTi=CLDρυci2H4λi/()109 1 2 3 4 5 6 7 8 空气密度 ρ kg/m3 升力系数 CL 阻尼比 ζ 容器外径 D mm 第一振型 临界风速 υci m/s 共振区起始位置 Hci 102 计算系数 λ 振幅 YTi 102 m 第二振型 临界风速 υci m/s 共振区起始位置 Hci 计算系数 λ 振幅 YTi 102 m 共振时，临界风速的风压作用下 ,顺 风向风力 一阶临界风速的风压 qo = 1/2 ρυci2 =。 二阶临界风速的风压 qo = 1/2 ρυci2 = Pa 风载荷按下式计算 :Pi=K1K2q0Deifl106 1 2 3 4 5 6 7 8 风压高度变 毕业设计说明书（论文） 第 14页 化系数 fi 脉动增大系数 ζ 脉动影响系数 υi 平台当量宽度 K4 0 0 0 mm 有效直径 Dei mm 一阶 振型系数 φzi 风振系数 K2i 水平风力 Pi N 二阶 振型系数 φzi 风振系数 K2i 水平风力 Pi N 筒体和封头的强度校核 筒体的强度校核 由于本脱戊烷塔分为 3 段，壁厚分别为 12mm、 14mm、 16mm。 下面分别对壁厚为 12mm、 14mm、 16mm 的筒体进行强度校核。 12mm 段筒体进行校核 图 31 ： 设计压力 P= MPa（内压），设计温度 t=200℃ ，筒体内径 Di =1200mm，筒体所用材料为 16MnR(板材 )，腐蚀裕量 C2=3mm ，焊接接头系数 φ=，长度 L=14100mm，最小厚度 δmin =3mm ，外直径 Do =1224mm，长度 li =14100mm，名义厚度 δn =12mm，钢板负偏差 C1=0mm，有效厚度 =名义厚度 腐 蚀裕量 钢材负偏差及 δe =12mm0mm3mm=9mm。 毕业设计说明书（论文） 第 15页 常温下 16MnR(板材 )的相关数据查表的：许用应力查表得 [σ]=170 MPa，屈服点 σs =345 MPa。 ： 液柱高度为 0mm，液柱静压力为 0MPa，计算压力  ，设计温度下许用应力 170MPaσt 所以计算厚度   4 . 5 8 5 m m)p cΦσ T/ ( 2D ip cδ  ： 试验压力 t  ，压力试验时液柱高度为 27750mm。 所以圆筒周向应力： 1 1 0 . 6 M Pa)δ e) /( 2δ eD i)(10 99 . 8 1ρHP(σ WTT  许用周向应力： 26 3. 93 M P aΦσ0. 9 s  经对周向应力的校核可知，该圆筒各方面都符合标准。 ： 距地面高度 h=19800mm，长度 li=14100mm，名义厚度 δn=9mm，截面面积 A = πDiδe= mm2， 截面系数 Z = π/4 D2iδe = mm3， 操作时截面以上质 量 mIIo= kg 塔器任意计算截面 Ⅰ Ⅰ 处的基本震型地震弯矩： h)h(Mknik F1kΙΙE   而等直径塔器任意截面 Ⅰ Ⅰ 和底面 00 的基本振型地震弯矩为： )4hH14H( 1 0H .1 7 5 gmα8M h 3 . 52 . 53 . 55201ΙΙE  又因为 0α1 ，所以 0MΙΙE  由于当 H/D15,且 H20m 时，还应考虑振型的影响。 由于第三节振型以上各阶振型对塔器影响甚微，可以不考虑。 塔器任意计算截面 Ⅰ Ⅰ 处的顺风弯矩： )2l...ll(p...)2ll(p2lpM n1iinii1iiiΙΙw   根据上面公式计算得： 毕业设计说明书（论文） 第 16页 共振时一阶顺风向风弯矩 N .m m102 .7 8M 7ΙΙcw Ι  共振时二阶顺风向风弯矩 N .m m102 .2 9M 8ΙΙcw Ιw  共振时顺风向风弯矩 N .m 8ΙΙcw  当 H/D15,且 H30m 时，还应计算横风向风振，根据 JB/T47102020 附录得： 共振时一阶横风向风弯矩 N .m m102 .78M 7Ιca Ι  共振时二阶横风向风弯矩 N .m m102 .2 9M 8ΙΙca  共振时横风向风弯矩 N .m m102 .31M 8ΙΙca  共振时组合风弯矩     N . m m103 . 5 5MMM 8ΙΙ 2ΙΙ 2ΙΙew cacw   最大弯矩 N .m m103 .7 7M 8ΙΙm a x  设防烈度为 8 度或 9 度区的塔器应该上下两个方向垂直地震力作用，其余情况可看作地震力为 0，所以竖向地震力 0NF ΙΙV  ,竖向力 0NF ΙΙe  常温下许用应力   170MPaσ  ，常温下屈服点 345MPaσs  系数 0 . 0 01 41R/δ0 . 0 94A ie  ： 压力引起的 压力引起的轴向应力 3 6 .6 7 M P a)δ/ (4Dpσ eicp  重力引起的轴向应力 3 .9 1 M P ag / Amσ ΙΙ0g   竖向地震力引起的轴向应力 0M Pa/AFσ ΙΙVf   竖向力引起的轴向应力 0M Pa/AFσ ΙΙee   弯矩引起的轴向应力 3 7 .0 2 M P a/AMσ ΙΙm a xM   设计温度下许用应力   170MPaσ t  ,系数  轴向组合拉应力 6 9 . 7 8 M P aσσσσσσ Mfegpt  许用轴向拉应力   1 7 3 . 4 M P aΦσK t  根据上述数据结果得到拉应力符合标准。 轴向组合压应力 4 0 . 9 3 M P aσσσσσ Mfegc  许用轴向压应力    15 5. 7M P aσKK B ,m in t  根据上述数据结果得到压应力符合标准。 ： 试验压力  , 压力试验时截面以上质量 ΙΙT  , 压力试验时最大弯矩 N .m 8ΙΙT  毕业设计说明书（论文） 第 17页 压力引起的轴向应力 4 5 . 8 3 M P a)δ/ ( 4Dpσ eiTp  重力引起的轴向应力 3 .3 6 M P ag / Amσ ΙΙTT   弯矩引起的轴向应力 1 1 .1 1 M P a/ZMσ ΙΙm a xM   设计温度下许用应力   170MPaσ t  ,系数  轴向组合拉应力 5 3 . 5 8 M P aσσσσ MTpt  许用轴向拉应力 26 3. 93 M P aΦσ0. 9 s  根据上述数据结果得到拉应力符合标准。 轴向组合压应力 14 . 47 M P aσσσ MTc  许用轴向压应力   1 7 7 . 7 2 M P aσK B , 0 . 9m i n s  根据上述数据结果得到压应力符合标准。 14mm 段筒体的强度校核 图 32 ： 设计压 力 P= MPa（内压），设计温度 t=200℃ ，筒体内径 Di =1200mm，筒体所用材料为 16MnR(板材 )，腐蚀裕量 C2=3mm ，焊接接头系数 φ=，长度 L=8000mm，最小厚度 δmin =3mm ，外直径 Do =1228mm，长度 li =8000mm，名义厚度 δn =14mm，钢板负偏差 C1=0mm，有效厚度 =名义厚度 腐蚀裕量 钢材负偏差及 δe =14mm0mm3mm=11mm。 常温下 16MnR(板材 )的相关数据查表的：许用应力查表得 [σ]=170 MPa，屈服点 σs =345 MPa。 ： 液柱高度为 0mm，液柱静压力为 0MPa，计算压力  ，设计温度下许用应力 170MPaσt 所以计算厚度   4 . 5 8 5 m m)p cΦσ T/ ( 2D ip cδ  毕业设计说明书（论文） 第 18页 所以最大允许工作压力       2 . 6 2 5 M P aδD/δΦσ2p eietw  ： 试验压力 t  ，压力试验时液柱高度为 27750mm。 所以圆筒周向应力： 1 1 0 . 6 M P a)δ e) / ( 2δ eD i)(109 . 8 1ρHP(σ 9WTT  许用周向应力 ： 26 3. 93 M P aΦσ0. 9 s  经对周向应力的校核可知，该圆筒各方面都符合标准。 ： 距地面高度 h=11800mm，长度 li=8000mm，名义厚度 δn=14mm，截面面积 A。