板式塔塔盘设计(共25页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程设计姓 名： X X 学 号： XXXXXXXX 学 院： 材料科学与工程 专 业： 材料科学与工程（腐蚀与防护）设计题目： 板式塔塔盘设计 指导教师： X X X 2012年 2 月 29 日专心-专注-专业设计说明书一、设计题目根据课程设计工艺计算内容进行板式塔塔盘设计。二、设计任务书 1、设备的总体设计与结构设计 （1）根据课程设计，确定塔设备的型式； （2）根据化工工艺计算，确定塔板数目； （3）根据介质的不同，拟定管口方位； （4）结构设计，确定材料。 2、设备的机械强度设计计算 （1）确定塔体、封头的强度计算； （2）各种开孔接管结构的设计，开孔补强的

2、验算； （3）设备法兰的型式及尺寸选用；管法兰的选型； （4）裙式支座的设计验算； （5）水压试验应力校核。3、完成塔设备装配图（1）完成塔设备的装配图设计，包括主视图、局部放大图、焊缝节点图、管口方位图等；（2）编写技术要求、技术特性表、管口表、明细表和标题栏。三、文献查阅要求 设计说明书中公式、内容等应明确文献出处；装配图上应写明引用标准号。四、设计成果 1、提交设计说明书、设计报告一份； 2、提交塔设备板式塔装配、零件图等。目 录00000板式塔塔盘设计报告一、板式塔塔盘型式及结构1、塔盘的主要部件a、筛孔（阀孔、升气管）:提供气体上升的通道；b、溢流堰:维持塔盘上一定高度的液层，以保证

3、在 塔盘上气液两相有足够的接触面积；c、降液管:作为液体从上层塔盘流至下层塔盘的通道。2、塔盘结构a、气体通道:形式很多，如筛板、浮阀、泡罩等，对塔盘性能影响很大;b、降液管（液体通道）:液体流通通道，多为弓形;c、受液盘:塔盘上接受液体的部分;d、溢流堰:使塔盘上维持一定高度的液层，保证两相充分接触。3、塔盘上理想流动情况 液体横向均匀流过塔盘，气体从气体通道上升，均匀穿过液层。气液两相接触传质，达相平衡，分离后，继续流动。4、传质的非理想流动情况反向流动:液沫夹带、气泡夹带 ，即：返混现象后果:使已分离的两相又混合，板效率降低，能耗增加;不均匀流动: 液面落差（水力坡度）：引起塔盘上气速不

4、均； 塔壁作用（阻力）：引起塔盘上液速不均，中间 近壁；后果：使塔盘上气液接触不充分，板效率降低。5、塔内气、液两相异常流动1）液泛:如果由于某种原因，使得气、液两相流动不畅，使板上液层迅速积累，以致充满整个空间，破坏塔的正常操作，称此现象为液泛。、过量雾沫夹带液泛原因：a.气相在液层中鼓泡，气泡破裂，将雾沫弹溅至上一层塔盘； b.气相运动是喷射状，将液体分散并可携带一部分液沫流动。说明：开始发生液泛时的气速称之为液泛气速 。、降液管液泛:当塔内气、液两相流量较大，导致降液管内阻力及塔盘阻力增大时，均会引起降液管液层升高，当降液管内液层高度难以维持塔盘上液相畅通时，降液管内液层迅速上升，以致达

5、到上一层塔板，逐渐充满塔盘空间，即发生液泛。并称之为降液管液泛。说明：两种液泛互相影响和关联，其最终现象相同。2）严重漏液:漏液量增大，导致塔板上难以维持正常操作所需的液面，无法操作。此漏液为严重漏液，称相应的孔流气速为漏液点气速 。6、常用塔盘的类型塔盘是气液两相接触传质的场所，为提高塔盘性能，采用各种形式塔盘。 1)泡罩塔组成：升气管和泡罩优点：塔盘操作弹性大，塔效率也比较高，不易堵缺点：结构复杂，制造成本高，塔盘阻力大但生产能力不大2)筛板塔盘塔盘上开圆孔，孔径：3-8 mm，大孔径筛板：12-25 mm。3)浮阀塔盘优点：浮阀根据气体流量，自动调节开度，提高了塔盘的操作弹性、降低塔盘的

6、压降，同时具有较高塔盘效率，在生产中得到广泛的应用缺点：浮阀易脱落或损坏浮阀塔具有性能稳定、操作弹性大、塔盘效率高的优点，但是在处理粘稠度较大的物料方面不及泡罩塔，在结构、生产能力、塔盘效率、压力降等方面不及筛板塔。浮阀塔具有下列特点：1、处理能力大，比同塔径的泡罩塔可增大2040%，接近于筛板塔2、操作弹性大，一般约为59，比筛板塔的操作弹性要大得多3、塔盘效率高，比泡罩塔高15%左右，与筛板塔接近4、压降小，在常压塔中每块盘的压降一般为400660Pa5、液面落差小6、使用周期长。粘度稍大一些的液体也能正常操作7、结构简单，安装容易，制造费用为泡罩塔盘的6080%，为筛板塔的120130%

7、二、塔盘的结构参数设计1、筛板塔设计计算（1） 塔的有效高度 Z已知：实际塔盘数NP；选取塔盘间距HT；有效塔高：Z=HTNP；塔体高度：有效高+顶部+底部+其它;选取塔盘间距HT：塔盘间距和塔径的经验关系（2）塔径确定原则：防止过量液沫夹带液泛步骤：先确定液泛气速f (m/s)；然后选设计气速；最后计算塔径 D。 液泛气速： C：气体负荷因子， 与HT、液体表面张力和两相接触状况有关C20：液体表面张力为20mN/m时的气体负荷系数由史密斯关联图查得（右图） 选取设计气速 选取泛点率：/f ；一般液体：0.60.8；易起泡液体：0.50.6 设计气速 = 泛点率 f 计算塔径 D所需气体流通

8、截面积 A = AT - Af 塔截面积 塔径 或 ；说明：计算塔径需圆整，且重新计算实际气速及泛点率。（3）溢流装置设计 溢流型式的选择 依据：塔径 、流量；型式：单流型、U 形流型、双流型、阶梯流型等。 降液管形式和底隙 降液管：弓形、圆形。溢流形式确定堰长lw与D的比值。单流型：lw/D =0.60.75 降液管截面积：由Af/AT = 0.060.12 确定；底隙 hb ：通常在 3040 mm。 溢流堰（出口堰） 作用：维持塔盘上一定液层，使液体均匀横向流过。 型式：平直堰、溢流辅堰、三角形齿堰及栅栏堰。 堰长： 堰高： E：液流收缩系数，对水溶液E可取1， 堰高 hw：直接影响塔盘

9、上液层厚度；过小，相际传质面积过小；过大，塔盘阻力大，效率低。常、加压塔：4080 mm ；减压塔：25 mm 左右。 堰长 lw ：影响液层高度。 或 说明：通常应使溢流强度Lh / lw 不大于100130 m3/（mh）。（4） 塔盘及其布置受液区和降液区，一般两区面积相等；入口安定区和出口安定区 ；边缘区 ； 有效传质区：Aa单流型弓形降液管塔盘：双流型弓形降液管塔盘：d0t（5）筛孔的尺寸和排列筛孔面积：A0 有效传质区内，常按正三角形排列。筛板开孔率： 筛孔直径 d0 :3 8 mm (一般)；12 5 mm (大筛孔)；孔中心距 t :(2.55) d0 取整。开孔率: 通常为

10、0.080.12。板厚：碳钢（34mm）、不锈钢。 筛孔气速： ，筛孔数：（6）塔盘的校核 对初步设计的结果进行调整和修正。液沫夹带量校核单位质量（摩尔）气体所夹带的液体质量（摩尔）ev：kg液体/kg气体或kmol液体/kmol气体；单位时间夹带到上层塔盘的液体质量（摩尔）e：kg液体/ h或kmol液体/h 液沫夹带分率：夹带的液体流量占横过塔盘液体流量的分数。 故有： 所以 ：质量流量ev的计算方法：方法1：利用Fair关联图求，进而求出ev。方法2：用Hunt经验公式计算ev。式中Hf 为盘上泡沫层高度： 要求： ev 0.1 kg 液体/kg气体。说明：超过允许值，可调整塔盘间距或塔

11、径。 塔盘阻力的计算和校核塔盘阻力：清液柱高度表示：塔盘阻力hf包括 以下几部分:（a）干板阻力h0气体通过板上孔的阻力（设无液体时）；（b）液层阻力hl气体通过液层阻力；（c）克服液体表面张力阻力h孔口处表面张力。说明：若塔盘阻力过大，可 增加开孔率或 降低堰高。降液管液泛校核为防止降液管发生液泛，应使降液管中的清液层高度hd降液管为克服底隙阻力所需要消耗的液位差泡沫层高度 泡沫层相对密度：对不易起泡物系，；易起泡物系，；要求：；说明：若泡沫高度过大，可减小塔盘阻力或 增大塔盘间距。液体在降液管中停留时间校核目的：避免严重的气泡夹带。 停留时间： ；要求：说明：停留时间过小，可增加降液管面积

12、或增大塔盘间距。严重漏液校核漏液点气速 u0 ：发生严重漏液时筛孔气速。稳定系数：（a）计算严重漏液时干板阻力 h0 ：（b）计算漏液点气速 u0 ： ；要求：说明：如果稳定系数k过小，可减小开孔率或降低堰高。（7）塔盘的负荷性能图确定塔盘的操作弹性 过量液沫夹带线（气相负荷上限线）规定：ev=0.1（kg液体/kg气体）为限制条件。 液相下限线规定： ；整理出： 严重漏液线（气相下限线）： 代入相关公式，如hOW、u0，整理出。 液相上限线：保证液体在降液管中有一定的停留时间。 降液管液泛线 2、浮阀塔的工艺设计 （1）实际塔盘数实际盘数和盘间距，塔高：式中：Z1 最上面一块塔盘距塔顶的高度

13、，m； Z2 最下面一块塔盘距塔底的高度，m。HT对塔的生产能力、操作弹性以及塔盘效率均有影响。HT，允许的操作气速，塔径，但塔高；HT，塔高，但允许的操作气速，塔径。；对D0.8m的塔，为了安装及检修需要，需开设人孔。；人孔处的盘间距一般不应小于0.6m。 全塔效率的关联式：塔盘效率是气、液两相的传质速率、混合和流动状况、以及盘间返混(液沫夹带、气泡夹带和漏液等所致)的综合结果。盘效率是设计重要数据。工业装置或实验装置的实测数据是板效率最可靠的来源。全塔效率实测数据的关联式可用于塔盘效率的估算。奥康内尔（Oconnell）关联方法：采用相对挥发度与液相粘度L的乘积为参数来表示全塔效率ET：

14、；与L取塔顶与塔底平均温度下的值。对多组分物系，取关键组分的。液相的平均粘度L可按右式计算：（2）塔径 溢流式塔盘的塔截面分为两个部分：气体流通截面和降液管所占截面（液体下流截面）。AT：塔盘总截面积，A：气体流道截面积，Af：降液管截面积；求A得与Af/AT后，即可求得AT，而塔径：1）A的计算设适宜气速为u，当体积流量为Vs时，A =Vs / u。求A的关键在于确定流通截面积上的适宜气速u。塔盘的计算中，通常是以夹带液泛发生的气速（泛点气速）作为上限。一般取 ;液泛气速：在重力场中悬浮于气流中的液滴所受的合力为零时的气速。当uut时，液滴将被气流带出。对直径为dp的液滴C取决于dp和。因气

15、泡破裂形成的液滴的直径和阻力系数都难以确定，故C需由实验确定。实验研究表明，C值与气、液流量及密度、盘上液滴沉降高度以及液体的表面张力有关。HT-hL：液滴沉降高度，HT可根据塔径选取，hL为盘上清液层高度，若忽略盘上液面落差 常压塔hL=50100mm；减压塔hL=2530mm。2）Af /AT的确定Af /AT：降液管面积与塔截面积之比，与液体溢流形式有关。求取方法：a、按D和液体流量选取溢流形式，由溢流形式确定堰长lw与D的比值。单流型：lw/D=0.60.8；双流型：lw/D=0.50.7；易起泡物系lw/D可高一些，以保证液体在降液管中的停留时间。b、由选定的lw/D值查图得Af /

16、AT。c、由确定的A与Af /AT求得塔盘面积AT和塔径D，并进行圆整。（3）塔盘结构设计 1）塔盘布置鼓泡区：取决于所需浮阀数与排列；溢流区：与所选溢流装置类型有关。进口安定区：保证进塔盘液体的平稳均匀分布，也防止气体窜入降液管。Ws=50100mm。出口安定区：避免降液管大量气泡夹带。Ws=70100mm。边缘区：塔盘支撑件塔盘连接。D2.5m，WC60mm；D900mm块式塔盘。2） 溢流装置溢流装置：由降液管、溢流堰和受液盘组成。降液管：连通塔盘间液体的通道，也是供溢流中所夹带的气体分离的场所。常见的有弓形、圆形和矩形降液管。弓形降液管：有较大容积，能充分利用塔板面积，一般塔径大于80

17、0mm的大塔均采用弓形。降液管的布置确定了液体在塔盘上的流径以及液体的溢流形式。液体在塔盘上的流径越长，气液接触时间就越长，有利于提高塔盘效率；但是液面落差也随之加大，不利于气体均匀分布，使板效率降低。溢流形式的选择：根据塔径及流体流量等条件全面考虑。D2.0m双溢流式或阶梯流式3）单溢流弓形降液管结构尺寸的计算a、降液管的宽度Wd和截面积Af计算塔径时已根据溢流形式确定了堰长与塔径的比值lw/D。由lw/D查图可得Wd /D和Af /AT，D和AT已确定，故降液管的宽度Wd和截面积Af 也可求得。液体在降液管中的停留时间为 ；为降低气泡夹带，一般不应小于35s，对于高压塔以及易起泡沫的物系，

18、停留时间应更长些。若计算出的过短，不满足要求，则应调整相关的参数，重新计算。b、出口溢流堰与进口溢流堰出口堰：维持板上液层高度，各种形式的降液管均需设置。出口堰长lw：弓形降液管的弦长，由液体负荷及溢流形式决定。单溢流lw=(0.60.8)D，双溢流lw=(0.50.7)D。出口堰高hw：降液管上端高出板面的高度。堰高hw决定了板上液层的高度hL。对于平堰： 弗朗西斯（Francis）公式进口堰：保证液体均匀进入塔板，也起液封作用。一般仅在较大塔中设置。进口堰高一般与降液管底隙高度h0相等。进口堰与降液管间的水平距离w0h0，以保证液体由降液管流出时不致受到大的阻力。 4）降液管底隙高度及受液

19、盘降液管底隙高度应保证溢流液顺畅并防止沉淀物堵塞(不可太小) ，但也应防止气体进入降液管(不可太大)。对于弓形降液管可按下式计算：式中：uoL液体通过降液管底端出口处的流速，m/s。根据经验一般取uoL=0.070.25m/s。D800mm，h0=40mm。最大时可达150mm。降液管底隙高度及受液盘：a、受液盘：承接来自降液管的液体。b、凹形受液盘：用于大塔（D800mm）。在液体流量低时仍能形成良好的液封，对改变液体流向有缓冲作用，且便于液体的侧线抽出，但不适于易聚合及有悬浮固体的情况。凹形受液盘深度一般在50mm以上。 5）浮阀的数目与排列 阀孔直径：由浮阀的型号决定。浮阀数N：由气体负

20、荷量Vs决定。可由下式计算：式中：Vs气体流量，m3/s；uo阀孔气速，m/s；d0阀孔直径。对F1型浮阀，d0=39mm。阀孔气速uo可根据由实验结果综合的阀孔动能因子F0确定根据工业设备数据，对F1重型浮阀（约33g），当塔盘上的浮阀刚全开时，F0在812之间。设计时可在此范围内选择适宜的F0后计算uo。浮阀在塔盘上常按三角形排列，可顺排或叉排。等腰三角形叉排可使相邻的浮阀容易吹开，鼓泡更均匀。通常将同一横排的阀孔中心距定为75mm，而相邻两排间的距离可取65、80、100mm等几种规格。若鼓泡区面积为Aa，则一个阀孔的鼓泡面积Aa/N约为tt，故有对单溢流塔盘Aa可按下式计算：由t=75

21、mm及上式计算的Aa值可得t，据此可确定t的实际取值（65、80、100mm）；根据已确定的孔距（t与t），按等腰三角形叉排方式作图，确切排出在鼓泡区内可以布置的浮阀总数；若作图排列与计算所得浮阀数相等或相近，则按作图所得浮阀数重算阀孔气速，然后校核F0 (812)。若F0不在该范围内，应重新调整t值，再作图、校核，直到满足要求为止。塔盘开孔率：塔盘上阀孔总面积占塔盘总面积的百分数常压塔或减压塔：=1014%；加压塔：0.9m：Fl80%；D0.9m：Fl70%；减压塔：Fl0.8m 的大塔，取Fl=70%）代入下式后所得的Vs-Ls关系式作图而得。此线与横轴并不完全平行，可见发生液沫夹带现象

22、与液相负荷Ls也有一定关系，但主要取决于气体负荷。 c、液相负荷下限线此线为保证塔盘上液体流动时能均匀分布所需的最小液量。对平顶直堰，取how=6mm作为液相负荷下限的标准。d、液相负荷上限线也称气泡夹带线，由液体在降液管中所需的最小停留时间决定不易起泡的物系：3s，易起泡物系：5s。为一垂直线。e、溢流液泛线降液管中泡沫层高度达最大允许值时的气量与液量的关系由上述5条线所包围的区域即一定物系在一定的结构尺寸的塔盘上的正常操作区。在此区域内，气、液两相流率的变化对塔盘效率的影响不大。塔盘的设计点及操作点都必须在正常操作区内，才能获得较高的塔板效率。对于一定气液比的操作过程，Vs-Ls为一定值，

23、故塔盘的操作线在图上为以Vs-Ls为斜率过原点0的直线。 f、操作弹性塔盘的操作弹性：上、下操作极限点的气体流量之比。对一定结构尺寸的塔盘，采用不同气液比时控制塔的操作弹性与生产能力的因素均可能不同。塔盘的设计点应落在负荷性能图的适中位置，使塔具有相当的抗负荷波动的能力，保证塔的良好稳定操作。塔盘的负荷性能图可清楚地表示塔板的允许的气、液相负荷范围及塔盘操作弹性的大小，对塔盘的改造和设计以及塔的操作均有一定的指导意义。 三、设计参数与结构简图1、设计参数精馏塔设计的工艺条件由化工原理课程设计计算而得。工作温度 C：120 设计温度 C：150 工作压力 MPa：0.1设计压力 MPa：0.11

24、 塔体内径 mm：1800 塔板数 块： 38 介 质 ：苯-甲苯混合物2、结构简图 图1 精馏塔结构简图四、精馏塔的总体设计及结构设计1、确定塔设备的型式 本设计的精馏塔型式为板式塔。2、 确定塔板数目 塔板数目为30块。3、 拟定管口方位 4、 结构设计设备法兰的型式及尺寸选用，管法兰等零部件选型。（1）零部件材料的选取根据精馏塔工艺条件（介质的腐蚀性、设计压力、设计温度）、材料的焊接性能、零件的制造工艺及经济合理性进行选材： 塔 体：16MnR 封 头：16MnR 接 管：20 塔盘、底座：Q235-B容器法兰：16MnR 管 法 兰：16MnII（材料的许用应力按照化工设备机械基础表8

25、-7查并列表）材料 许用应力（MPa）Q345R(16MnR) 170Q235-B 11316MnII 17020 133（2）塔盘结构根据工艺条件、塔体直径，塔盘结构选为单液流分块式塔盘（见附图）。（3）工艺接管接管的选取根据介质流量，参照GB12771-91，接管的选取如下表：名称进料管塔顶回流管塔底出料管塔顶蒸汽管再沸器回流管直 径（mm）808080450500（4）压力容器法兰和接管法兰压力容器法兰的选取按照化工设备机械基础选JB/T47004707-2000标准。（按照化工设备机械基础（p263）写出选取过程）设计条件 ：工作温度 C：120 设计温度 C： 150 工作压力MPa

26、： 0.1 设计压力 MPa：0.11 塔体内径 mm： 1800 介 质 ：苯-甲苯混合物（a）法兰类型 DN=1800，p=0.11MPa，表10-1选甲型平焊；（b）p=0.11MPa，t=150，查表10-10;材料为16MnR，定PN=0.25MPa，150时,允许p=0.25MPap，所以PN=0.25MPa;（c）确定结构尺寸（p254）;（d）法兰标记 法兰RF 18000.25 JB/T4701-2000选取结果如下表：设备法兰MFM 1800-0.25 JB/T4703-2000 材料 Q345R(16MnR)管法兰选取结果汇总：进料管法兰HG20594 法兰 SO80-1

27、.0MFM 1816MnII 塔顶回流管法兰HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔顶蒸汽管法兰HG20594 法兰 SO80-1.0MFM 1816MnII 塔底出料管法兰HG20594 法兰SO450-1.0MFM 2816MnII 在沸器回流管法兰HG20594 法兰SO500-1.0MFM 2816MnII （5）法兰密封垫片的选取法兰密封垫片的选取参照化工设备机械基础表10-30法兰密封垫片选非金属软垫片 PN=0.25MPa （JB/T4704-2000） P265垫片 1800-0.25 JB/T4704-2000（6）裙座选取裙座的选取根据参照化工设备

28、机械基础图17-21确定裙座各尺寸。支座选取裙式支座（7）人孔设置人孔的选取根据筒体直径和公称压力参照化工设备机械基础表11-1和表11-6，本设计中选用带颈平焊法兰人孔，公称压力1.0MPa，公称直径500 mm，标准号为HG20594-95。（8）手孔设置手孔选取同上，本设计中选用不锈钢板式平焊人孔（仅限凸面），公称压力0.6MPa，公称直径150mm，标准号为HG20597-95。（9）视镜和液位计的选取视镜和液位计的选取根据化工设备机械基础表11-9、表11-11选取（10）焊接接头形式和和焊接材料的选取焊接接头形式的选取参照化工设备机械基础第十四章第二节（p367-377），焊接接头

29、形式按HG20583-1998，A、B类焊接接头按照HG20583-1998中DU4，D类焊接接头按照HG20583-1998中G2，带补强圈D类焊接接头按照JB/T4736-2002中C，焊接材料的选取参照第十四章化工设备机械基础第四节（p379-382），标准GB/T5117-95、GB/T5118-95 GB/T983-95焊接接头的检验化工设备机械基础第十四章第三节(p378)（11）压力容器类别的划分压力容器类别的划分按压力容器安全技术监察规程，化工设备机械基础p386本设计塔器为低压分离设备，介质为易燃、中毒危害介质，故划分为一类压力容器。五、 强度计算1、塔体壁厚计算塔体圆筒体壁

30、厚计算按照GB150-1998钢制压力容器式5-1计算壁厚： （4-1）式中 ：塔体的理论计算壁厚，mm；pc：塔体的计算压力，MPaDi：塔体内径，mm；：钢板在设计温度下的许用应力，MPa：焊接接头系数；名义厚度： ； （4-2）；式中 ：名义厚度；C1：腐蚀裕量；C2：钢板负偏差；：圆整量；：有效厚度；查表化工设备机械基础表8-7=170 MPa；pc：取塔体的设计压力，0.11 MPa；焊缝为双面焊，局部射线检测，=0.85 代入数据到式（4-1）得：= =0.69 mmC1 =1 mm；C2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： = 2 mm按最小厚度min要求 取 = 6

31、 mm2、封头的强度计算塔体封头壁厚计算按照GB150-1998钢制压力容器式7-1计算壁厚： （4-3）式中 ：塔体封头的理论计算壁厚，mm；pc：塔体的计算压力，MPaDi：塔体内径，mm；：钢板在设计温度下的许用应力，MPa：焊接接头系数；名义厚度： ；式中 ：名义厚度；C1：腐蚀裕量；C2：钢板负偏差；：圆整量；：有效厚度；查表化工设备机械基础表8-7=170 MPa；pc：取塔体的设计压力，0.11 MPa焊缝为双面焊，100%射线检测，取=1 代入数据到式（4-3）得： =0.59 mmC1 =1 mm；C2 =0 mm代入数据到式（4-2）得：名义厚度： = 2 mm按标准椭圆封

32、头最小厚度min 0.15%Di要求 取 = 6 mm查化工设备机械基础(p196)选标准椭圆形封头JB/T4746-2002封头直边高度h0取25mm；封头高度h取450mm3、开孔补强计算开孔补强结构选用JB/T4736-2002补强圈结构，补强圈尺寸按照化工设备机械基础p327（列出所选尺寸），焊接坡口尺寸选化工设备机械基础第十四章第二节p375 C型。开孔补强计算采用等面积补强法，其公式参照第十二章第一节（p326-p335）。例：人孔开孔补强计算：人孔选公称压力1.0MPa，公称直径500 mm，标准号为HG20594-95 接管5308(p302)材料：20a.开孔所需补强面积 ；

33、 A=d+2et(1-) （4-4） 式中 ：强度削弱系数； d ：开孔直径 mm；：塔体的计算壁厚mm et：接管的有效厚度mm d=di+2Ct=(530-16)+2(1+0)=518 mm；et=nt- Ct=8-1=7 mm 塔体材料：16MnR =170 MPa ；接管材料：20 t=130 MPa=0.78代入式（4-4）A=+2et(1-)=518+20.697(1-0.78)= 359.5 mm2 b. 有效补强范围内的补强面积： 有效补强范围 有效宽度： B=2d=2518=1036 mm 外伸高度：h1= =64.4 mm 内伸高度：h2= 0 mm壳体多余截面积 A1=(

34、B-d)( -)-2et( -)(1-) （4-5）代入式（4-5） A1=(1036-518)(7-0.69)-27(7-0.69)(1-0.78) = 1211.2 mm2接管多余截面积 A2=2h1(et-t) +2h2(et-C2) （4-6） 接管计算厚度t= =0.22 mm 式中 di：接管内直径 mm di=530-16=514 mm代入式（4-6） A2=2h1(et-t) +2h2(et-C2) =264.4(7-0.22)0.78=681 mm2焊缝金属截面积 A3=66=36 mm2A1+A2+A3A 满足不另行补强条件，所以不需补强。其它开孔直径比人孔直径要小，故不需

35、再进行开孔计算4、筒体的稳定性校核因圆筒不受外压，所以此处不必对圆筒的周向稳定进行校核。如筒体工作压力为真空，筒体的轴向稳定性校核参照第九章第六节（p242-244）。5、裙座的轴向稳定性校核裙座的轴向稳定性校核：参照化工设备机械基础p442图17-21确定裙座各项尺寸，查取相关许用应力。根据化工设备机械基础p242进行裙座的轴向稳定性校核。6、座圈的压应力校核 m封头=1202=240 kg（p197）m筒体=26726.5=240 kg（p195）m塔盘=n(Aa+Af+Ai)= 6995.4 kgm水=v筒26.2水+ v封2水=2.54526.21000+0. =68331 kgQ设备

36、= m封头+ m筒体+ m塔盘=88445 Q附件= 10%Q设备=8844.5 Q水= m水g=.81= A= (1.8162-1.82)/4=0.034 m2=22.6 MPa 校核合格7、水压试验应力校核水压试验压力PT （3-7）=1.25x0.11=0.14 MPa卧置水压试验压力：+ h=0.14+0.23=0.37 MPa 水压试验压力下的应力校核： （3-8）式中 ： 焊接接头系数 =0.85； ： 塔体有效厚度 =-C1-C2： 塔体材料的屈服极限(p168) =345 MPa ；： 水压试验压力： 圆筒水压试验压力下的应力 ；：试验温度下材料的许用应力：设计温度下材料的许用应力 ；Di： 圆筒内直径代入数据到式（3-8）满足水压试验压力下的应力校核条件。参 考 文 献1 董大勤.化工设备机械基础M. 北京：化学工业出版社，2003. 2 全国化工设备技术中心站.化工设备图样技术要求2000版S 3 GB150-1998.钢制压力容器S 4 郑晓梅.化工工程制图 化工制图M北京：化学工业出版社，2002.5 JB/T4710-2005.钢制塔式容器S