4 塔设备设计

1. 4 塔设备设计 • 4.1 概述 • 4.2 板式塔及其结构设计 • 4.3 填料塔及其结构设计 • 4.4 其他结构设计 • 4.5 板式塔设计举例 • 本章主要通过板式塔的设计实例来学习和掌握塔设备的结构设计及计算步骤。

2. 题目：浮阀塔之塔体和群座的机械设计 • 设计条件： 塔径——2000mm • 塔高——20.35m（20m） • 工作压力——0.5Mpa • 工作温度——110℃ • 介质：弱腐蚀性有机物（密度0.8) • 地点：济南 • 基本风压——400pa • 地震烈度——8级 • 塔板距——0.45×9+0.7[m] • 周而复始

3. 各接管： • [DN] [DN] • 裙座人孔—— 400 回流——100 • 温度—— 32 取样——25 • 进气——450 液面计——15 • 进料——100 出料——125 • 压力计——25 人孔——450 • 出气——150

4. 设计步骤 • 1、将塔器当作容器，按设计压力求其壁厚； • 2、寻找危险截面，分析其危险因素； • 3、将各危险因素叠加起来，进行强度和稳定性校核，对拉应力进行强度校核，对压应力，应同时满足强度和稳定条件； • 4、校核地脚螺栓的个数及其直径。

5. 0——0截面：底面基准 • 1——1截面：裙座人孔 • 2——2截面：塔、座焊缝 • 3——3截面：第二人孔下 • 4——4截面：顶面

6. 一、塔体选材 • 据工作压力0.5Mpa,工作温度110℃，属低压常温。 • 工作介质微腐，故选Q235—A。 • 补充：低温：<-20 ℃ • 常温：-20 ℃~200 ℃ • 中温：200 ℃~400 ℃ • 高温：>420 ℃

7. 二、按设计压力计算筒体和封头壁厚 • 1、筒体壁厚 • 设 P—设计压力，应略大于工作压力； P=0.5×1.15=0.575≈0.58MPa

8. 则， • 查 • 取 • 查

9. 2、封头壁厚 • 采用标准椭圆形封头，取封头壁厚为10mm。

10. 三、各种载荷计算 • 1、设备自重 • （1）塔体重m1 • 其中

11. （2）补充：内构件 • 板式塔的塔盘有整块式（塔径1m以下）和分块式（塔径1m以上）两种。 • A、整块式塔盘塔 • 1)塔盘： • 有小孔通气相 • 有液封受液装置接受液相 • 有溢流管排放液相

13. 2）盘壁间密封结构 • 塔盘圈焊在塔盘上，其高度>溢流堰高度； • 填料支持圈（板）焊在塔盘圈上，其位置视填料高度而定； • 填料塞在密封处； • 压圈压在填料上； • 压板压在压圈上； • 螺栓焊在塔盘圈另一侧，用于固定压紧压板。

15. 3）降液管 焊在塔盘上，多为弓形。 4）塔节内塔盘的固定 塔节下部内壁焊有支座，用于固定底层塔盘，每上层塔盘由定距管支承，管内有拉杆穿过各层塔盘，拧紧拉杆上的螺母即把塔节内各层塔盘紧固。 5）塔节由法兰联接组成全塔。

17. B、分块式塔盘 • 1）塔身为整体圆筒，不分塔节，而塔盘板分为数块安装。 • 2）据塔径不同，塔盘可分单、双多流结构，泄流。 • 3）图3-7解说 • 筋板、受液盘、支持圈（板）、降液板都被焊在塔壁上，是支承塔板的固定件。

20. 弓形板固定在支持板、受液盘和支持圈上； 矩形板固定在支持板、受液盘和弓形板上； 通道板固定在支持板、受液盘、弓形板和矩形板上。 自身梁 一种防止弯曲的手段。 ①矩形板 无支承的一边为自身梁结构，有过渡凹平面，以备叠放通道板。 ②通道板 无自身梁 ③弓形板 弦边为自身梁结构

22. 5）塔板的连接与紧固 A、固定件 焊在塔壁上 B、紧固件 ①塔板与支持板、塔板与受液盘、通道板与矩形板靠龙门、楔子结板紧固。 ②弓形板与支持圈靠卡板、楔子紧固。

25. （回题） （2）内构件重 查P151表4-2，取浮阀塔盘重79kg/m2 由工艺条件知共30个塔盘 则

26. （3）保温层重 取保温层厚度0.1m，密度300kg/m3（JB）

27. (4)平台重 • 由工艺条件知，每10个塔盘设一人孔，一平台，共4个。每个平台为半圆形，取平台宽度0.9m，平台自重查P151表4-2。q=150

28. （5）物料重 • 塔盘充液重查P151表4-2,取q=70 • 塔釜液面高1.8m

29. （6）附件重 • 各种管口（人孔、接管、法兰）估计 • 取

30. （7）充水重

31. 以上各载按不同情况组合 • 操作时 • 水压试验时 • 安装时

33. 2、风载 • 先确定最危险界面 • 0-0 裙座底部 • 1-1 裙座人孔 • 2-2 裙座与塔体连接处的焊缝

34. （1）各段风载

35. 以3-4段为例： 1、K1 –空气动力系数，又名形状系数，风吹在不同的凹凸面上会产生不的风力，对于圆形，取0.7； 2、K2 –风振系数，风速是脉动的，这种脉动离地越近，受建筑物影响越大，离地越远，脉动越小，这用高度系数 校正。（P153) • 另外，塔的振动影响了风载，这种影响—动荷系数 • 与塔的自振周期T有关。

39. 查 • 查 • 3、 • 4、 • 5、

40. 6、

41. (2)各段风弯矩 • 前面我们求出了各段的风力 ， 怎样破坏塔体？显然是要把塔吹弯。所以要研究风力产生的弯矩： • 弯矩=力矩

44. 3、地震载荷 • 题外补充 • 地震以波的形式向四周传播破坏，对建筑物来说，以水平振动危害较大。 • （1）作用在单质点上的水平地震力 • 式中： • c—形状系数，对钢制圆形容器：c=0.5； • a—地震影响系数

45. 1）据地震烈度查表4-8，选 • 2）再据T和基质查图4-48得 之系数 • 3） • 本题中，据地震烈度 ---查表4-8 • 得 • T=0.38s按二类场地---查图4-48 • 得系数0.8 • 故：

47. P155表4-9的解释（参考） • 一类场地：微风化和中等风化的基石； • 三类场地：饱和松沙、淤泥和淤泥质土、充填土等； • 二类场地：除一、三类外的一级稳定土。

48. （2）多质点弹性体系的水平地震力 • 全塔质量不集中于一点，将塔分成几段，求作用在质点K（K段）的震力（由K段振型系数校正，它包括了各i段对K段的影响）。