课程设计任务书
20119～2012学年第 2 学期
学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作部门：化工与材料学院 一、课程设计题目
浮阀塔的机械设计
二、课程设计内容
1．塔设备的结构设计
包括：塔盘结构，塔底、塔顶空间，人孔数量及位置，仪表接管选择、工艺接管管径计算等。
2. 塔体及封头壁厚计算及其强度、稳定性校核 （1）根据设计压力初定壁厚；
（2）计算危险截面的重量载荷、风载荷、地震载荷及偏心载荷； （3）计算危险截面的由各种载荷作用下的轴向应力；
（4）计算危险截面的组合轴向拉应力和组合轴向压应力，并进行强度和稳定性校核。 3. 筒体和裙座水压试验应力校核 4. 裙座结构设计及强度校核 包括：裙座体、基础环、地脚螺栓 5. 编写设计说明书一份
6. 绘制2号装配图一张，Auto CAD绘3号图一张（换热器的）。
三、设计条件
1. 设备类型：自支承式塔设备（塔顶无偏心载荷）； 2. 设置地区环境：
基本风压：qo=400N/㎡; 设计地震烈度：7度（或8度）；
场地土：Ⅱ类。地震加速度0.15g（或者0.3g），地震系数根据自己的需要任取
一组；
3. 塔体及裙座的机械设计条件：
（1）塔体内径Di=2200mm，塔高近似取H=50000mm（每组增加1000mm）；
（2）计算压力Pc=1.6MPa（每组中各人的计算压力根据安排表中数据）,设计温度
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t=250℃；
（3）塔体装有N=75层浮阀塔盘，每块塔盘上存留介质层高度为hw=100mm，介质密度为
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ρ1=800kg/m；
（4）沿塔高每5m左右开设一个人孔，人数为8-10个，相应在人孔处安装半圆形平台8-10个，平台宽度为B=900mm，高度为1000mm。
（5）塔外保温层厚度为δs=120mm，保温材料密度为ρ2=300kg/m3；
（6）塔体与裙座间悬挂一台再沸器，其操作质量为me=4000kg,偏心距e=2000mm； （7）塔体与封头材料在低合金高强度刚中间选用，并查出其参数。 （8）裙座统一采用Q235-A
（9）塔体与裙座对接焊接，塔体焊接接头系数Φ=0.85；
（10）塔体与封头厚度附加量C=2mm，裙座厚度附加量C=2mm；
（11）参考图为书中图8-25，尺寸及数据根据自己组的具体情况设计、标注。
四、进度安排 五、基本要求
1.学生要按照任务书要求，独立完成塔设备的机械设计；
2.设计计算书一律采用电子版（电脑打印），2号图纸一律采用徒手绘制； 3.各班长负责组织借用绘图仪器、图板、丁字尺；学生自备图纸、橡皮与铅笔； 4.画图结束后，将图纸按照统一要求折叠，同设计说明书一同在答辩那天的早上8：30前，由班长负责统一交到HF508。
5.根据设计说明书、图纸、平时表现及答辩综合评分。
六、说明书的内容要求
1.符号说明 2.前言
（1）设计条件； （2）设计依据； （3）设备结构形式概述。 3.材料选择
（1）选择材料的原则； （2）确定各零、部件的材质； （3）确定焊接材料。 4.绘制结构草图 （1）板式塔装配图
（2）确定裙座、接管、人孔、控制点接口及附件、内部主要零部件的轴向及环向位置，以单线图表示；
（3）标注形位尺寸。
（4）写出图纸上的技术要求、技术特性表、接管表、标题明细表等
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5.塔体及裙座壁厚设计
（1）筒体、封头及裙座壁厚设计； （2）焊接接头设计； （3）压力试验验算；
6.标准化零、部件选择及补强计算：
（1）接管及法兰选择：根据结构草图统一编制表格。内容包括：代号，PN,DN,法兰密封面形式，法兰标记，用途）。补强计算。
（2）人孔选择：PN,DN,标记或代号。补强计算。 （3）其它标准件选择。
7.结束语：对自己所做的设计进行小结与评价，经验与收获。 8.主要参考资料。 【格式要求】：
1.计算单位一律采用国际单位；2.计算过程及说明应清楚；
3.所有标准件均要写明标记或代号；4.设计说明书目录要有序号、内容、页码； 5.设计说明书中与装配图中的数据一致。如果装配图中有修改，在说明书中要注明变更；
6.书写工整，字迹清晰，层次分明；7.设计说明书要有封面和封底，均采用A4纸，装订成册。
七、主要参考资料
1. 《化工设备机械基础课程设计指导书》.化学工业出版. 2005.1 2.《化工设备机械基础》第五版 刁与玮 王立业 编著 2003.3； 3. 《化工单元过程与设备设计》匡国柱 史启才 主编；
4.《化工制图》华东化工学院制图教研室编 人民教育出版社 1980； 5.《化工设备机械基础》参考资料； 6.《钢制压力容器》GB150-1998； 7.《钢制塔式容器》JB4710-1992；
8. GB151-1999 《管壳式换热器》1999年；
9.《压力容器安全技术监察规程》国家质量技术监督局 1999年。
教研室主任签名：
2012年 4 月21 日
III
摘 要
本设计对浮阀塔的材料、总体结构、强度、刚度和稳定性等进行了设计和计算。设计前预先准备好设计资料、手册、图册、计算和绘图工具、图纸及报告纸等，并认真研究设计任务书，分析设计题目的原始数据和工业条件，明确设计要求和设计内容。计算的开始先根据塔径和各项已知要求选择浮阀塔塔体、裙痤筒体的材料，再根据材料查出其许用应力，通过公式计算确定塔的各种构件、附件以及辅助装置的结构尺寸。结构设计应满足结构简单、合理，便于安装、制造；密封性满足要求，保证安全生产。按设计压力计算塔体、封头和裙座的壁厚，塔设备质量载荷，风载荷与风弯矩，地震载荷与地震弯矩等强度与刚度的校核，包括基础环设计和地脚螺栓的计算。结果表明，本设计合理。
关键词：浮阀塔；强度；刚度；稳定性；
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目录
摘 要 ............................................................................................. I Abstract ......................................................... 错误！未定义书签。 目录 ................................................................................................. I 1前言 ............................................................................................. 1 2塔设备的机械设计 ..................................................................... 9
2.1 按计算压力计算塔体及封头厚度 ................................................. 9 2.1.1 塔体厚度计算 .............................................................................. 9 2.1.2 封头厚度计算 .............................................................................. 9 2.2塔设备质量载荷计算 .................................................................... 10 2.2.1筒体、圆筒、封头、裙座的质量 ............................................. 10 2.3风载荷和风弯矩 ............................................................................ 13 2.3.1风载荷计算示例 ......................................................................... 13 2.3.2地震弯矩的计算示例 ................................................................. 17 2.4偏心弯矩计算 ................................................................................ 18 2.5各种载荷引起的轴向应力 ............................................................ 19 2.5.1计算压力引起的轴向拉应力 ..................................................... 19 2.5.2操作质量引起的轴向压应力 ..................................................... 19
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