1设计塔设备设计说明书

烟台大学“2017第十一届大学生化工设计竞赛Muse团队塔设备设计说明书田晖赵旗指导老师杜玉朋任万忠唐泽彬1李知谦盛磊全体成员刘莹毕晓琳烟台大学“2017第十一届大学生化工设计竞赛Muse团队塔设备设计说明书田晖赵旗指导老师杜玉朋任万忠唐泽彬1李知谦盛磊全体成员刘莹毕晓琳2017年“东华科技—陕鼓杯”第十一大学生化工设计竞赛烟台火电厂烟气深度脱硫及年产2.2万吨硫化氢项目塔设备设计说明书设计烟台大学化学化工学院MUSE设计团队成员磊刘莹毕晓琳指导教师田晖赵旗杜玉朋任万忠2017年6月302017年“东华科技—陕鼓杯”第十一大学生化工设计竞赛烟台火电厂烟气深度脱硫及年产2.2万吨硫化氢项目塔设备设计说明书设计烟台大学化学化工学院MUSE设计团队成员磊刘莹毕晓琳指导教师田晖赵旗杜玉朋任万忠2017年6月30日2目录塔设备设计说明书一．设计规范 4二．设计要求 5三．塔设备选型原则 63.1目录塔设备设计说明书一．设计规范 4二．设计要求 5三．塔设备选型原则 63.13.23.33.4塔类型的选择 6塔设备选择的影响因素 6填料的选择 7塔设计软件 7四． 8流体力学数据 8计算举例 8五．塔体结构设计 15塔体计算结果 15塔板水力学计算结果 15T-302上段计算结算 16T-302下段计算结算 20六．塔体强度校核 246.1内件及偏心载荷校核结果 246.26.36.4封头校核结果 34内压圆筒校核结果 37开孔补强校核结果 39七．设备一览表 403一.设计规范一．设计规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010GB50009-2012JB/T4709-2007HG20580-2011HG20584-2011一.设计规范一．设计规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010GB50009-2012JB/T4709-2007HG20580-2011HG20584-2011HG20582-2011HG20583-2011HG20581-2011ISBN：7532507158/TQ·9《建筑结构载荷设计》《钢制容器焊接规程》《钢制化工容器制造技术要求》《钢制化工容器设计基础规定》《钢制化工容器材料选用规定》《钢制化工容器强度计算规定》《钢制化工容器结构设计规定》《石油化工设计手册》（第3卷）《化工设备设计全书—塔设备》《化工工艺设计手册》（第四版）4二.设计要求二．设计要求要求：（1）生产能力大：塔截面可通过较大的气、液相流量，产生液泛等不正常。（2）效率高：气、液两相在塔内的塔板效率或较大的传质速率。时能保持充分的密切接触，具有较高（3）而且在减压操作时容易达到所要求的真空度。（4）有一定的操作弹性：当气、液两相有一定的波动时，两相均能维持正常的，且效率产生较大变化。二.设计要求二．设计要求要求：（1）生产能力大：塔截面可通过较大的气、液相流量，产生液泛等不正常。（2）效率高：气、液两相在塔内的塔板效率或较大的传质速率。时能保持充分的密切接触，具有较高（3）而且在减压操作时容易达到所要求的真空度。（4）有一定的操作弹性：当气、液两相有一定的波动时，两相均能维持正常的，且效率产生较大变化。结构简单，造价低，安装检修方便。5三.塔设备选型原则三．塔设备选型原则3.1塔类型的选择塔有板式塔和填料塔两大类，两者均可以用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但各有优缺点，要根据具体情况进行选择。3-1所示：3-1填料塔和板式塔的比较适宜于较小塔径的塔，但对大塔要解决液体再分布的问题一般推荐使用塔径大于800mm的大塔塔径降较小，较适于要求降小的场合降一般比填料塔大空塔气速空塔气速较小空塔气速大液气比对液体喷淋量有一定要求适用范围较大分离效率高，塔径1.5m以下效率高，随着塔径增大，效率常会下降效率较稳定，大塔板效率比小塔板有所提高塔效率持液量较小较大安装检修较较容易材料可用非金属耐腐蚀材料一般用金属材料直径800mm以下，一般比板式塔便宜，直径增大，造价显著增加造价直径大时一般比填料塔造价低质量较重三.塔设备选型原则三．塔设备选型原则3.1塔类型的选择塔有板式塔和填料塔两大类，两者均可以用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但各有优缺点，要根据具体情况进行选择。3-1所示：3-1填料塔和板式塔的比较适宜于较小塔径的塔，但对大塔要解决液体再分布的问题一般推荐使用塔径大于800mm的大塔塔径降较小，较适于要求降小的场合降一般比填料塔大空塔气速空塔气速较小空塔气速大液气比对液体喷淋量有一定要求适用范围较大分离效率高，塔径1.5m以下效率高，随着塔径增大，效率常会下降效率较稳定，大塔板效率比小塔板有所提高塔效率持液量较小较大安装检修较较容易材料可用非金属耐腐蚀材料一般用金属材料直径800mm以下，一般比板式塔便宜，直径增大，造价显著增加造价直径大时一般比填料塔造价低质量较重较轻3.2塔设备选择的影响因素（1）与物性有关的因素沫破裂，在板式塔中则易引起液泛。造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换。力降较小的塔型。粘性较大的物系，可以选用大填料。板式塔的传质效率太差。操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。与操作条件有关的因素若气相传质阻力大，宜采用填料塔。大的液体负荷，可选用填料塔。6比较项目 填料塔 板式塔三.塔设备选型原则液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。（3）其他因素mm800mm时，则可用填料塔。阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使用填料塔。3.3填料的选择填料是填料塔的，其性能优劣势影响填料塔能否正常操作的主要因素。选择包括填料种类的选择、填料规格的选择及填料材质的选择。3-2所示：3-2填料类型的比较阻力小，气液分布均匀填料的类型种类多，选择方法多，处理量大，造价比规整填料稍低优点压降及阻力较规整填料大气液分布不均匀，传质速率较低缺点三.塔设备选型原则液气比波动的适应性，板式塔优于填料塔。操作弹性，板式塔较填料塔大，其中以浮阀塔最大，泡罩塔次之。（3）其他因素mm800mm时，则可用填料塔。阻力小、传质效率高等性能。因此实际过程中，吸收、解吸和气体洗涤过程绝大多数都使用填料塔。3.3填料的选择填料是填料塔的，其性能优劣势影响填料塔能否正常操作的主要因素。选择包括填料种类的选择、填料规格的选择及填料材质的选择。3-2所示：3-2填料类型的比较阻力小，气液分布均匀填料的类型种类多，选择方法多，处理量大，造价比规整填料稍低优点压降及阻力较规整填料大气液分布不均匀，传质速率较低缺点装卸较，造价较高十字环、网形类填料种类波纹类填料、栅格类填料、脉冲填料价格比较较贵比规整填料稍低便等。3.4塔设计软件4-5所示：3-3塔设计软件AspenPlusV8.0CUP-TowerSW6-2011塔体强度结构设计AspenTech公司大学（华东）化工设备设计技术中心站7名称 用途 来源填料类型 规整填料 散堆填料四.塔设备设计举例四．本厂共有5个塔设备，本团队对全部塔设备进行了详细设计，并以二氧化硫硫化氢4.1流体力学数据塔为例阐述了计算过程、选型过程和强度校核过程。当进料热状况的不同致使两段塔径会有一些差异若差异不大圆整后 则全塔采用等径塔；反之，两段塔径差异很大，则用变径塔。4-1流体力学计算数据6930.15877.57727.16949.3295964.3100170.936767270.3051999540.0142013820.060057579.94918535.134.42143125979.5888962.1358420.7134498590.3006543760.0129409030.054851105kg/hkg/h四.塔设备设计举例四．本厂共有5个塔设备，本团队对全部塔设备进行了详细设计，并以二氧化硫硫化氢4.1流体力学数据塔为例阐述了计算过程、选型过程和强度校核过程。当进料热状况的不同致使两段塔径会有一些差异若差异不大圆整后 则全塔采用等径塔；反之，两段塔径差异很大，则用变径塔。4-1流体力学计算数据6930.15877.57727.16949.3295964.3100170.936767270.3051999540.0142013820.060057579.94918535.134.42143125979.5888962.1358420.7134498590.3006543760.0129409030.054851105kg/hkg/hm³/hm³/hkg/m³kg/m³cPcPN/m液相质量流量气相质量流量液相体积流量气相体积流量液相密度气相密度表面张力化氢塔应采用变径。计算举例塔径计算荷相差较大，故计算是要考虑塔变径。13块板气液相负荷最大，因此选第13块板进行塔上半段的计算：装、检修等因素有关。HT=450mm；板上液层高度：hL=20mm；HT-hT=450-20=430mm；选择塔内气液相流量最大的一块板进行计算，故选择第38块板进行计算0.5LS0.001L汽液两相参数：VSV4.72查史密斯关联图：8塔板 13 29四.塔设备设计举例4-1史密斯关联图C20=0.08；矫正到表面张力为0.055N/m：0.2550.20.1 0.122CC20四.塔设备设计举例4-1史密斯关联图C20=0.08；矫正到表面张力为0.055N/m：0.2550.20.1 0.122CC202020 泛点气速：964.05480.932318fC0.122u3.92m/s0.932318为避免雾沫夹带及液泛的发生，一般情况：(0.6~0.8)ufu'0.7：⁄D=1.5m；实际塔截面积9.810444.72672.66m/s实际空塔气速u2 3.141.224.2.2塔径的初步核算（1）雾沫夹带9LVV四.塔设备设计举例，取故堰长𝑙𝑤16mm（陈敏恒编制）4-6查弓形降液管的参数，如下图所示：图4-2弓形降液管的几何关系四.塔设备设计举例，取故堰长𝑙𝑤16mm（陈敏恒编制）4-6查弓形降液管的参数，如下图所示：图4-2弓形降液管的几何关系𝐴𝑓,𝑊𝑑𝐴𝑇则弓形降液管截面积：116m21mVS4.7267所以，u4.27m/saATAf hF=2.5hL=2.50.02=0.05m则雾沫夹带量eV：1()()1()()()故在设计负荷下4.2.3停留时间的计算发生过量雾沫夹带。一般要求不应小于4s，而对于高压下操作的塔以及易起泡的物系，停留时间应更长些，为此必须进行校核。液体在降液管中停留时间：10四.塔设备设计举例𝑇𝐴𝑓1>4sD=1.5m合理。4.2.4塔板布置设计（1）塔板结构形式降液管主要有圆形、弓形和倾斜弓形三种。三种降液管的对比如下：4-2不同降液管的比较综合以上情况比较，这里选用倾斜弓形降液管。四.塔设备设计举例𝑇𝐴𝑓1>4sD=1.5m合理。4.2.4塔板布置设计（1）塔板结构形式降液管主要有圆形、弓形和倾斜弓形三种。三种降液管的对比如下：4-2不同降液管的比较综合以上情况比较，这里选用倾斜弓形降液管。液体在塔板上的几种形式：U型流、单流型、双流型、阶梯流型。列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的关系。4-3液体负荷与板上流型的关系11塔径（mm）液体流量（m3/h）U形流单流型阶梯流型双流型10007以下45以下14009以下70以下降液管形式圆形弓形倾斜弓形简图范围在弓形降液管内另适用于液量较小的情况。堰与壁之间的全部截面区域均作为降利用率较高。的情况。四.塔设备设计举例m3/h1500mm，综上考虑我们选择单流型。4.2.4堰及降液管设计（1）堰的设计因为受液盘为凹形受液盘，所以没有内堰。1四.塔设备设计举例m3/h1500mm，综上考虑我们选择单流型。4.2.4堰及降液管设计（1）堰的设计因为受液盘为凹形受液盘，所以没有内堰。1（陈敏恒编制）4-3液流收缩系数图查得：12200011以下90以下90~160300011以下110以下110~200200~300400011以下110以下110~230230~350500011以下110以下110~250250~400600011以下110以下110~250250~450四.液流收缩系数E=1.08由弗朗西斯公式，堰上液层高度：11(𝑙)1四.液流收缩系数E=1.08由弗朗西斯公式，堰上液层高度：11(𝑙)1()16mm，所以采用平堰。10.003m。所以板上清液层高度为1 0202'因为hLhL=0.02m所以假设的hL合适。4.2.5降液管的设计6h0hw10mm则降液管底部距下一板的间距为11同理可得计算下半部塔径为2.5m4.2.6塔机械工程设计N30块1.0~1.5m，HD=1.2m。HTHT=0.45m。取孔mm。13四.人孔数:65数）。进料段空间高度：进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般要比大，取=1000mm。HB值由两个因素决定：四.人孔数:65数）。进料段空间高度：进料段高度取决于进料口结构形式和物料状态，一般要比大，取=1000mm。HB值由两个因素决定：（易结焦物料可缩短停留时间）而定；AspenV=1.95mmD=1.5m，t=4min4.4mm综上可知塔筒体高度()1m（8）裙座Dim=2000mmq0=500Pa，查表：1mm，Z-M=12-27（9）封头封头选取标准椭圆形封头，根据GB/T25198-2010，知H=0.25Di+h=397.5mm。h=1.5%Di=22.5mm，故塔体总高=H-HB+H封头+H裙座=21.4+0.4+3=24.8m14五.塔体结构设计五．塔体结构设计CUP-Tower进行塔的主体结构设计，计算结果、校核结果和计算说明书如下：5.1塔体计算结果表5-1塔体计算结果141.5450112.27.0600/34940/4062.5/20.6201/174292.5450115.96.01700/160040/40333.5/291.5293/275塔板层数塔内径，m五.塔体结构设计五．塔体结构设计CUP-Tower进行塔的主体结构设计，计算结果、校核结果和计算说明书如下：5.1塔体计算结果表5-1塔体计算结果141.5450112.27.0600/34940/4062.5/20.6201/174292.5450115.96.01700/160040/40333.5/291.5293/275塔板层数塔内径，m液流程数Ａ/Ａ,% 开孔率,%降液管宽，mm受液盘宽，mm受液盘深，mm堰型平堰平堰塔板形式圆形浮阀圆形浮阀5.2塔板水力学计算结果5-2塔板水力学计算结果表气相工况液相工况100%100%120%120%80%80%[m/m*h][m/s][m/s(m)][Pa][%][s][mm][%]11.942.6736.91238.573.964.25.71149.5514.333.2144.271678.187.375.014.76199.299.552.1429.52874.791.873.397.14107.98阀孔动能因子塔板压降雾沫夹带降液管液泛率15塔板编号 1#—14#塔板编号(实际) 1#—14# 15#—30#五.塔体结构设计100%100%120%120%80%80%气相工况液相工况[mm][m/s][m/s(m)][Pa][%]阀孔动能因子80.241.4720.7745.671.832.214.62185.468.670.5996.291.7624.84897.253.92.493.85231.7485.830.7164.191.1816.56654.790.751.915.78149.355.290.47塔板压降雾沫夹带/下限孔速降液管停留时降液管清液高[s][mm][%][m/s]降液管液泛率降液管底隙流降液管底隙流速[m/s]55.3973.8139.995.3T-303上段计算结算16基本信息1项目名称2万吨硫化氢项目7校核人2装置名称硫化氢 塔8日期2017/6/303塔的名称T-3029说明4塔板编号(实际)15#五.塔体结构设计100%100%120%120%80%80%气相工况液相工况[mm][m/s][m/s(m)][Pa][%]阀孔动能因子80.241.4720.7745.671.832.214.62185.468.670.5996.291.7624.84897.253.92.493.85231.7485.830.7164.191.1816.56654.790.751.915.78149.355.290.47塔板压降雾沫夹带/下限孔速降液管停留时降液管清液高[s][mm][%][m/s]降液管液泛率降液管底隙流降液管底隙流速[m/s]55.3973.8139.995.3T-303上段计算结算16基本信息1项目名称2万吨硫化氢项目7校核人2装置名称硫化氢 塔8日期2017/6/303塔的名称T-3029说明4塔板编号(实际)15#—30#1014#5塔板层数1411塔板编号(理论)1#—13#6塔板形式普通筛孔12分段说明进料下段工艺设计条件液相气相1质量流量kg/h6906.497质量流量kg/h15864.582密度kg/m3964.058密度kg/m30.933体积流量m3/h7.169体积流量m3/h17016.284粘度cp0.3010粘度cp0.015表面张力dyn/cm60.0611安全因子/0.82塔板编号 15#—40#五.塔体结构设计176体系因子/0.9512充气因子/0.60塔板结构参数1塔径m1.506孔数#9843.752板间距m0.45007开孔密度#/m26778.333塔截面积m21.76718溢流程数/14开孔区面积m21.45229堰的形式/平堰5开孔率%7.00溢流区两侧中心1比%1.432堰径比%40.003宽度m0.06264弯折距离m0.04205宽度m0.02066受液盘深度m0.05007受液盘宽度m0.06268堰高m9降液管底隙m0.040010面积m20.025311面积m20.004812顶部堰长m0.600013底部堰长m0.349314进口堰高度m15进口堰宽度m普通筛孔参数1筛孔孔径m0.00452孔间距m0.0136五.塔体结构设计176体系因子/0.9512充气因子/0.60塔板结构参数1塔径m1.506孔数#9843.752板间距m0.45007开孔密度#/m26778.333塔截面积m21.76718溢流程数/14开孔区面积m21.45229堰的形式/平堰5开孔率%7.00溢流区两侧中心1比%1.432堰径比%40.003宽度m0.06264弯折距离m0.04205宽度m0.02066受液盘深度m0.05007受液盘宽度m0.06268堰高m9降液管底隙m0.040010面积m20.025311面积m20.004812顶部堰长m0.600013底部堰长m0.349314进口堰高度m15进口堰宽度m普通筛孔参数1筛孔孔径m0.00452孔间距m0.0136五.塔体结构设计18工艺计算结果正常操作120%操作80%操作1空塔气速m/s2.67483.20972.13982空塔动能因子m/s(kg/m3)^0.52.58273.09922.06613空塔容量因子m/s0.08320.09990.06664孔速m/s38.211345.853630.56905孔动能因子m/s(kg/m3)^0.536.895544.274624.51646气速m/s9.08879.16009.01317动能因子m/s(kg/m3)^0.58.77588.84458.70278相对泄露量kg液/100kg液---9溢流强度m^3/(h.m)11.940014.32809.552010参数/0.01350.01350.013511板上液层高度m0.01530.01720.013412堰上液层高度m0.01480.01680.012813液面梯度m0.00100.00090.001214板上液层阻力m液柱0.02240.02380.020715干板压降m液柱0.10240.14750.065516总板压降m液柱0.13110.17760.092617雾沫夹带kg液/kg气0.03960.07370.018718降液管液泛%55.387673.810839.992219高度m0.14950.19930.108020间s5.71264.76057.140721五.塔体结构设计18工艺计算结果正常操作120%操作80%操作1空塔气速m/s2.67483.20972.13982空塔动能因子m/s(kg/m3)^0.52.58273.09922.06613空塔容量因子m/s0.08320.09990.06664孔速m/s38.211345.853630.56905孔动能因子m/s(kg/m3)^0.536.895544.274624.51646气速m/s9.08879.16009.01317动能因子m/s(kg/m3)^0.58.77588.84458.70278相对泄露量kg液/100kg液---9溢流强度m^3/(h.m)11.940014.32809.552010参数/0.01350.01350.013511板上液层高度m0.01530.01720.013412堰上液层高度m0.01480.01680.012813液面梯度m0.00100.00090.001214板上液层阻力m液柱0.02240.02380.020715干板压降m液柱0.10240.14750.065516总板压降m液柱0.13110.17760.092617雾沫夹带kg液/kg气0.03960.07370.018718降液管液泛%55.387673.810839.992219高度m0.14950.19930.108020间s5.71264.76057.140721度m/s0.07880.09450.063022度m/s0.14240.17090.114023力m液柱0.00310.00450.0020五.塔体结构设计1924稳定系数/4.20425.00593.391625留时间s3.00003.00003.0000负荷性能图参数1操作点横坐标m3/h7.162操作点纵坐标10^3m3/h17.023比--120.00%4比--80.00%5点动能因子m/s(kg/m3)^0.58.786漏液时漏点动能因子m/s(kg/m3)^0.5--Xm3/hY10^3*m3/h0-操作线1-液相下限线2-液相上限线3-漏液线4-雾沫夹带线5-液泛线五.塔体结构设计1924稳定系数/4.20425.00593.391625留时间s3.00003.00003.0000负荷性能图参数1操作点横坐标m3/h7.162操作点纵坐标10^3m3/h17.023比--120.00%4比--80.00%5点动能因子m/s(kg/m3)^0.58.786漏液时漏点动能因子m/s(kg/m3)^0.5--Xm3/hY10^3*m3/h0-操作线1-液相下限线2-液相上限线3-漏液线4-雾沫夹带线5-液泛线五.塔体结构设计5.4T-303下段计算结算20基本信息1项目名称2万吨硫化氢项目7校核人2装置名称硫化氢 塔8日期2017/6/303塔的名称T-3029说明4塔板编号(实际)15#—30#1014#5塔板层数1411塔板编号(理论)1#—13#6塔板形式普通筛孔12分段说明进料下段工艺设计条件液相气相1质量流量kg/h131239.207质量流量kg/h18535.132密度kg/m3962.148密度kg/m30.713体积流量m3/h136.409体积流量m3/h25979.594粘度cp0.3010粘度cp0.015表面张力dyn/cm54.8511安全因子/0.826体系因子/0.9512充气因子/0.60塔板结构参数1塔径m2.506孔数#23437.502板间距m0.45007开孔密度#/m26467.623塔截面积m24.90878溢流程数/14开孔区面积m23.62389堰的形式/平堰5开孔率%6.00溢流区两侧中心1比%7.932堰径比%68.003宽度m0.33354弯折距离m0.0420五.塔体结构设计5.4T-303下段计算结算20基本信息1项目名称2万吨硫化氢项目7校核人2装置名称硫化氢 塔8日期2017/6/303塔的名称T-3029说明4塔板编号(实际)15#—30#1014#5塔板层数1411塔板编号(理论)1#—13#6塔板形式普通筛孔12分段说明进料下段工艺设计条件液相气相1质量流量kg/h131239.207质量流量kg/h18535.132密度kg/m3962.148密度kg/m30.713体积流量m3/h136.409体积流量m3/h25979.594粘度cp0.3010粘度cp0.015表面张力dyn/cm54.8511安全因子/0.826体系因子/0.9512充气因子/0.60塔板结构参数1塔径m2.506孔数#23437.502板间距m0.45007开孔密度#/m26467.623塔截面积m24.90878溢流程数/14开孔区面积m23.62389堰的形式/平堰5开孔率%6.00溢流区两侧中心1比%7.932堰径比%68.003宽度m0.33354弯折距离m0.0420五.塔体结构设计215宽度m0.29156受液盘深度m0.05007受液盘宽度m0.33358堰高m9降液管底隙m0.040010面积m20.389311面积m20.319912顶部堰长m1.700013底部堰长m1.604714进口堰高度m15进口堰宽度m普通筛孔参数1筛孔孔径m0.00452孔间距m0.0136工艺计算结果正常操作120%操作80%操作1空塔气速m/s1.47011.76421.17612空塔动能因子m/s(kg/m3)^0.51.24181.49010.99343空塔容量因子m/s0.04000.04810.03204孔速m/s24.502429.402919.60195孔动能因子m/s(kg/m3)^0.520.696224.835416.55696气速m/s11.074111.785010.26057动能因子m/s(kg/m3)^0.59.35399.95438.66668相对泄露量kg液/100kg液---9溢流强度m^3/(h.m)80.237696.285264.190110参数/0.19280.19280.1928五.塔体结构设计215宽度m0.29156受液盘深度m0.05007受液盘宽度m0.33358堰高m9降液管底隙m0.040010面积m20.389311面积m20.319912顶部堰长m1.700013底部堰长m1.604714进口堰高度m15进口堰宽度m普通筛孔参数1筛孔孔径m0.00452孔间距m0.0136工艺计算结果正常操作120%操作80%操作1空塔气速m/s1.47011.76421.17612空塔动能因子m/s(kg/m3)^0.51.24181.49010.99343空塔容量因子m/s0.04000.04810.03204孔速m/s24.502429.402919.60195孔动能因子m/s(kg/m3)^0.520.696224.835416.55696气速m/s11.074111.785010.26057动能因子m/s(kg/m3)^0.59.35399.95438.66668相对泄露量kg液/100kg液---9溢流强度m^3/(h.m)80.237696.285264.190110参数/0.19280.19280.1928五.塔体结构设计2211板上液层高度m0.05300.05980.045712堰上液层高度m0.05280.05970.045513液面梯度m0.00030.00030.000414板上液层阻力m液柱0.04100.04290.043015干板压降m液柱0.03230.04650.020716总板压降m液柱0.07910.09520.069417雾沫夹带kg液/kg气0.01830.03900.007518降液管液泛%68.666685.830555.294919高度m0.18540.23170.149320间s4.62403.85335.780021度m/s0.09730.11680.077922度m/s0.59030.70840.472223力m液柱0.05330.07680.034124稳定系数/2.21262.49491.910425留时间s3.00003.00003.0000负荷性能图参数1操作点横坐标m3/h136.402操作点纵坐标10^3m3/h25.983比--120.00%4比--80.00%5五.塔体结构设计2211板上液层高度m0.05300.05980.045712堰上液层高度m0.05280.05970.045513液面梯度m0.00030.00030.000414板上液层阻力m液柱0.04100.04290.043015干板压降m液柱0.03230.04650.020716总板压降m液柱0.07910.09520.069417雾沫夹带kg液/kg气0.01830.03900.007518降液管液泛%68.666685.830555.294919高度m0.18540.23170.149320间s4.62403.85335.780021度m/s0.09730.11680.077922度m/s0.59030.70840.472223力m液柱0.05330.07680.034124稳定系数/2.21262.49491.910425留时间s3.00003.00003.0000负荷性能图参数1操作点横坐标m3/h136.402操作点纵坐标10^3m3/h25.983比--120.00%4比--80.00%5点动能因子m/s(kg/m3)^0.59.356点动能因子m/s(kg/m3)^0.5--Xm3/hY10^3*m3/h五.塔体结构设计230-操作线1-液相下限线2-液相上限线3-漏液线4-雾沫夹带线5-液泛线五.塔体结构设计230-操作线1-液相下限线2-液相上限线3-漏液线4-雾沫夹带线5-液泛线六.塔体强度校核六．塔体强度校核6.1内件及偏心载荷校核结果24塔设备校核计算容器 计算软件计算条件塔型板式容器分段数（不包括裙座）2试验类型封头上封头下封头材料名称S30408S30408名义厚度(mm)3030腐蚀裕量(mm)33焊接接头系数0.850.85封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计(Mpa)(℃)长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.21307400201500S3040820.20S30408345678910圆筒腐蚀裕量(mm)头系数(mm)试验(立)(Mpa)试验(卧)(Mpa)140.850.85022.21425240.850.85022.21425345678910六.塔体强度校核六．塔体强度校核6.1内件及偏心载荷校核结果24塔设备校核计算容器 计算软件计算条件塔型板式容器分段数（不包括裙座）2试验类型封头上封头下封头材料名称S30408S30408名义厚度(mm)3030腐蚀裕量(mm)33焊接接头系数0.850.85封头形状椭圆形椭圆形圆筒设计(Mpa)(℃)长度(mm)名义厚度(mm)内径/外径(mm)材料名称(即钢号)10.21307400201500S3040820.20S30408345678910圆筒腐蚀裕量(mm)头系数(mm)试验(立)(Mpa)试验(卧)(Mpa)140.850.85022.21425240.850.85022.21425345678910六.塔体强度校核25内件及偏心载荷介质密度kg/m3950塔釜液面离焊接接头的高度mm450塔板分段数12345塔板型式筛板塔板层数15每层塔板上积液厚度mm20最高一层塔板高度mm0最低一层塔板高度mm0填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数12345集中载荷kg440集中载荷高度mm0线距离mm1600塔器附件及基础塔器附件质量计算系数1.2基本风压N/m2500基础高度mm1塔器保温层厚度mm0保温层密度kg/m30裙座防火层厚度mm0防火层密度kg/m30管线保温层厚度mm0最大管线外径mm0置90场地土类型II场地土粗糙度类别B设防烈度8度(0.2g)设计 分组第三组影响系数最大值max0.16阻尼比0.01塔器上平台总个数0平台宽度mm0塔器上最高平台高度mm20000塔器上最低平台高度mm8000六.塔体强度校核25内件及偏心载荷介质密度kg/m3950塔釜液面离焊接接头的高度mm450塔板分段数12345塔板型式筛板塔板层数15每层塔板上积液厚度mm20最高一层塔板高度mm0最低一层塔板高度mm0填料分段数12345填料顶部高度mm填料底部高度mm填料密度kg/m3集中载荷数12345集中载荷kg440集中载荷高度mm0线距离mm1600塔器附件及基础塔器附件质量计算系数1.2基本风压N/m2500基础高度mm1塔器保温层厚度mm0保温层密度kg/m30裙座防火层厚度mm0防火层密度kg/m30管线保温层厚度mm0最大管线外径mm0置90场地土类型II场地土粗糙度类别B设防烈度8度(0.2g)设计 分组第三组影响系数最大值max0.16阻尼比0.01塔器上平台总个数0平台宽度mm0塔器上最高平台高度mm20000塔器上最低平台高度mm8000六.塔体强度校核26裙座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm2500裙座与壳体连接形式搭接裙座高度mm6000裙座材料名称Q245R裙座设计温度℃80裙座腐蚀裕量mm3裙座名义厚度mm30裙座材料许用应力MPa142裙座与筒体连接段的材料Q245R温度下许用应力MPa135.8裙座与筒体连接段长度mm100裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm900裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm500裙座上较大孔引出管厚度mm3裙座上较大孔引出管长度mm200地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称Q345地脚螺栓材料许用应力MPa160地脚螺栓个数45地脚螺栓公称直径mm42全部筋板块数48相邻筋板最大外侧间距mm184.365筋板内侧间距mm184.365筋板厚度mm20筋板宽度mm140盖板类型分块盖板上地脚螺栓孔直径mm60盖板厚度mm45盖板宽度mm140垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm45垫板厚度mm18垫板宽度mm90基础环板外径mm2640基础环板内径mm2220基础环板名义厚度mm30六.塔体强度校核26裙座裙座结构形式圆筒形裙座底部截面内径mm2500裙座与壳体连接形式搭接裙座高度mm6000裙座材料名称Q245R裙座设计温度℃80裙座腐蚀裕量mm3裙座名义厚度mm30裙座材料许用应力MPa142裙座与筒体连接段的材料Q245R温度下许用应力MPa135.8裙座与筒体连接段长度mm100裙座上同一高度处较大孔个数2裙座较大孔中心高度mm900裙座上较大孔引出管内径（或宽度）mm500裙座上较大孔引出管厚度mm3裙座上较大孔引出管长度mm200地脚螺栓及地脚螺栓座地脚螺栓材料名称Q345地脚螺栓材料许用应力MPa160地脚螺栓个数45地脚螺栓公称直径mm42全部筋板块数48相邻筋板最大外侧间距mm184.365筋板内侧间距mm184.365筋板厚度mm20筋板宽度mm140盖板类型分块盖板上地脚螺栓孔直径mm60盖板厚度mm45盖板宽度mm140垫板有垫板上地脚螺栓孔直径mm45垫板厚度mm18垫板宽度mm90基础环板外径mm2640基础环板内径mm2220基础环板名义厚度mm30六.塔体强度校核27计算结果容器壳体强度计算元件名称设计(mm)(mm)许用内压(MPa)许用外压(MPa)下封头30307.120第1段圆筒20202.412第1段变径段第2段圆筒20201.453第2段变径段第3段圆筒第3段变径段第4段圆筒第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头30302.342裙座名义厚度(mm)取用厚度(mm)3030六.塔体强度校核27计算结果容器壳体强度计算元件名称设计(mm)(mm)许用内压(MPa)许用外压(MPa)下封头30307.120第1段圆筒20202.412第1段变径段第2段圆筒20201.453第2段变径段第3段圆筒第3段变径段第4段圆筒第4段变径段第5段圆筒第5段变径段第6段圆筒第6段变径段第7段圆筒第7段变径段第8段圆筒第8段变径段第9段圆筒第9段变径段第10段圆筒上封头30302.342裙座名义厚度(mm)取用厚度(mm)3030六.塔体强度校核28风载及 载荷0－0A－A连接段1－1(筒体)下封头)2－23－3m0m01m02m03m04m05mame52908.644208.431797.231568.531568.523093.1m0m010.2m02m03m04mame46144.642686.330275.130046.530046.523093.1试验时质量13377212647011405930046.530046.523093.1M六.塔体强度校核28风载及 载荷0－0A－A连接段1－1(筒体)下封头)2－23－3m0m01m02m03m04m05mame52908.644208.431797.231568.531568.523093.1m0m010.2m02m03m04mame46144.642686.330275.130046.530046.523093.1试验时质量13377212647011405930046.530046.523093.1MIIPl/2P (ll /2)P (ll l /2)...风弯矩 w i i i1 i i1 i2 i i1 i27.89e+087.472e+085.316e+085.276e+085.276e+082.539e+08nMII(2/T)2Ym(hh)(h)ca 1 T1 k k k1Mca(I) kinMII(2/T)2Ym(hh)(h)ca 2 T2 k k k2Mca(II) kiMII顺风向弯矩 cw(I)MII顺风向弯矩 cw(II)M max(MII,(MII)2(MII)2)组合风弯矩 ew w ca cw7.89e+087.472e+085.316e+085.276e+085.276e+082.539e+08nMIIF(hh)E 1k k弯矩 ki 注:计及高振型时,此项按B.24计算1.004e+099.597e+087.175e+087.128e+087.128e+083.762e+08Memegle6.906e+0600000M max(MIIM,MII0.25MIIM)最大弯矩 max w e E w eM max(MIIM,MII0.25MIIM)需横风向计算时 max ew e E w e1.208e+091.146e+098.504e+088.447e+088.447e+084.397e+08六.塔体强度校核29nFmhF00/mh(i1,2,..,n)vi iiv kk垂直 力 k140484.640223.437408.637317.937317.932158.8应力计算4.782.817.96 (mI六.塔体强度校核29nFmhF00/mh(i1,2,..,n)vi iiv kk垂直 力 k140484.640223.437408.637317.937317.932158.8应力计算4.782.817.96 (mIIgFII)/D12 0 v iei2.672.561.673.682.161.58 4MII/D213 max iei9.229.266.4930.4417.905.70 (mIIgFII)/D22 0 v iei4.492.642.1031PTDi/4ei47.7728.0979.62 mIIg/D32 T iei6.266.705.343.982.341.84 4(0.3MIIM)/D233 w e iei1.861.811.225.703.350.99[]t142.00142.00135.80137.00137.00137.00B152.04152.04152.0485.8897.8488.33六.塔体强度校核30组合应力校核A112323(外压)31.5418.5512.09许用值139.74139.74139.74A223123(外压)11.8911.828.1534.9320.547.80许用值182.44182.44182.44103.05117.40105.99A31六.塔体强度校核30组合应力校核A112323(外压)31.5418.5512.09许用值139.74139.74139.74A223123(外压)11.8911.828.1534.9320.547.80许用值182.44182.44182.44103.05117.40105.99A312349.4929.1078.77许用值184.50184.50184.50A4238.128.516.559.695.702.83许用值152.04152.04152.04104.64139.8988.33106.8862.85177.40许用值184.50184.50184.50校核结果合格合格合格合格合格合格注1:ij中i和j的意义如下i=1操作工况j=1设计 或试验 应力（拉）i=2检修工况j=2重力及垂直 力引起的轴向应力（压）i=3 试验工况j=3弯矩引起的轴向应力（拉或压）[]t设计温度下材料许用应力B设计温度下轴向稳定的应力许用值注2:A1:轴向最大组合拉应力A2:轴向最大组合压应力A3: 试验时轴向最大组合拉应力A4: 试验时轴向最大组合压应力:试验 向应力注3: 如下质量:kg力:N弯矩:Nmm应力:MPa六.塔体强度校核31计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座(D4D4)Zb ob ib基础环板抗弯断面模数 32Dobmm39.0314e+08(D2D2)Ab ob ib基础环板面积 4mm21.60315e+06基础环板计算力矩max(MxCxbmaxb,M六.塔体强度校核31计算结果地脚螺栓及地脚螺栓座(D4D4)Zb ob ib基础环板抗弯断面模数 32Dobmm39.0314e+08(D2D2)Ab ob ib基础环板面积 4mm21.60315e+06基础环板计算力矩max(MxCxbmaxb,MC l)2 2y ybmaxNmm1303.13基础环板需要厚度mm7.29基础环板厚度厚度校核结果合格混凝土地基上最大压应力 M00/Z(mgF00)/Amax b 0 v b 中大值00M)/Zmg/Aw e b max bMPa1.69M00Mmgw e minB A地脚螺栓受风载时最大拉应力 Zb bMPa0.60地脚螺栓受 载荷时最大拉应力M000.25M00MmgF00E w e 0 v B Z Ab bMPa1.04d1 地脚螺栓需要的螺纹小径 btmm20.1639地脚螺栓实际的螺纹小径mm37.129地脚螺栓校核结果合格 FG筋板压应力 nl'1G2MPa43.38筋板许用应力MPa95.54筋板校核结果合格 3Fl' 13 z 4(l'd)2(l'd)2盖板最大应力 2 3 c 4 2 zMPa38.65盖板许用应力MPa147盖板校核结果¦合格裙座与壳体的焊接接头校核焊接接头截面上的塔器操作质量kg31568.5焊接接头截面上的最大弯矩Nmm8.44659e+08六.塔体强度校核32对接接头校核对接接头横截面Ditesmm2对接接头抗弯断面模数D2/4esmm3对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJJ mJJgFJJ 0 v D2 Dites itesMPa对接焊接接头拉应力 值MPa对接接头拉应力校核结果搭接接头校核六.塔体强度校核32对接接头校核对接接头横截面Ditesmm2对接接头抗弯断面模数D2/4esmm3对接焊接接头在操作工况下最大拉应力4MJJ mJJgFJJ 0 v D2 Dites itesMPa对接焊接接头拉应力 值MPa对接接头拉应力校核结果搭接接头校核mm293053.6Z0.55D2w otesmm33.68827e+07搭接焊接接头在操作工况下最大剪应力MJJ mJJgFJJ0 v Zw AwMPa26.63搭接焊接接头在操作工况下的剪应力 值MPa130.368搭接焊接接头在试验工况下最大剪应力0.3MJJM mJJg w emaxZw AwMPa16.2916搭接焊接接头在试验工况下的剪应力 值MPa177.12搭接接头拉应力校核结果合格主要 设计及总体参数计算结果裙座设计名义厚度mm30容器总容积mm38.37842e+10直立容器总高mm27870壳体和裙座质量kg36379.9附件质量kg7275.98内件质量kg4803.65保温层质量kg0平台及扶梯质量kg1088操作时物料质量kg2921.07试验时液体质量kg83784.2吊装时空塔质量kg44616.6直立容器的操作质量kg52908.6直立容器的最小质量kg46144.6直立容器的最大质量kg133772六.塔体强度校核33空塔重心至基础环板底截面距离mm12938.5直立容器自振周期s0.59第二振型自振周期s第三振型自振周期s临界风速(第一振型)临界风速(第二振型)雷诺系数设计风速风载对直立容器总的横推力PiN46938载荷对直立容器总的横推力F1KN49225.4操作工况下容器顶部最大挠度mm8.20757容器许用外压MPa填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。六.塔体强度校核33空塔重心至基础环板底截面距离mm12938.5直立容器自振周期s0.59第二振型自振周期s第三振型自振周期s临界风速(第一振型)临界风速(第二振型)雷诺系数设计风速风载对直立容器总的横推力PiN46938载荷对直立容器总的横推力F1KN49225.4操作工况下容器顶部最大挠度mm8.20757容器许用外压MPa填料质量计入物料质量；偏心质量计入直立容器的操作质量、最小质量、最大质量中。六.塔体强度校核6.2封头校核结果34上封头校核计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.40MPat0.00CDi1500.00mmhi600.00mm材料S30408 (板材)设计温度许用应力t137.00MPa137.00MPa钢板负偏差C10.30mmC23.00mm0.85试验时应力校核试验类型试验试验 值[]PT=1.25Pc[]=2.0000(或由用户输入)MPa试验允许通过的应力tT0.90s=184.50MPa试验 下封头的应力p六.塔体强度校核6.2封头校核结果34上封头校核计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.40MPat0.00CDi1500.00mmhi600.00mm材料S30408 (板材)设计温度许用应力t137.00MPa137.00MPa钢板负偏差C10.30mmC23.00mm0.85试验时应力校核试验类型试验试验 值[]PT=1.25Pc[]=2.0000(或由用户输入)MPa试验允许通过的应力tT0.90s=184.50MPa试验 下封头的应力pT.(KDi0.5e)T= =116.99MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数1 D22i6 2hK= i=1.0567计算厚度 h=2[]t0.5Pc =4.54mm有效厚度eh=nh-C1-C2=26.70mm最小厚度min=7.50mm名义厚度nh=30.00mm结论满足最小厚度要求重量1631.66Kg压力计算最大允许工作2[]te[Pw]=KDi0.5e=2.34204MPa结论合格六.塔体强度校核35六.塔体强度校核35六.塔体强度校核36下封头校核计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.21MPat130.00CDi2500.00mmhi625.00mm材料S30408 (板材)设计温度许用应力t137.00MPa137.00MPa钢板负偏差C10.30mmC23.00mm0.85试验时应力校核试验类型试验试验 值[]PT=1.25Pc[]=2.2143(或由用户输入)MPa试验允许通过的应力tT0.90s=184.50MPa试验 下封头的应力p六.塔体强度校核36下封头校核计算计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件椭圆封头简图计算 Pc0.21MPat130.00CDi2500.00mmhi625.00mm材料S30408 (板材)设计温度许用应力t137.00MPa137.00MPa钢板负偏差C10.30mmC23.00mm0.85试验时应力校核试验类型试验试验 值[]PT=1.25Pc[]=2.2143(或由用户输入)MPa试验允许通过的应力tT0.90s=184.50MPa试验 下封头的应力pT.(KDi0.5e)T= =42.60MPa校核条件TT校核结果合格厚度及重量计算形状系数1 D22i6 2hK= i=0.5733计算厚度 h=2[]t0.5Pc =0.78mm有效厚度eh=nh-C1-C2=26.70mm最小厚度min=2.25mm名义厚度nh=30.00mm结论满足最小厚度要求重量816.99Kg压力计算最大允许工作2[]te[Pw]=KDi0.5e=7.12020MPa结论合格六.塔体强度校核6.3内压圆筒校核结果37第1段筒体校核计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算 Pc0.20MPat130.00CDi1500.00mm材料S30408 137.00MPa设计温度许用应力t137.00MPas205.00MPa钢板负偏差C10.30mmC24.00mm0.85厚度及重量计算计算厚度 =1.29mm有效厚度e=n-C1-C2=15.70六.塔体强度校核6.3内压圆筒校核结果37第1段筒体校核计算容器 计算软件计算所依据的标准GB150.3-2011计算条件筒体简图计算 Pc0.20MPat130.00CDi1500.00mm材料S30408 137.00MPa设计温度许用应力t137.00MPas205.00MPa钢板负偏差C10.30mmC24.00mm0.85厚度及重量计算计算厚度 =1.29mm有效厚度e=n-C1-C2=15.70mm名义厚度n=20.00mm重量5547.69Kg试验时应力校核试验类型试验试验 值]PT=1.25P[]=2.2143 (或由用户输入)MPa的应力水平TT0.90s=184.50MPa试验 pT.(Die)T= 2e. =125.75MPa校核条件TT校核结果合格及应力计算最大允许工作2e[]t[Pw]=(Die)=2.41244