第1章绪论1.1课程设计的目的（1）把化工工艺与化工机械设计结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和知识基本知识。

（2）培养对化工工程设计上基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。

（3）培养识图、制图、运算、编写设计说明书的能力。

1.2课程设计的要求（1）树立正确的设计思想。

（2）具有积极主动的学习态度和进取精神。

（3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。

（4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。

（5）在设计中处理好尺寸的圆整。

（6）在设计中处理好计算与结构设计的关系。

1.3课程设计的内容对二氯乙烷精馏塔的机械设计。

DN=1800mm P N=1.2MPa1.4课程设计的步骤（1）全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀性大小等因素来选材。

（2）选用零部件。

（3）计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等。

（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算（5）传动设备的选型、计算。

（6）绘制设备总装配图。

第2章 塔体的机械计算2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度2.1.1 塔体厚度的计算（1）计算压力 MPa Pc 2.1= （2）塔体计算厚度 mm Pc t PcDi 8.72.185.0170218002.1]δ[2δ=×××==（3）塔体设计厚度 mm 8.9δc δ=+=c （4）塔体名义厚度 n δ=12mm （5）塔体有效厚度 mm c n e 10δδ==2.1.2 封头厚度计算（1）计算厚度 mm Pc t PcDi 5.72.15.085.0170218002.15.0][2=⨯-⨯⨯⨯=⨯-=ϕδδ（2）设计厚度 mm c 5.9c =+=δδ （3）名义厚度 mm n 12=δ （3）有效厚度 mm c n e 10=-=δδ2.2 塔设备质量载荷计算2.2.1 筒体圆筒、封头、裙座质量 m 01（1）圆筒质量 m 1=4.1971979.36536=×Kg （2）封头质量 m 2=8.67624.338=×Kg （3）裙座质量 m 3=2.164006.3536=×Kg 说明：1 塔体圆筒总高度为36.79m ；2查得DN1800mm ，厚度10mm 的圆筒质量为536Kg/m ；3 查得 DN1800mm ，厚度10mm 的椭圆形封头质量为338.4Kg/m ；4 裙座高度3060mm 。

m 01=m 1+m 2+m 3=22036.4Kg2.2.2 塔内构件质量 m 02m 02=6.1335970758.1785.070754π22=×××=××Di Kg浮阀塔盘质量75Kg/m 22.2.3 保温层质量 m 03'03220]2)2(2)22[(785.0m 03m H n Di n Di ++-++⨯=ρδδδ300)83.013.1(230079.36])824.1()024.2[(785.022⨯-⨯+⨯⨯-⨯==6851Kg'03m 为封头保温层质量 2.2.4 平台与扶梯质量 04mm 04=FF p n n H q nq Di B Di ⨯+⨯++-+++⨯21])22()222[(785.022δδδδ394015085.0])1.02012.028.1()9.021.02012.028.1[(785.022⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯+-⨯+⨯+⨯+= =6520Kg说明：平台质量q p =150Kg/m 2；笼式扶梯质量F q =40Kg/m ；笼式扶梯高度H F =39m ，平台数n=82.2.5 操作时物料质量05mKgV h N h Di m f w 291861257827.01257)8.1701.0(8.1785.0)(42110205=⨯+⨯+⨯⨯=++=ρρπ说明：物料密度31/800m Kg =ρ，封头容积35864.0m V f =。

塔釜圆筒部分深度8.10=h ，塔板层数N=70，塔板上液层高度m h w 1.0=2.2.6 附件质量a m按经验取附件质量 Kg m m a 1.550925.001==2.2.7 充水质量w mKgV H Di m w f w w 952731000827.02100079.368.1785.024202=⨯⨯+⨯⨯⨯=+=ρρπ其中3/1000m Kg w =ρ2.2.8 各种载荷质量汇总表2-1质量汇总塔段0～1 1～2 2～3 3～4 4～5 5～顶 合计 塔段长度/mm 1000 2000 7000 10000 10000 10000 40000 人孔与平台数 0 0 1 3 2 2 8 塔板数0 0 9 22 22 17 70 1i o m 536 1410.4 3752 5360 5360 5618 22036.4 2i o m - - 1717 4198 4198 3247 13360 3i o m- 90 1269 1813 1813 1866 6851 4i o m 40 80 900 2260 1640 1600 6520 5i o m - 1039 8633.5 7031 7031 5451 29185.5 iam 134 352.6 938 1340 1340 1404.5 5509.1 i w m - 827 17804 25434 25434 25774 95273 i e m - 2800 5200 - - - 8000 i om 710 4733 12402.4 11012.6 10992.6 11137.9 51588.5 各塔段最小质量/kg 710577222409.5220022138219186.591462全塔操作质量/kg 9146205040302010=++++++=a e m m m m m m m m 全塔最小质量/kg 5.515882.004030201min =+++++=e a m m m m m m m 水压试验时最大质量/kg5.15754904030201max =++++++=e w a m m m m m m m m第3章 风载荷与风弯矩的计算3.1.1 风载荷计算2—3段计算风载荷3P222.100.111.072.080.211323323=⨯⨯+=Φ+=f v k ξ，其中3ν0.72=，23φ0.11=，3 1.0f =。

a K K s D oi D 34323e +++=δb δδps d o K s D D e 2432oi 3++++= 取3400mm K =，432A 219001000257mm l 7000K ⨯⨯⨯===∑s3ps δ=δ=100mma K K s D oi D 34323e +++=δ=2677b δδps d o K s D D e 2432oi 3++++==2877 取mm D e 26773=，N D l f q k k P e 68901028777000140022.17.0106633302313=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=--3.1.2 风弯矩的计算截面0—0mm N l l l P l l l P ll P l P M w ⋅⨯=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=++++++++++=-9621632132121100100814.23288035000245852500017906150006890650011672000500481)2...(....)()2(2截面1—1mmN l l l P l l P l P M w ⋅⨯=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=+++++++=-963263232211109978.13288034000245852400017906140006890550011671000)2...(....)2(2 截面2—2mmN ll l P l P M w ⋅⨯=⨯+⨯+⨯+⨯=+++++=-96436332210832.132880320002458522000179061200068903500)2...(. (2)3.2 地震弯矩计算取第一振型脉动增大系数10.02ζ=，则衰减指数110.05-ζ0.9+0.950.5+5ζγ==，S T 07.21=，地震设防烈度9度，故取max 0.32α=。

查得0.40g T =，023.09/)02.005.0(02.09/)05.0(02.011=-+=-+=ζη319.102.07.106.002.005.017.106.005.01112=⨯+-+=+-+=ζζη，092.01=∂，等直径等厚度的塔，152.221800/40000/>==i D H 按下列方法计算地震弯矩。

截面0—0mm N gH m M E⋅⨯=⨯⨯⨯⨯=⨯=-901'00105.14000081.991462095.035163516α mmN M M EE⋅⨯=⨯⨯==--99'0000109.1105.125.125.1截面1—1mmN h h H H Hg m M E ⋅⨯=⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=+-=-95.35.25.35.25.35.25.35.201'111044.1)10004100040000144000010(4000017581.9914628095.08)41410(1758α mm N M M E E ⋅⨯=⨯⨯==--99'1111108.11044.125.125.1截面2—2mmN h h H H Hgm M E ⋅⨯=⨯+⨯⨯-⨯⨯⨯⨯⨯=+-=-95.35.25.35.25.35.25.35.201'221034.1)30004300040000144000010(4000017581.991462092.08)41410(1758α mm N M M E E ⋅⨯==--9'22221067.125.1。

3.3 偏心弯矩的计算偏心质量 Kg m e 8000= 偏心距mm e 2000=偏心弯矩 mm N ge m M e e ⋅⨯=⨯⨯==81057.1200081.980003.4 各种载荷引起的轴向应力3.4.1 计算压力引起的轴向应力MPa e PcDi 5410418002.241=⨯⨯==δδ 其中 mm c n e 10212=-=-=δδ3.4.2 操作质量引起的轴向压应力2δ截面0—0 MPa Di g m ei 87.1510180014.381.991462000002=⨯⨯⨯==--δπδ截面1—1 MPa Di g m ei 76.1410180014.381.991462110112=⨯⨯⨯==--δπδ其中Kg m 9075283891462110=-=-截面2—2 MPa Di g m ei 76.1410180014.381.991462220222=⨯⨯⨯==--δπδ其中Kg m 85030576683891462220=--=-3.4.3 最大弯矩引起的轴向应力3δ截面0—0 MPa Di M ei 94.99101800785.010542.2429200max 003=⨯⨯⨯==--δπδ截面1—1 MPa Di M ei 02.8812160014.310436.24429222max 223=⨯⨯⨯⨯==--δπδ截面2—2 MPa ei Di M 83.8912160014.310253.24max 4292223=⨯⨯⨯⨯==-δπδ3.5 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核3.5.1 截面的最大组合轴向拉应力校核截面2-2塔体的最大组合轴向拉应力发生在正常操作时的2—2截面上，其中，[]a 170Mp tσ=，0.85φ=， 1.2K =,[]a 1.21700.85173.4Mp tK σφ=⨯⨯=MPa 78.13083.8905.1354223222122max =+-=+-=---δδδδMPa K MPa t 4.173][78.13022max =<=-φδδ 满足要求3.5.2 塔体与裙座的稳定性校核截面2-2塔体2—2截面上的最大做和轴向压应力MPa 88.10283.8905.1322322222max =+=+=---δδδMPa K KB MPa t Cr 4.140}204,4.140m in{}][,m in{][88.10222max ===<=-δδδ满足要求 其中00104.090010094.0094.0=⨯==Ri ei A δ 查图5-9得MPa MPa B MnR t 170][,117)200,16(==δ, K=1.2 截面1-1塔体1—1截面上的最打组合轴向压应力MPa 96.10378.8818.1511311211max =+=+=---δδδMPa K KB MPa t Cr 132}6.135,132m in{}][,m in{][96.10311max ===<=-δδδ满足要求 其中 00104.090010094.0094.0=⨯==Ri A ei δ查图5-8得（Q235-B ，200） B=110MPa MPa t113][=δ K=1.2截面 0-0塔体0—0截面上的最大组合轴向应力MPa 81.11594.9978.1500300200max =+=+=---δδδMPa K KB MPa t Cr 132}6.135,132m in{}][,m in{][81.11500max ===<=-δδδ满足要求其中MPa B 110= MPa t113][=δ K=1.2各危险截面强度校核汇总3.6塔体水压试验和吊装时代应力校核3.6.1水压试验时各种载荷引起的应力（1）试验压力和液柱静压力引起的环向应力MPa ei Di P ei T T 95.171102)101800)(4.05.1(2))((=⨯++=++=δδδ液柱静压力MPa P P i T 5.11701702.125.1][][25.1=⨯⨯==δδ 液柱静压力=4.081.9/40000001.081.9/=⨯=rH （2）试验压力引起的轴向拉应力 MPa Di P e T T 5.6710418005.141=⨯⨯==δδ （3）最大质量引起的轴向压应力 MPa e Di g m T T 32.2710180014.381.9157550222=⨯⨯⨯==-δπδ （4）弯矩引起的轴向应力 MPa Di Me M eW T 76.2710180014.3)1057.110832.13.0(4)3.0(42892223=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=-δπδ 3.6.2 水压试验时应力校核（1）筒体环向应力校核MPa s 9.2639.0=ϕδ MPa MPa T 9.26395.171<=δ 满足要求 （2）最大组合轴向应力校核MPa T T T 78.130321=+-δδδ液压试验时 MPa K MPa s T T T 9.2639.078.130321=<=+-ϕδδδδ 满足要求（3）最大组合轴向压应力校核MPa KB MPa s Cr T T 4.140}5.310,4.140m in{}9.0,m in{][88.10293.2727.1932===<=+=+σδδδ 满足要求。