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1、目录主要符号说明:1摘要21 .前言31.1 吸收简介31.2 吸收设备-填料塔概况32 .设计任务书42.1 设计题目42.2 操作条件42.3 设计内容43 .工艺设计43.1 设计方案的确定43.2 填料的选择53.3 工艺计算53.3.1 基础物性数据53.3.2 物料衡算53.5 泛点率校核83.6 填料规格校核83.7 填料层高度计算83.8 塔附属高度计算103.9 吸收塔的压降计算104机械设计114.1 液体分布器的简要设计114.2 .液体分布器的设计124.2.1 槽宽计算124.2.2 分布点密度计算124.2.3 布液能力计算124.3 丝网除沫器134.4 填料支承
2、设备134.5 填料压紧装置154.6 裙坐设计及选型164.7 塔体人孔设置及选型164.8 塔体进出口物料接管设计174.9 塔体圆筒与封头的设计184.10 塔体外附件195校核195.1 塔体质量载荷计算195.2 塔体的基本自振周期计算205.3 风载荷及弯矩的计算215.3.1 风力计算215.3.2 风弯矩的计算235.4 地震载荷计算245.5 危险截面处的最大弯矩计算265.6 各项载荷引起的轴向应力27装配图30结束语31参考文献32谢辞33主要符号说明:表1：符号说明符号说明单位符号说明单位cinG氨气流量hnol/h液体流量ktnol/hZG气相传质系数kmol、fsk
3、Pa)kL液相传质系数ms单位体积填料湿润表面积a填料比表面积%GG气相质量流量Ag(ms)GL液相质量流量Rg(Ws)T气体温度KR气体常数kj(kn)lKDG溶质在气相中的扩撒系数m2/sDL溶质在气相中的扩撒系数气体粘度PaSfh液体粘度Pas液体表面张力N/m/填料材质的临界表面张力Nfm填料的形状修正系数填料的孔隙率?-3mmA填料因子Pg气体密度kgmPl液体密度kgm翁液体体积流量*n布液孔数k孔流系数g重力加速度*心有效厚度mm设计厚度mmH氨气的溶解度系数koml/%/mkpaw/范点气速%NoG传质单元数Va气体回收率Mr各段截面弯矩KN.ME亨利系数C水溶液的总摩尔浓度k
4、oml/miDN当量直径mmR各段风力KN界面地震弯矩KN危险截面处最大弯矩KN寸个截面处的应力MPaZSm人孔抗弯截面系数疗4人孔截面处的有效面积mn材料许用应力MPa水吸收氨气填料吸收塔的设计摘要：本设计选择聚丙烯阶梯环填料以乱堆的方式来设计填料塔从而完成水吸收尾气的混合氨气以达到净化空气资源里用的过程，在确定物性数据之后，计算了塔径、塔高，和对塔内件液体分布器，丝网除沫器等进行了设计和选型，同时对塔进行了校核；在此基础上，完成了吸收塔主要结构尺寸及零部件的材料、结构、尺寸进行了选择和确定。关键词：填料吸收塔；聚丙烯阶梯环；液体分布器；丝网除沫器TheWaterAbsorptionOfAm
5、moniaAbsorptionTowerDesignAbstract:Thisdesignchoicecascaderingpackinginawaytodesignofpackedtowersoastocompletethemixtureofammoniawaterabsorptionoftailgastoachievethepurificationprocessairresources,afterdeterminingthepropertiesofthedata,thediameterofthecolumn,iscalculated,andtheinternalsliquiddistrib
6、utiondevice,wiremeshdemisteraredesignandselection,thetowerischecked;onthisbasis,material,structure,sizeofcompleteabsorptiontowermainstructuresizeandcomponentsareselectedandidentified.Keywords:packedtower;cascadering;liquiddistributor;wiremeshdemister1 .前言1.1 吸收简介吸收技术概况在化学工业中经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目
7、的是回收气体混合物中的有用物质以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分使气体净化以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。吸收操作广泛地用于气体混合物的分离其在工业上的具体应用大致有以下几种。原料气的净化。为除去原料气中所含的杂质，吸收可说是最常见的方法。就杂质的浓度来说一般浓度很底，但因为危害大而仍要求高的净化率。例如用水吸收混合在空气中的氨气。有用组分的回收。如从合成氨厂的尾气用水回收氨，从焦炉煤气中以洗油回收苯、甲苯、二甲苯等蒸汽，和从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸汽等。
8、某些产品的制取。将气体中需用的成分以指定的溶剂吸收出来成为液态的产或半成品。如制酸工业中从含盐酸、氮氧化物、三氧化硫的气体制取盐酸、硝酸、硫酸，在甲醇、乙醇蒸汽经氧化后用水吸收以制成甲醛乙醛半成品等。废气的治理。很多工业废气中含有二氧化硫、氮氧化物，主要是一氧化氮及二氧化氮、汞蒸汽等有害成分虽然浓度一般很低，但对人体和环境的危害甚大而必须进行治理。这类环境保护问题在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收是废气治理中应用较广的方法。1.2 吸收设备-填料塔概况填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的上方安装填料压板以防被上升气流吹动。
9、液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙在填料表面上气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化。在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均从而使传质效率下降。因此当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液
10、体再分布器经重新分布后喷淋到下层填料上。本次设计填料塔中，氨气和空气混合气体经由填料塔的下侧进入填料塔中与从填料塔顶流下的水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。2 .设计任务书2.1 设计题目试设计一座填料吸收塔采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为3600m3h其中含氨为5%体积分数混合气体的进料温度为20。要求氨气的回收率达到99.98%o已知20氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmolm3.kPa。2.2 操作条件1操作平均压力常压2 操作温度：t=20C3吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定4选用填料类型及规格自
11、选。2.3设计内容1设计方案的确定和说明2吸收塔的物料衡算3吸收塔的工艺尺寸计算4 塔附属高度计算5 填料层压降的计算6吸收塔流体力学参数计算7 液体分布器简要设计8 丝网除沫器简单设计9 填料支撑装置设计10填料压紧装置设计11裙座设计12塔体封头设计13吸收塔物料进出管尺寸设计14校核3 .工艺设计3.1 设计方案的确定该填料塔中氨气和空气混合后经由填料塔的下侧进入填料塔与从填料塔顶流下的清水逆流接触在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。工艺流程图1所示。图1：水吸收氨气工艺流程图3.2 填料的选择本次设计选择经济性能好，质量小，传质效率高的
12、聚丙烯塑料阶梯环。3.3 工艺计算3.3.1 基础物性数据pL =998.2 Zg/P混合气体平均密度 p = 1.18zn3c = 54dyn / cm空气黏度 4g = 1.81 X10TPaS=1005106(Pas)aL=12.6dyn/cmD=2.04XlO-9W3A3.3.2 物料衡算在水吸收氨气的工艺中，氨气从吸收塔的塔底进入，经过处理后的氨气（含量非常小）从塔顶尾气排出管排出，液体从塔顶流入经过气液两相在填料上充分接触后，塔底的高浓度吸收液从塔底物料出管道排出，从而完成吸收过程，下图2是对吸收塔做的物料衡算分析图及低浓度吸收时满足的操作线图。图2：物料衡算图操作线方程：Y=L+
13、LxV,V1同时有图解得最小气液比（组）mm=土幺=沪QnG-X221-m20101.3KPa下混合物料数据如下：Qv=3600m3ht氨气在水中的溶解度系数”=0.725kpa日五片EPs998.2= 0.754既有加=-=s,-=PHMSP0.72518101.3故设操作线方程为Y=0.754XI混合气体总流量:k=3600x磊5x*=149小。叫II混合气体中氨气的流量：=149.74X5%=7.49k喔III尾气中含氨气的流量：VM=7.49x0.02%=0.00149切吗74QIv进气中含氨气的摩尔浓度：M=兽=0.05,149.74V气体回收率：=99.98%Vl进气摩尔分数比：X
14、=JQ5-=00526,1-0.05VII出气摩尔分数比：U=K(I-a)=0.0526x(199.98%)=0.0000105VIII进塔惰性气体比：qnc=Vx273（1-0.0526）=141.8622.4（273+20）/h吸收过程属低浓度吸收平衡关系为直线最小液气比可按下式计算：IX最小液气比：（纨濡=R=F=05一黑X）三5=0.754qiigX2-X1区923m0.754取操作气液比为最小气液比的1.5倍：（纭）=1.5（8必）lg=1.5X0.754=1.131QnGcZnG出塔液含氨气摩尔分数比：X,=0。遭浮%,0442即可得到吸收剂的用量：4“=1.5X0.754X141
15、.86=160.44切%3.4 塔径计算气体密度夕混二3600 5% 273 3600 95% X 273k (273+20) 22.4 + 22.4x(273+20)?2887.9。八1-4 JT73 /q. = 8.03610 m/J 998.236(X)/sg =3600l.18 = 4248qtnL = 160.44 18 = 2887.9 %4 =998.2x103 %.填料选用情况:选用的聚丙烯阶梯环填料38.5x19x1.0其主要参数如下表2：填料名称规格(DXHXZ)/。（比表面积）rn2nfy(孔隙率)ZW3W3堆积密度kgw3填料因子机TA（填料常数）阶梯环38.5191.
16、0132.50.9157.51150.204表2：填料参数采用贝恩霍夫泛点关联式:IgUjaPvo.2PiMJIaPYo.23出LPl=A-1.75=0.204-1.75%Jclm8满足条件d38.53.7 填料层高度计算传质单元高度计算：气相及液相的单位时间单位面积的质量流速为:GL标调力= 235s)4%=2887.9x47579WD136003.140.82/(Ws)因此有气相传质系数为:=0.237 2.35132.58.7510-6r1.81105(132.5x2.125x10-5XJ.182.12510-5J1-8.314x273-)=0.237124.10.8971.24IO-6
17、1.5049=4.92105UmOllnrs切同理有液相传质系数:Z.75-exp-1.45CYMrC2Vo05GLGLaPl28,叫急)【急11豹*= 0.8011.597132.5 1.005 103 J= 1.282q.597? xl 32.5k 998.229.8 ,1.597-、k 998.2 7.26 10-2 132.5 ?ktlQQQ O=空x7.269x 1(T4 X 88.65 = 3.5718=1.671=0.193带入上面各值有aw=132.5l-exp-1.450.801X1.2821.183O.l93=88.65%?，U(1.597Yf1.005103V71.005
18、W39.8V1zic04k,=0.0951-45L,88.65X1.005W3JIk998.22.04l09J1998.2)=0.0956.850.0450.02141.16=7.269l(T4%将得到的传质系数换算成以摩尔分数为推动力的的传质系数于是有:C=绘切7少是水溶液的总摩尔浓度18nvG=497406499人%3、单位塔界面气体流量36000.82/(67)kya=pkGaw=101.34.9210588.65=0.441LJGGm0.064990.064990.754八Hnr=+=+=0.164mKa%0.4413.57考虑实际偏差取1.5倍的Hog=l.5Hoct既有Hog=1.
19、5Hoc=1.50.144=0.216w传质单元数的计算：X1=0.0442 =0.0526=0.0000105=-X1=0.0526-0.7540.0442=0.0193/Y2=Y2-mX2=0.0000105-0=0.0000105ZK-K0.0526-0.0000105“相Nnr=-J=20.46OGAt0.00257匕二44=(3T)e=000257fK1(0.0526(口10.0000105Jh=NnCXHoc=20.46X0.216=4.91机实际填料层取圆整后的值为/=5mV6加，因此不需要分段。3.8 塔附属高度计算塔的上部空间高度，可取L2m,由于填料层高度为5m,填料层不需
20、要分段，因此不设置液体再分布器，塔底液相停留时间按5分钟计算，则塔釜液所占空间高度为iq35X60X8.036xl(T40.7850.64因此塔的附属高度可以取1.7m近似为2m,即塔高为7m3.9 吸收塔的压降计算A,气体出口压力降取气体出口接管的内直径为36Onmb则气体进口出流速近似为36OO笈(4)= 9.83%因此气体进口 压降为 Wi =gp =0.5x1.18x9.832 =51pa气体出口 压降为= 5 X g a? = o $ X 0.5 X1.18 X 9.832 = 28.5PaB,填料层压降计算采用ECkert通用关联图计算填料层压降如下图3所示气体流速为=442484
21、 X4%,1.18x3600D2 3.14.82= 1.99 %横坐标X 二/ Z 0-5qntL Pl1%G八X7G J2887.942841,18998.205I =0.0234纵坐标y =9.8x998.2SPl 002ICOI 0, o.s 0 6O. 4 O 30.2O. 1 0.08 O. 060.04 0.03O. 02O. Ol O OOA 3.OU60.004 O.OC3U-M生=199-x132.5XlXLlg X LOo52 = 0.0634O Ol O cNo o3 。.。5 U 1O.ZQ.30 4 Q BlO. 6sisI图3填料塔范点压降关联图查图得知填料层压降为
22、每米420pa故填料层总压降为p3=420x5=210OPQC,塔内其它内件压降较小故可以忽略因此有?=p+p2+p3=57+28.5+21OO=2185.5Pa4机械设计4.1 液体分布器的简要设计液体分布器的种类多样，主要有喷头式、盘式、槽式及槽盘式等。工业上以管式及槽式和槽盘式为主。由于液量较大，槽式分布器具有较好的抗污能力及良好的操作弹性在化工工业中应用十分广泛，这里也选选用槽式液体分布器。4.2 .液体分布器的设计4.2.1 槽宽计算分布器工作时液体子先流入主槽，然后靠液位与主槽的矩形齿或三角形齿流入分槽。液体分布器的安装一般高于填料层20OnmI-3OOmnl（取节于操作弹性）,槽
23、式液体分布器的主分槽高度均区150mm,分槽宽度取40mm,分槽中心距取200uno主槽宽度为塔径的0.70.8倍，这里取0.7倍，既有主槽宽：d=0.80.7=0.56=56O7772。4.2.2 分布点密度计算分布点按照:推荐值选取，Eckeret推荐值如下表3：塔径D/mm分布点密度/（点/苏塔界面）500mm330750mm1701200mm42表3：ECkeret分布点推荐值表按照ECkeret推荐值，当D=800mm时，可取喷淋点密度为120点/每平方米则布液点数为=X0.82l20=60.2个取整为61个。44.2.3 布液能力计算本塔选用中力型液体分布器，应按以下公式计算：LS
24、=三d.而由上式中Ls液体流量歹（开孔数一一n开孔系数。通常取=0.55-0.60孔径m开孔上放的液位高度Hm取=0.57；/=170mm设计取取=IOmm塔径mm喷淋槽分配槽槽宽mm数量中心距mm数量8003042001表4：液体分布器参数表4.3丝网除沫器/-5,4L、7 =J渤 J2g,宓篇 4x0.57x6IX 标E*=92mm在他内操作气速较大时，会出现塔顶雾沫夹带，这不但会造成物料损失，同时是塔的效率降低，还可能造成环境污染。为了避免这种情况，需要在塔顶设置除雾沫装置，从而减少流体的夹带损失，确保气体纯度，以保证后续设备的正常运行。常用的出雾沫装置有丝网除沫器、折流板除沫器以及旋流
25、板除沫器。由于丝网除沫器具有比表面积大、重量轻、孔隙率大以及方便使用等特点，因此在这里我们选用丝网除沫器。如图41一一长条2一漆酩3一一”H如图4：全径型丝网除沫器本装置根据G/T-21618-1998选用上装式丝网除沫器(外形尺寸如下表4):表4：全径型丝网除沫器外形尺寸公称直径DN主要外形尺寸(mm)重量(Kg)HHlD丝网格栅及定距杆支撑件800mm1002187208.868.469.884.4填料支承设备填料支承结构用于支承塔内填料及其所持有的气体和液体的重量之装置。对填料的基本要求是有足够的强度以支承填料的重量;提供足够的自由截面以使气液两相流体顺利通过防止在此产生液泛有利于液体的
26、再分布耐腐蚀易制造易装卸等。常用填料支承板有栅板式和气体喷射式。这里选用驼峰支撑。其外形为图5；具体尺寸为表4,5；连接驼峰板卡子图6o标准:HG-T21512-1995图4-4：驼峰支撑如图5：驼峰支撑板表4：支撑板波纹尺寸塔直径mm波形波形尺J(bH)见图3.2.2-13材料300F1421801420Cr19N.9400800300x300192900400192x150300表5：DN800支撑板结构示意图塔径(DN)支撑板外径支撑板分块数支撑圈厚度支撑圈宽度连接卡子代号800mm780mm34010JBl11981卡子KlOBTT支承板图7：填料压紧装置图6卡子结构图安装要求：支撑板
27、安装前因清理板上的油污铁锈。支撑板的装配定位：梁中心线应通过塔体在次面上的中心线其偏差不得超过2mmO主支撑梁安装后其上表面与支撑圈上表面因在同一水平面上，该平面的水平度偏差应小于2vmO4.5 填料压紧装置为保持操作中填料床层为一高度恒定的固定床从而保持均匀一致的空隙结构。使操作正常稳定在填料安装后在其上方要安装填料压紧装置。这样可以防止在高压降瞬时负荷波动等情况下填料床层发生松动和跳动。填料压紧装置适用于轻质易碎填料。本次设计的填料是聚丙烯阶梯环所以选择填料床层限位器。右图7为分块式床层限位器（网板式填料压板）：栅格间距通常取填料直径的060.8倍，这里取0.7倍，栅格间为：38.5X0.
28、7=26.95加，取整后取栅格间距为27三z,限制器的直径取780三,分为三块。4.6 裙坐设计及选型裙座的形式根据承受载荷的情况不同，裙座可分为圆锥形和圆筒型两种结构。圆筒形裙座制造简单，经济上合理，故应用广泛。但是其受力情况较差，当塔径小且很高的塔体（如类似塔体的当量直径和塔高DNVl“2,且“DN25,或。NL%,且HDN30）,为防止风载荷或地震载荷引起的弯矩造成塔体倒塌失效，则需要配置较多的地脚螺栓及具有足够大承载面积的基础环。此时圆筒形的裙座已经不能满足要求，这是应该选择圆锥形裙座。但是无论圆锥形和圆筒型均有群座筒体，基础环，地脚螺栓，人孔，排气孔,引出管道等组成。由于裙座与介质不
29、直接接触,可以选用较为经济的碳素钢材料。在此设计中选用圆筒形裙座。其结构如下：（左）裙座与塔体的焊缝可分为对接焊和搭焊，在本次设计中塔体和裙座的材料都为采用对接焊，因此有裙座的筒体的外径和塔体的外径一致，焊缝为全熔透连续焊，结构如下图（右）4.7塔体人孔设置及选型1塔体；2裙座；3一人孔；4一地脚螺栓;二）一基础环；一排液管图8：圆筒形裙座结构化工设备如储罐，塔等设备通常为了安装及检修方便常设置人孔。本次设计为了填料安装及以后的检修方便这里设置3个人孔，具体安装安装配图进行。选用标准：HG/T21515-2005材料：Q235-A密封材料：石棉橡胶垫片图9：人孔结构图1筒节2法兰3垫片4盖板5
30、螺栓6螺母7把手表6：人孔尺寸表(mm)密封形式公称直径4,XSDDlBblFR400426651548025014表6：人孔尺寸续表b2Hl螺栓数量螺栓尺寸总质量(Kg)1016090M165O37.0人孔安装在塔体裙座800mm处和塔体8000mm处4.8塔体进出口物料接管设计液体进料管物料进出塔时应有进料口和出料口，并且进料管道和出料管道与主管道有相应的连接常用的连接有焊接和法兰连接，由于水为清洁液体，在水吸收氨气的时候物料一般比较清洁故设备不用经常拆装进行检修，因而本设计中的连接方式采用焊接，既直接将接管和塔设备焊接一起。液体进料管的设计应该满足以下要求：液体不直接加到塔盘的鼓泡区；尽
31、量是液体均匀的分布；接管的安装高度因该不影响塔盘上液体的流动；液体中含有气体是应想尽办法排除；管内允许的流苏一般不超过1.51.8%。而常见的进料管有直管和弯管两种，这里选用直管进料。其尺寸如下表7表7：液体进料尺寸表（加用）DN4XSd2s2abC伸出长度1001084133615100456150100气体进料管，气体出料管，液体出料管表8：气体进料管，气体出料管，液体出料管表（加机）接管尺寸材料伸出长度连接方式气体进料3258OCrI8Nil0Ti100焊接气体出料2738OCrl8M1077100焊接液体出料13360CrSNi0Ti100焊接4.9塔体圆筒与封头的设计筒体材料的选取。
32、该塔工作温度为293K,属于常温，设计压力为101.3KPa,属于常压，塔体内径为80Omm,塔体高度为7000mm。介质氨气有轻微的腐蚀性，由于氨气有毒属于中毒危害气体，因此这里设计选用强度较好的高合金钢16M,R,16M,在设计温度下其许用应力b=113M尸,Rel=345MPa,腐蚀余量为G=2zm.采用全熔透双面焊，全部无损检测，焊缝接头系数为。=1。筒体厚度。有工艺计算得知，塔内径。=800,塔高=7=0.3677777?PlDi0,101x80027-pt.2113l-0.101设计厚度：d=C2=0.36+2=2.36mm考虑到受到风载荷、地震载荷、介质压力等作用下，取名义厚度2
33、=8mm有效厚度：=-(C2+C,)=8-(2+0.8)=5.2mm封头厚度。采用标准椭圆封头，材料和筒体材料相同也为封头厚度：KpcDi0.101x800=i1二二0.36mm2-0,5pc2113l-0.1010.5设计厚度：d=+c2=0.36+2=2.36mm取名义厚度：8mm有效厚度：e=-(C2+C1)=8-(2+0.8)=5.2三4.10塔体外附件为了塔体正常的操作，设备安装，工人检修塔体要设计扶梯和操作平台，本设计中设计扶梯为笼式扶梯，两个操作平台，其中操作平台为钢制平台，平台为2m宽的钢制圆环，其分别设在塔体4m处和8m处。5校核5.1塔体质量载荷计算圆筒壳、裙座和封头的质量
34、外1：Wol=(D；-D；)x/xp=-(0.8162-0.82)x9x7.85xl03=1434依附属件的质量机,：ma=0.25叫=0.25X1434=359Zg保温层质量桃酸本此设计的是常温常压水吸收氨气吸收塔因此可以不要保温层，既有/3=0填料层质量外2：2=?O?/夕填料=0.785X0.8?561.6=155平台扶梯的质量(本次设计选用扶梯为笼式扶梯)w04:在计算平台扶梯的质量时，参考标准见表9表9：平台质量估算表名称笼式扶梯开式扶梯钢制平台圆泡罩塔盘塑料阶梯环密度质量载荷40kg/m152kg/m150kg/tn2150m261.6依/加3zm=409+(0.816+2)2-0
35、.81621502=2071物料质量，%:/W05=w1+n2+A113=3195+251+67=3513塔中持液量：ml=D2Hp=0.7850.8270.91998.2=3195kg塔底持液量：=D2V=0.7850.820.5998.2=25封头中液体：m3=vp=D2998.2=0.2998.20.7850.82=Bkg符号说明：液体密度；为填料比表面积；%为封头这算城圆筒时当量深度,由于封头为标准椭圆形封头器长短轴比满足。，=2,而塔径为O.8m既有a=0.4ITl从而得知Z?=0.2/w。本此设计为等直径，等厚度的塔，质量沿高度均匀分布，则计算模型经常简化为顶端自由、底部固定、质量
36、沿高度均匀分布的的悬臂梁，塔体的第一自振子周期采用如下公式进行计算：工=90.33”式中叫皿全塔操作质量；H 塔体高度；E材料的弹性模量；可一一塔筒体有效厚度；Di塔体内径1=90.33FT 10-3 = 90.33 9000 可功，7532x90001.92x10$ X 5.2 X 8(X)3=0.3s5.3风载荷及弯矩的计算安装在室外的塔设备将受到风力的作用。风力除了是塔体产生应力和变形外，还可能是塔设备产生顺风的振动（纵向振动）及垂直风向的诱导振动（横向振动）。工大的塔体应力会导致塔体的强度及稳定性失效，而太大塔体挠度会导致塔体流体分布不均匀从而使分离效率下降。因此在设计它是一定要考虑风
37、压对设备的影响。因风载荷是一种随机载荷，因而对于顺风向风力，课是为两部分组成；平均风力和脉动风力。在计算风力时应先将塔设备分段。塔设备的分段:第一段从塔底到人孔中心800mm的压力4，第二段从人孔中心800mm到裙座与塔体焊缝连接处2000mm的压力p2,第三段从焊缝中心2000mm处到第一个操作平台出400Omm的压力生，第四段从第一个操作平台400OmIn处到塔顶9000mm处的压力Pa。5.3.1 风力计算塔设备中第i段的风力计算图因按下面公式进行计算：Pi=KlK2ifqJlDei式中用一一体形系数；K2i一一塔设备第i段的缝针系数fi风压高度变化系数；0各地基本风压；Dei一一塔设备
38、第i段迎封面的有效直径；4一一塔设备各段计算高度%各地基本风压%=g0片 为空气的密度，采用一个大气压下，10。时的干空气密度计算既p=.25kgm3f基本风速取该地区30年难以遇到的IOnlin为时距所得的最大风速。延安地区取最大风速%=22机/S；因而有=0.5x1.25x222=30OPa 在本次设计中取设计地点为B类地区（郊区、丛林）查表有f=1.00风振系数K2,.,风振系数按仁广1+半公式计算Ji式中J一一为脉动增大系数；匕一一为第i段的脉动影响系数：力为塔第i段的振形系数；经过查表有B类地区匕=0.72表11：塔各段如取值表段数二三nzi0.020.020.060.34表12：脉
39、动增大系数J表姑2(ns2/10204060801001.471.571.691.771.831.88在计算表中彷甲时，对于B类地区可直接带入基本风压既1=%；7；为第一自振周期。因此有*2=3000.3=90(Ns2zn2),故查表4可大致取1.83左右，既有“1.85计算心时候以第一段为例既有：=1+华=1+185x0x0.02=13同理计算得到各段风振系数值如下表：表13：风振系数一览表第一段第二段第三段第四段41.031.031.081.45塔设备第i段迎封面的有效直径2本次设计为等厚度等直径塔，有效直径可认为全塔一致，有公式有：Dei=maxDoj+2/+&+&,Doj+2si25p
40、s+上式中K3为笼式扶梯的当量宽度当无确定的数值时取a=400加；K4一一操作平台当量宽度3二24,当无确定数值时取K4=600mm；4)为圆筒或圆锥的保温层或防火层厚度，本次设计取0；黑一一管线保温层厚度，本次设计取0；一一塔顶管线外直径经过简化计算后的到塔设备各段迎风面的有效直径均为1.716根.K/本形系数对于等直径等厚度的常温常压塔提醒系数一般取0.7,通过以上对各种参数的计算可以算得各段水平风力如下：6=KlK2JlqDei=0.7X1.03X1X300X0.8X1.76=305NP2=K,K22f2qJ2De2=0.71.03l3001.21.76=456NB=KlK23f3qnl
41、3De3=0.71.08l30021.76=798NR=KTK/qQIADN=0.71.45l30051.76=2679.6N5.3.2风弯矩的计算各段水平风力作用在塔体上，将其分段以后，将各段风力对危险截面取力矩，从而计算得出各个危险截面处的弯矩。本次设计中危险截面共有4个，其分别是地基水平面、裙座人孔面、裙座与塔体的焊缝面、塔器筒体上的人孔面。根据各段风力画出塔体收风载荷时的剪力弯矩图，同时这里以计算地基水2I/L，=122+638+2394+14738=il.9kN m= -； Wl + Pl+ P2 (I + 4 ) + P3+ 4 + /3)= -3050.8 + 456-1.2 + 798f-2 + 1.2 + 2679.6
