化工原理课程设计乙醇水浮阀塔精馏工艺设计(9)

H?封H5?2.95?1.43?0.4?9?3 H?H1?HB?H顶?裙1. 2m =32.075.8 附属设备设计

5.8.1 冷凝器的选择

有机物蒸气冷凝器设计选用的总体传热系数一般范围为：500?1500

Kcal/(m2.h. c)。本设计取 K=700 Kcal/(m2.h. c)=2926 J/(m2.h. c) 出料液温度：78.21°C（饱和气）?78.16°C（饱和液） 冷却水温度：20°C ? 50°C

逆流操作：?t1?78.16?20?58.16 °C ?t2?78.21?50?28.21 °C ?tm??t1??t258.16?28.16??41.39 °C ?t158.16lnln28.21?t2QQ846?1.46?103?3.80 传热面积：A????133.56 m2

K?tm2931?41.392931?41.39设备型号：FLA700?135?16?4 5.8.2 再沸器的选择

选用120°C的饱和水蒸气加热，传热系数取K=2931 KJ/(m2.h. c)。料液温度：99.95°C—100°C，热流温度120°C—120°C。

\ 逆流操作：?t1?20.05 °C ?t\2?20 °C

?t\1??t\220.05?20??20.02 °C ?t?\20.05?tlnln\120?t2\mQ\Q\2258?0.132?18.03?3600换热面积：A????329.70 m2 ”K?tm2931?20.022931?20.02\设备型号：FB 500-30-40-2

六、 塔的各项指标校验

6.1 风载荷及风弯矩

6.1.1 风载荷P?k1k2q0filiDei，k1=0.7，塔高31.07 m，k2取1.7，查得合肥地区q0=30?10?5 Mpa。

fi值如下： 对于3?10m段，l1?10?6.4?3.6，查表：f1=1.0 对于10—20m 段，l2=20-10=10m 查表 ：f2=1.25 对于20—30m 段，l3=30-20=10m 查表： f3=1.42 对于30—32.07m段， l4=32.07-30=2.07m 查表： f4=1.56

塔体有效直径Dei=D0?2?si?k3?k4，对于斜梯取k3=200mm，k4?2?A/li，其最大值为计算塔段中有四层平台，每层平台迎风面积为0.5m2。

k4?2?A/li?2?4?0.5?106/1000?400 mm

为简化计算且偏安全计，各段均取：Dei?1824?2?100?200?400?2624 mm 塔体各断风力：

\63—10m： P=0.7×1.7×30×2624=6557.4 N ?KKqflD?101121011e110—20m： P2?K1K22q0f2L2De2=0.7×1.7×30×1.15×10×2624=10678.67N 20—30m： P3?K1K23q0f3L3De3=0.7×1.75×300×1.33×10×2624=13302.07N 30—32.07mP4?K1K2q0f4L4De=0.7×1.75×300×1.48×10×2624=3024.99N 6.2 风弯矩

把截面划分为0—0截面为裙座基座截面，1—1截面为裙座人孔处截面，2—2截 面为裙座塔体焊缝处截面。 1—1截面弯矩：

'?'l1?1'l1M?P?P?l1?21W2?22?l?l?'??'3??P?l1?l???P?l1?l?l?43?22?4?232???????? ?式中： L1?----------塔体2—2截面到标高10m处的距离L1

?----------对应于L?段的风力 P11

1—1截面弯矩:

l?ll??''?''l??''70001?1''312M?P?P?l???P?l?l???P?l?l?l?4??6497.4??10678.67?(7000?5000)?13302.47?W122?12?3?122?4?1232?2??????(7000?10000?5000)?3024.99(7000?10000?1035)?528.34?106N.mm 2—2截面弯矩：

l'?'''l0?0'''1M?p?P?l?2W122?12?l?l?'''??'''3??P?l?l???P?l?l?l?43?122?4?1232??????

???式中： L1----------裙座底部到标高十米处的距离L1?

P'''----------对应于L1段的风力 1

0?0Mw?9367.68?5000?10678.67?（10000+5000）所以：

+（1000+5000+5000）?13202.7=633.45?10N.mm6

6.3 离心泵选型

进料口离地面高度：

H?0.45?9?(0.60?0.45)?3?1.29?8.49 m，qv?15922.22Kg/h

pe?8.49?15972.22/?3600?9.?811.2 Kw

选型：Is80-50-200

6.4 塔体的强度和稳定性校核

6.4.1 塔底危险截面1-1轴向应力计算（裙座塔体焊缝处截面）

?gm0PDi4M2?2w ?1? ?2? ?3? 24?e?Di?e?Di?e 塔底危险截面1-1抗压强度及轴向稳定性验算： ?1?51943.02?9.810.1013?1.8?12.52MPa ?6.33MPa ?2???1.8?0.00724?0.00724?528.34?106?28.85MPa ?3?2??1.8?0.0072

6.5 质量载荷

塔体和裙裾质量

22m=?/4?(1.824?1.8)?32.07?7800?17079kg 01

人孔、法兰、接管等附件的质量：ma?0.2m01?3415.80kg

内构件质量：m02??4?1.82?56?75?10682.28kg

保温层材料质量：m03???2.01242?1.8122??(32.07?3)?300?5268.67kg

扶梯、平台质量（扶梯单位质量为40kg/m，操作平台共六层，平台宽1.0m，单

位质量150kg/m2，直角360°，平台距塔之间距离1000mm）：

??360?222m04?32.07?40???1.812?2??1.812??4608.06kg ???150?6?4360? 操作时塔内物料质量：m??1.82?130?0.037?889.36?10880.21kg

054? 充水质量：m??1.82?(32.07?3)?1000?73936.64kg

w4 塔体与裙裾的操作质量：m0?m01?m02?m03?m04?m05?ma?51934.02kg 最大操作质量：mmax?m01?m02?m03?m04?ma?mW?114990.451kg 最小操作质量：mmin?m01?0.2m02?m03?m04?ma?32507.986kg

塔体操作时质量：m0?m0?1200Kg?50734.02 Kg

\ 6.6 塔底抗压强度校核

6.6.1 塔底1-1截面抗压强度及轴向稳定性校核： 该截面上的最大轴向压缩应力发生在空塔时：

K?t?max??2??3?t

?K???cr?{tt?????式中：??=114 Mpa ??=83.04 Mpa ??cr?因此塔底1-1截面满足抗压强度及轴向稳定条件 塔底1-1截面上的抗拉强度校核

塔底1-1截面上的最大拉应力：

?max??1??2??3?6.33?12.52?28.85?22.66MPa

t由于?max?K????K?????1.2?1.4?0.9?123.12MPat

因此该截面满足抗拉强度要求 综合以上各项计算，在各种不同危险截面情况下塔体壁厚取?n?12mm,可以满

足整个塔体的强度、刚度及稳定性要求。

6.7 裙座的强度及稳定性校核

设裙座厚度

?ns?16mm，厚度附加量C=1mm,则裙座有效厚度

?ex?16?1?15mm

裙座底部0-0截面的轴向应力计算 操作时全塔质量引起的压应力为： ??2mg?DS0i?6.01MPa

es 风载荷引起的0-0截面弯曲应力： ?3??0-0w?4Di2?es633.45?106??16.60MP 2?4?1800?15

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