過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)

7.4塔設(shè)備的附件一、除沫器⒈現(xiàn)象:氣速大時(shí)，塔頂霧沫夾帶，造成物料流失，效率降低，環(huán)境污染。⒉作用:減少霧沫夾帶，確保氣體純度絲網(wǎng)除沫器:圖7-64,7-65⒊型式折流板式除沫器:圖7-66旋流板式除沫器:圖7-6711—升氣管2—擋板3—格柵4—絲網(wǎng)5—梁圖7-64升氣管型除沫器2圖7-65全徑型絲網(wǎng)除沫器1—壓條2—格柵3—絲網(wǎng)3圖7-66折流板除沫器

液相進(jìn)口彎管液相進(jìn)口氣相出口4圖7-67旋流板除沫器氣流方向5二、裙座⒈型式⒉材料:⑴裙座殼體:雖然不承受塔內(nèi)介質(zhì)的壓力,是非受壓元件,但按受壓元件選材，同時(shí)考慮環(huán)境溫度的影響。即使環(huán)境溫度≥0℃，按GB150-1998第1號(hào)修改單已取消Q235-A作為受壓元件的條文,也不能再選用Q235-A作為裙座殼體,可用Q235-B.當(dāng)裙座t≤-20℃時(shí)→選16Mn

圓筒形圓錐形6⑵其它:①當(dāng)塔下部封頭材料為低合金鋼或高合金鋼時(shí)→裙座頂部應(yīng)增設(shè)與封頭材料相同的短節(jié),短節(jié)長(zhǎng)度按溫度影響的范圍確定。目的→②地腳螺栓:Q235-A,20當(dāng)t≤-20℃時(shí)→選16Mn異種鋼材焊接過(guò)渡操作條件的影響7⒊結(jié)構(gòu):⑴裙座的組成:圖7-68,裙座筒體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓座、人孔、排氣孔、排液孔、引出管通道、保溫支承圈等⑵裙座與塔體的焊接型式：對(duì)接:圖7-69(a),a.焊縫受壓,焊縫受力好b.但焊縫位于端蓋折邊處,對(duì)端蓋受力不利c.且不利于和塔體組對(duì)時(shí)的對(duì)中搭接:圖7-69(b),(c)a.焊縫受剪,焊縫受力不好b.但焊縫位于端蓋直邊處,改善了端蓋受力情況c.且安裝較方便8圓筒形

圓錐形1—塔體2—保溫支承圈3—無(wú)保溫時(shí)排氣孔4—裙座筒體5—人孔6—螺栓座7—基礎(chǔ)環(huán)8—有保溫時(shí)排氣孔9—引出管通道;10—排液孔圖7-68裙座的結(jié)構(gòu)9對(duì)接(a)圖7-69裙座與筒體焊縫10δsδs與下封頭的環(huán)焊縫距離搭接，位于下封頭的直邊段圖7-69裙座與筒體焊縫(b)11δsδs1.7δs搭接，位于筒體上與下封頭的環(huán)向連接焊縫距離(c)

圖7-69裙座與筒體焊縫12⑶裙座體與塔體的焊縫應(yīng)和塔體本身的環(huán)焊縫保持一定距離→防如果端蓋是拼焊而成,則應(yīng)在裙座上相應(yīng)部位開(kāi)缺口,→以免和端蓋焊縫相互交叉重合焊接殘余應(yīng)力疊加過(guò)大焊接變形1314⑷人孔:裙座體直徑＞800mm時(shí)開(kāi)人孔⑸排氣孔:防止腐蝕性氣體長(zhǎng)期積存在裙座內(nèi)⑹排液孔:排除裙座體底部積液,φ50孔⑺螺栓孔:開(kāi)成圓缺口→便于安裝⑻出料管:焊有三片扁鋼支承在引出管通道上1516三、吊柱圖7-70目的—（室外無(wú)框架整體塔設(shè)備）為了安裝、拆卸內(nèi)件，更換或補(bǔ)充填料。位置—塔頂。吊柱中心線與人孔中心線間有合適夾角，便于操作。見(jiàn)圖7-70。材料—吊柱管用20無(wú)縫鋼管，其它部件用Q235-A和Q235-A·F。吊柱與塔連接的襯板應(yīng)與塔體材料相同尺寸—主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)已制定系列標(biāo)準(zhǔn)171—支架2—防雨罩3—固定銷4—導(dǎo)向板5—手柄6—吊柱管7—吊鉤8—擋板

圖7-70吊拄的結(jié)構(gòu)及安裝位置187.5塔設(shè)備的振動(dòng)在風(fēng)力作用下→塔的振動(dòng)形式:載荷振動(dòng):振動(dòng)方向沿著風(fēng)的方向—順風(fēng)向的振動(dòng)誘導(dǎo)振動(dòng):振動(dòng)方向沿著風(fēng)的垂直方向—橫向振動(dòng)它對(duì)塔設(shè)備的破壞性大，所以本章主要討論風(fēng)的誘導(dǎo)振動(dòng)。19一、風(fēng)的誘導(dǎo)振動(dòng)⒈機(jī)理：⑴卡曼渦街:當(dāng)風(fēng)以一定速度繞流圓柱體時(shí),在圓柱體兩側(cè)的背風(fēng)面交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦,然后脫離并形成一個(gè)旋渦尾流,這種現(xiàn)象稱為卡曼渦街,如圖7-84所示⑵產(chǎn)生原因:圖7-82,7-83依據(jù)流體力學(xué)原理→邊界層堆積、分離20ABDC風(fēng)以一定的速度繞流圓柱形塔設(shè)備，塔設(shè)備周圍的風(fēng)速是變化的

圖7-82塔周圍的風(fēng)速21圖7-83邊界層的堆積及旋渦的形成(a)邊界層的堆積

(a)邊界層的堆積22(b)旋渦的形成

圖7-83邊界層的堆積及旋渦的形成(b)旋渦的形成23圖8-84卡曼渦街24圖7-84卡曼渦街25⑶產(chǎn)生條件:旋渦特性與雷諾數(shù)的關(guān)系a.當(dāng)Re＜5—不發(fā)生邊界層分離現(xiàn)象→無(wú)旋渦產(chǎn)生b.當(dāng)5≤Re＜40—塔體背后出現(xiàn)一對(duì)穩(wěn)定的旋渦c.當(dāng)40≤Re＜150—出現(xiàn)卡曼渦街,塔體背風(fēng)面交替產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反的旋渦,圖7-84d.當(dāng)300≤Re＜3×105—亞臨界區(qū),旋渦以一確定的頻率周期性地脫落e.當(dāng)3×105≤Re＜3.5×106—過(guò)渡期,無(wú)渦街出現(xiàn),尾流變窄，無(wú)規(guī)律且都變成紊流f.當(dāng)Re≥3.5×106—超臨界區(qū),卡曼渦街又重新出現(xiàn)26⒉升力：⑴塔兩側(cè)流體繞流情況:旋渦剛剛脫落的一側(cè):繞流改善,流體阻力↓,速度↑,靜壓力↓旋渦正在產(chǎn)生的一側(cè):繞流差,流體阻力↑,速度↓,靜壓力↑∴塔表面壓強(qiáng)分布不均,周期性變化,受到力的作用→使塔沿風(fēng)向的垂直方向產(chǎn)生振動(dòng)—稱之為橫向振動(dòng)升力—沿風(fēng)向的垂直方向的推力∵升力＞＞拽力拽力—沿風(fēng)向產(chǎn)生的風(fēng)力∴計(jì)算時(shí)一般只考慮升力⑵升力計(jì)算：（7-47）27⒊風(fēng)誘導(dǎo)振動(dòng)的激振頻率：⑴塔體的激振頻率=形成旋渦的頻率=旋渦脫落的頻率⑵旋渦脫落的頻率的影響因素:塔體的外徑、風(fēng)速⑶激振頻率：（7-48）

─斯特勞哈爾準(zhǔn)數(shù)，其值與雷諾數(shù)Re大小有關(guān)，可由圖7-85確定；28圖7-85圓柱體的值29⒋臨界風(fēng)速共振—當(dāng)旋渦脫落的頻率與塔的任一振型的固有頻率一致時(shí),會(huì)引起塔的劇烈振動(dòng)臨界風(fēng)速—塔共振時(shí)風(fēng)速.若取Sr=0.2，則由(7-49)式可求得臨界風(fēng)速。(7-49)30二、塔設(shè)備的自振周期(固有周期)固有周期計(jì)算方法塔設(shè)備的力學(xué)模型:簡(jiǎn)化成底端固定、頂端自由、質(zhì)量沿高度連續(xù)分布的懸臂梁，圖7-71塔視為具有多個(gè)自由度體系，則它具有多個(gè)固有頻率?；绢l率—固有頻率中最低的頻率振型—振動(dòng)后的變形曲線，圖7-7231固有周期的求解思路振動(dòng)微分方程設(shè)通解由邊界條件定通解求得固有周期32圖7-71計(jì)算模型33第一振型第二振型第三振型圖7-72塔設(shè)備振型34⒈等截面塔:直徑、壁厚、材質(zhì)相同,質(zhì)量沿高度均布由振動(dòng)方程：求解得：振型：圖7-72（7-3）(7-5)35⒉變截面塔:不等直徑或不等壁厚,質(zhì)量沿高度不均布方法:質(zhì)量折算法—將一個(gè)多自由度體系簡(jiǎn)化成一個(gè)單自由度體系，如圖7-73所示假設(shè):a.塔的質(zhì)量全部集中于塔頂b.振型曲線為結(jié)論:變截面塔的第一振型的固有周期為公式缺點(diǎn):只能計(jì)算第一振型的自振周期(為什么?

)一般塔的T1=1~10s之間(7-8)(7-12)

36圖7-73不等直徑或不等壁厚塔的計(jì)算多自由度體系折算后的單自由度體系37三、塔設(shè)備的防振⒈共振的危害:輕者使塔產(chǎn)生嚴(yán)重彎曲、傾斜，塔板效率下降，影響塔設(shè)備的正常操作；重者使塔設(shè)備導(dǎo)致嚴(yán)重破壞，造成安全事故。因此，在塔的設(shè)計(jì)階段就應(yīng)避免共振的發(fā)生。⒉規(guī)定:為了防止塔的共振,fv不得在如下范圍內(nèi)(7-50)38⒊如果激振頻率fv

在式(7-50)的范圍內(nèi)，則應(yīng)采取相應(yīng)的措施:⑴增大塔的固有頻率:⑵增大塔的阻尼:a.塔盤上的液體或塔內(nèi)的填料→使塔阻尼↑,Y↓b.設(shè)置彈簧阻尼器;c.塔壁上懸掛外裹橡膠的鐵鏈條.⑶采用擾流裝置:a.合理布置塔體上的管道、平臺(tái)、扶梯和其它的連接件→消除或破壞卡曼旋渦的形成;b.塔外裝軸向薄翅片、擋板、螺旋板→防止旋渦形成39思考題1.塔設(shè)備由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？2.填料塔中液體分布器的作用是什么？3.試分析塔在正常操作、停工檢修和壓力試驗(yàn)等三種工況下的載荷？4.簡(jiǎn)述塔設(shè)備設(shè)計(jì)的基本步驟。5.簡(jiǎn)述塔設(shè)備振動(dòng)的原因及預(yù)防措施。6.塔設(shè)備設(shè)計(jì)中，哪些危險(xiǎn)截面需要校核軸向強(qiáng)度和穩(wěn)定性？409、青少年是一個(gè)美好而又是一去不可再得的時(shí)期，是將來(lái)一切光明和幸福的開(kāi)端。。5月-255月-25Sunday,May4,202510、人的志向通常和他們的能力成正比例。00:31:2000:31:2000:315/4/202512:31:20AM11、夫?qū)W須志也，才須學(xué)也，非學(xué)無(wú)以廣才，非志無(wú)以成學(xué)。5月-2500:31:2000:31May-2504-May-2512、越是無(wú)能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。00:31:2000:31:2000:31Sunday,May4,202513、志不立，天下無(wú)可成之事。5月-255月-2500:31:2000:31:20May4,202514、古之立大事者，不惟有超世