3、塔底空间高度应该留有空间以满足安装进气管的要求,进气管的位置应该在填料层以下约一个塔径的距离,且高于塔底液面300mm以上,由于此次设计的填料塔气体流量较小,故忽略液封高度,则塔底空间高度可取 。
综上所述,故塔全高为H塔=1.5m+3.5m+2m=7m。
2.3 内压圆筒设计与计算
圆筒形压力容器结构形式,具有结构简单、易于制造、便于在塔体内部装设附件等优点。主要分为单层式和组合式,组合式又可分为多层包扎式、热套式、绕板式等。目前,多层包扎式圆筒是世界上应用最广泛、制造和使用经验最为丰富的组合式圆筒结构。在设计时为了避免裂纹沿厚度方向扩展,各层板间的纵向焊缝应相互错开75°角。多层包扎式圆筒制造工艺相对简单,不需要大型复杂的加工设备;与单层式圆筒相比安全可靠性高,层板间隙具有阻止缺陷和裂纹向厚度方向扩展的能力,减少了脆性破坏的可能,且包扎预应力可有效改善圆筒的应力分布;对介质的适应性强,可依据介质的特性选择合适的材料。但多层包扎式圆筒制造工序多、周期长、效率低、钢板材料利用率低,尤其是筒节间对接的环焊缝对容器的制造质量和安全有显著影响。根据工艺要求和考虑经济性因素,本次的铜氨液、再生气回流塔的圆筒形式采用单层式。
已知塔径1400mm;工作压力:0.1kg/cm2;工作温度: ℃;介质:铜液量: m3/h;再生气量: mm3/h。选定设计温度:100℃。进行计算:
1、计算工作压力:
2、确定筒体壁厚:
假设厚度为3~16mm,Q345R在100℃时的许用应力 ,焊接接头形式采用双面全焊透,局部无损检测,因此Ø=0.85。
对于低合金钢制容器, 不小于3mm,由于钢材的厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%,故取 =0mm
设计厚度 0.78+2=2.78mm (2.5)
名义厚度(2.6)
圆整至国家标准钢板厚度,故取
计算得在设计温度下,圆筒的计算应力
满足 ,合格。
2.4 封头的设计与计算
2.4.1 封头类型的比较
压力容器封头种类有凸形封头(半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头、球冠形封头)、锥壳、平盖及紧缩口等。
半球形封头:在均匀受内压作用下、薄壁球形容器的薄膜应力为相同直径圆筒的一半、但其深度大直径小时整体冲压困难、常用在高压容器上。
椭圆形封头:由半个椭圆面和短圆筒组成,椭球部分经线曲率变化平滑连续、应力分布均匀、且封头深度较半球形封头小得多、易于冲压成型、在中低压容器中应用广泛。
碟形封头:由带折边的球面封头、过渡环壳、短圆筒三部分组成;封头深度较小、成型方便、但存在较大边缘弯曲应力、曲面不连续。
锥壳:结构上不连续、应力分布不均匀、常用于中低压容器。
平盖:结构简单、制造容易、封头厚度大、材料耗费多、多用于直径小高压容器。
2.4.2 封头类型的确定
由于设计压力为0.18MPa,属低压容器,设计温度为100℃,故在满足工艺条件前提下,比较封头的制造难以程度、消耗材料情况、工艺上的合理性确定上下均采用标准椭圆形封头。
2.4.3 封头参数确定
由JB/T4746-2002可知椭圆形封头各参数值为:公称直径:1400mm;曲面高度350mm;直边高度:25mm。
2.4.4 封头厚度计算
对受内压封头的强度计算,由于封头和圆筒相连接,所以不仅需要考虑封头的薄膜应力,还需要考虑与圆筒连接处的不连续应力。
根据工艺要求,选择标准椭圆形封头,其优点是应力分布均匀,易于冲压形成。选择材料为与筒体相同的Q345R,则 ,选双面焊接对接接头,局部无损检测时取Ø=0.85。
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