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2.3 板式塔概述及未来发展方向
板式塔是一类用于气液或液液系统的分级接触传质设备，广泛应用于精馏和吸收，有些也用于萃取，还可作为反应器用于气液相反应过程。板式塔是属于逐级逆流接触操作的单元设备塔内件是以塔板作为两相接触的基本构件。塔板可以分为有降液管和无降液管两种。两类塔板又包括了多种不同形式板上的两相接触元件 如泡罩、筛孔、栅条、浮阀、固定阀等。近年来， 随着科学技术的不断进步，人们对两相传质过程的认识不断加深，各种形式的高效塔板不断被开发、应用于石油化学工业中。
随着传质理论和传质技术的不断进步，新型板式塔的开发正越来越受到广大传质工作者的重视，尤其是在老装置改造过程中，由于受到现场情况等诸多因素的限制，需要应用传质效率高、通量大的塔板来更换普通浮阀或筛板塔板， 所以开发结构简单、传质效率高、通量大的板式塔具有重要的意义。对于有降液管的板式塔， 突出的缺点是降液管在塔板上占用了有效的传质区域和空间;对于无降液管的板式塔， 突出的缺点是传质效率较低。克服板式塔的这些缺点， 是板式塔发展的主要方向[4]。
2.5 塔设备法兰强度计算的几个问题
在塔设备的结构设计中,由于制造、安装条件的限制,塔体经常需要分成数段,各段之间一般采用法兰连接。这些法兰不仅承受与筒体相同的介质内压, 还承受较大的轴向力和外力矩( 如立式设备的重量、风载荷、地震载荷、管道引起的力和力矩等)，这时仅按设计压力来设计或选用法兰是不安全的,必须根据以上载荷对塔设备法兰作用性质的不同,对预紧和操作状态下塔设备法兰承受的外载荷进行具体分析, 综合考虑,并加以合理分类,进行相应的应力控制。注意的问题主要有现行标准中的当量设计压力法，考虑短期载荷影响时的法兰强度计算，考虑预紧和操作状态下外载荷对法兰影响时的强度计算。在进行塔设备法兰的强度计算时,不要简单地按“当量设计压力法”进行计算,而应充分考虑短期载荷与长期载荷对设备的不同作用,并按预紧状态和操作状态分别考虑外载荷对法兰的影响,选取相应的计算方法[5]。
2.6 塔设备的强度和稳定性计算
由裙式支座支撑靠地脚螺栓固定在混凝土上的圆筒形塔器被称为自支撑 式塔器。这类塔器除承受塔内介质的压力外,还承受着各种质量(如塔体、介质、保温层、平台梯子等内外构件质量)、管道力、偏心载荷、风载荷和地震载荷等多种载荷的联合作用。因此仅根据设计压力确定壁厚是不够的,还必须全面考虑各种工况下,多种载荷的联合作用,才能保证设备有足够的强度和稳定性。此外,自支撑塔器的强度和稳定计算应将塔体、裙座和螺栓座连在一起考虑。作用于塔备的载荷包括静载荷(如压力、质量等)和动载荷(如风、地震 载荷)。动载荷和静载荷对塔设备的作用效果是不同的。为了便于求解动载荷问题,常将动载荷的最大值当作静载荷,用静力学的方法算出构件的位移(静力变形)及内力(静力内力)。若能知道动载荷作用下的最大变形或最大内力与静力变形和静力内力之比,就可以较容易地求解动载荷问题了。作用塔体上的风和地震载荷就是用这种方法计算的。在动载荷作用下,构件各截面的变形及内力的最大值与构件的自振周期及震动形式密切相关[6]。
2.7 基于ANSYS 的塔设备地震与风载分析
塔式设备在工程应用中，经常会遇到静载荷和动载荷的作用。对于塔式设备，其压力、温度和介质的质量等都可视为不随时间变化的静载荷。而地震载荷和风载荷都是具有随机性的动载荷，其特点是载荷的大小、方向及作用位置随时间的变化而变化。这类动载荷会引起惯性力并使塔式设备产生随时间变化的变形和动应力。而且也可能会使塔设备产生过大的挠度而发生刚度失效，而且地震载荷和风载荷对设备底截面产生过大的弯矩可能会使塔设备的地脚螺栓失效。因此，对塔式设备进行地震载荷和风载荷的分析十分重要。对此我国以（ＪＢ４７１０－－２００５，钢制塔式容器》和《ＪＢ４７３２—９５，钢制压力容器一分析设计标准（２００５确认）》作为对塔设备的设计和分析的标准[7]。虽然这些标准在对地震和风载荷的分析处理方法上采取了简化力学模型的方式，而未能十分有效地模拟设备实际情况，但是仍为我们提供了研究问题的方向。因此，本文以ＤＮ２０００吸附塔为例，在分析设计标准的基础上，利用ＡＮＳＹＳ软件分别对其在地震和风载荷作用下的状况进行有限元分析；并在力学模型简化及理论计算与软件实现分析相结合方面进行了探索研究，在一定程度上弥补了相关分析标准的不足[8]。