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4.8.1 圆筒轴向应力校核 20
4.8.2 圆筒的稳定校核 21
4.9 塔设备水压试验的应力校核 21
5 塔内件的选型和设计 24
5.1 塔内管径和管法兰的选择 24
5.1.1 管径的选择 24
5.1.2 管法兰的选择 24
5.2 开孔补强计算 25
5.2.1 补强计算方法判别 25
5.2.2 开孔所需补强面积 26
5.2.3 有效补强范围 26
5.2.4 有效补强面积 27
5.3 加热器 28
5.3.1 管径的选择 28
5.3.2 蛇管总长度 28
5.3.3 管间距h和内、外圈间距t的确定 28
5.3.4 蛇管圈数及高度的确定 28
5.4 液体分布器 29
5.5 填料的压紧装置 30
5.6 填料的支承装置 30
5.7 筒体法兰 32
5.8 耳式支座的结构设计 33
5.8.1 耳式支座的选材 33
5.8.2 计算支座承受的实际载荷 34
5.8.3 计算支座处圆筒所受的支座弯矩 35
6 结论 36
致谢 37
参考文献 38
1 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.1.1 塔设备的背景
在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业领域，塔设备是一种重要的单元操作设备。由于塔设备具有大通量、低压降、高效率的特点，它被广泛应用于各种分离、提纯、干燥、精馏等工艺操作中。塔设备应用面广、量大，其设备投资费用占整个工艺设备费用的较大比例。在化工或炼油厂中，塔设备的性能对于整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额以及三废处理和环境保护等各个方面都有重大的影响[1]。因此，塔设备的设计和研究受到化工、炼油行业的极大重视。
塔器是工业设备中最常用于气液传质过程的设备。气液两相在塔内可以很容易地保持分离所需的最佳压力、温度，在壳体的内构件上可以实现流动、接触和分离，可以通过改造塔内构件来满足分离所需要的最佳时间、空间、传热和传质条件。
塔器要满足气液传质过程两相传质和充分分离的要求，必须首先具备以下基本性能。
1.相际传质面积大、气液两相充分接触；
2.两相分离效果好；
3.气相和液相的通过能力大，单位体积设备的生产能力高；
4.操作弹性大，能够在较大的气液变化范围内文持稳定操作，容易控制，效率高；
5.流体流动阻力小，能量损失少；
6.结构简单、可靠，制造成本低；
7.易于安装、文修和清洗。
1.1.2 填料塔
填料塔是塔设备的其中一种。如图1.1。它是化工类企业中最常用的气、液传质设备之一, 在塔体内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触状况。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小、持液量小，操作弹性大等优点。此外，当塔径不是很大时，填料塔因为结构简单而造价便宜。由于可以采用瓷质填料，填料塔也更适合腐蚀性物性。填料塔也有一些不足的地方，比如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
图1.1 填料塔的结构
从塔填料来看, 塔填料是填料塔的核心构件，是气液两相进行热和质交换的场所，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料改进与更新的目的在于：改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要[2]。今后的发展方向是：一是不断开发和应用更简单、更高效的填料，即沿着理想填料的方向发展；二是各种不同种类的填料组成填料复合塔，或组成填料—塔板复合塔。