2022年的液氯储罐课程设计说明书.docx

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1、精品学习资源一、绪论1、任务说明设计一个容积为15的液氯储罐，采纳常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度运算的设计次序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采纳SW6-1998对其进行强度校核，最终形成合理的设计方案；2、 液氯1.47 ；相对密度 空气 =12.48 ； 稳固性：稳固；危急标记： 6 有毒气体 ；在工业上，液氯是一种很有用的化学物质；氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等；但由于液氯属高毒性，

2、是一种剧烈的刺激性气体；它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的储备、运输都是一个值得深思的问题；设计储存设备，第一必需满意各种给定的工艺要求，考虑储备介质的性质、容量、钢材的耗费量等等；而且液化气体必需考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度的转变而变化，所以必需严格掌握储罐的充装量指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积）；目前我国普遍采纳常温压力贮罐一般有两种形式：球形贮罐和圆筒形贮罐；由于圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装费用少，但金属耗量大占地面积大，所以在总贮量小于500，单罐容积小于100时选用卧式贮罐比较经济；欢迎下载精品学习资源二、设计参数的确定表1：

3、设计参数表序号1项目名称数值单 位备注液氯储罐2用途液氯储存站3最高工作压力1.414MPa由介质温度确定4工作温度-20 455公称容积 0.98工作介质液氯 高度危害）9使用地点室内10工作介质液氯11其它要求100%无损检测1、 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.051.1倍；经过查我们取设计压力为1.62 Mpa；2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情形下，设定元件的金属温度；当元件金属温度不低于0时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0时，其值不得高于元件金属可能达

4、到的最高温度；所以设计温度挑选为50；3、主要元件材料的挑选筒体材料的挑选：依据液氯的特性，查GB150-1998 挑选 16MnR； 16MnR是压力容器专用钢，适用范畴：用于介质具有 肯定腐蚀性 , 壁厚较大 取 L/D=4将 L/D=4 代入得：m；圆整后，采 用 标 准 椭 圆 封 头 ， 查 标 准 JB/T4746-2002 钢 制 压 力 容 器 用 封 头 中 表 1 ， 得 公 称 直 径，封头深度 H=450mm，容积为 0.6999；依据欢迎下载精品学习资源得, 圆整得mm在 36 之间所以运算容积为 15.6998，工作容积为 15.69980.9=14.13运算压力：

5、 液柱静压力 :,故液柱静压力可以忽视，即该容器需 100%探伤，所以取其焊接系数为；由 中 径 公 式可 得 筒 体 的 计 算 厚 度 7.925mm， 钢 板 厚 度 负 偏 差， 腐 蚀 余 量，故筒体的名义厚度为；由椭圆厚度运算公式可得腐蚀裕度，钢板负偏差，圆整后取名义厚度有效厚度2、接管、法兰、垫片和螺栓的挑选液氯储罐要开设液氯进口管、安全阀口、人孔、空气进口管、空气出口管、压力表接口、液位计接口、液氯出口管，并依据各接口的大小挑选相对应的法兰及垫片；表 2：接管法兰数据表液氯进口公称直径50钢管外径57法兰外径165法兰厚度20D266D3垫片84D4107T4.5T13管 安全

6、阀100108235241201401684.53人孔400426620384464785144.53空气进口50571652066841074.53管空气出口50571652066841074.53管压力表接101490142436464.53口液位计接3238140184965824.53欢迎下载精品学习资源口液氯出口管50571652066841074.53欢迎下载精品学习资源跟据管口公称直径挑选相应的法兰，2.5MPa 时选用带颈对焊法兰，主要参数如下：欢迎下载精品学习资源表 3：法兰数据表钢管外径连接尺寸公称B法兰外螺栓孔中螺栓螺栓孔螺纹通径径D心圆直径K孔直径 L数量nTh法兰颈法

7、兰NSHR法兰厚度高度CBH欢迎下载精品学习资源10149060144M1214282.333353238140100184M1618563.665425057165125184M16207448548100108235190228M20241346.3126653、补强圈设计依据 GB150，当设计压力小于或等于2.5Mpa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的 2.5倍，且接管公称外径不大于89mm时，接管厚度满意要求，不另行补强，故该储罐中有DN=400mm的人孔和 DN=100的安全阀孔需要补强；补强设计方法判别按 HG/T 21518-2005,选用水平吊盖带颈对

8、焊法兰人孔；开孔直径采纳等面积法进行开孔补强运算； 接管材料选用 20 号钢，其许用应力依据 GB150-1998，其中：壳体开孔处的运算厚度接管的有效厚度强度减弱系数所以开孔所需补强面积为有效补强范畴有效宽度 B 的确定按 GB150中式 8-7 ，得：欢迎下载精品学习资源有效高度的确定1 ）外侧有效高度的确定依据 GB150，得：2 ）内侧有效高度的确定依据 GB150-1998，得：有效补强面积依据 GB150，分别运算如下：筒体余外面积接管的余外面积接管厚度：焊缝金属截面积焊角取 6.0mm补强面积由于，所以开孔需另行补强所需另行补强面积：补强圈设计：依据DN400 取补强圈外径D=6

9、80mm ；由于 BD，所以在有效补强范畴；补强圈内径d=428mm补强圈厚度：圆整取名义厚度为18mm欢迎下载精品学习资源同理可得安全阀的补强圈厚度6mm，外径 190mm4、鞍座选型鞍座结构该卧式容器采纳双鞍式支座，材料选用Q235-B；估算鞍座的负荷：储罐总质量筒体质量：单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002 钢制压力容器用封头中表B.2 EHA椭圆形封头质量，可知，充液质量：，故附件质量：人孔质量为300kg，其他接管质量总和估100kg ，即综上所述，G=mg=263.51kN,每个鞍座承担的重量为131.75N由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI

10、, 包角为120，有垫板的鞍座；查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表4：表 4：鞍式支座结构尺寸 单位： mm欢迎下载精品学习资源公称直径DN17001200277欢迎下载精品学习资源答应载荷Q/kN278200170底板筋板鞍座高度h25012230腹板123208螺栓间距1040垫板8垫板e40鞍座位置的确定通常取尺寸 A 不超过 0.2L 值，中国现行标准JB 4731 钢制卧式容器规定A 0.2L=0.2L+2h ）， A 最大不超过 0.25L. 否就由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大；由标准椭圆封头故由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢

11、度具有局部的加强作用；如支座靠近封头，就可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用；因此，JB 4731 仍规定当满意 A欢迎下载精品学习资源0.2 L 时，最好使 A 0.5R m 板材 试验温度许用应力170.00MPa设计温度许用应力t170.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数1.00欢迎下载精品学习资源运算厚度厚度及重量运算mm= 8.26欢迎下载精品学习资源有效厚度e = n - C1- C2=8.00mm名义厚度n =10.00mm欢迎下载精品学习资源重量2656.70Kg压力试验时应力校核欢迎下载精品

12、学习资源压力试验类型气压试验试验压力值PT = 1.15P= 2.0250或由用户输入 MPa欢迎下载精品学习资源压力试验答应通过的应力水平T试验压力下圆筒的应力T0.80s =276.00MPaMPaT = 216.17欢迎下载精品学习资源校核条件TT校核结果合格最大答应工作压力压力及应力运算MPa欢迎下载精品学习资源设计温度下运算应力Pw= 1.59251t = 165.55MPa欢迎下载精品学习资源t170.00MPa校核条件t t结论合格内压椭圆封头校核运算单位全国化工设备设计技术中心站运算条件椭圆封头简图运算压力 Pc1.62MPa设计温度 t50.00C内径 Di1700.00mm

13、曲面高度hi425.00mm材料16MnR 正火 板材 试验温度许用应力163.00MPa设计温度许用应力t163.00MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量运算外形系数K = 1.0000运算厚度mm= 16.52有效厚度e = n - C1- C2=17.00mm最小厚度min = 3.60mm名义厚度n =19.00mm结论满意最小厚度要求欢迎下载精品学习资源重量462.88Kg压力运算欢迎下载精品学习资源最大答应工作压力 Pw = 2.30102MPa欢迎下载精品学习资源结论合格右封头运算运算条件运算单位全国化工设备设计技术中心站椭圆

14、封头简图运算压力Pc1.64MPa设计温度t50.00C内径 Di1700.00mm曲面高度hi425.00mm材料16MnR 正火 板材 试验温度许用应力170.00MPa设计温度许用应力t170.00MPa钢板负偏差 C10.00mm腐蚀裕量 C22.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量运算欢迎下载精品学习资源外形系数运算厚度K = 1.0000mm= 7.84欢迎下载精品学习资源有效厚度e = n - C1- C2=8.00mm最小厚度min = 2.55mm名义厚度n =10.00mm结论满意最小厚度要求重量251.62Kg压力运算欢迎下载精品学习资源最大答应工作压力 Pw = 1.

15、59624MPa欢迎下载精品学习资源结论合格欢迎下载精品学习资源卧式容器 鞍座材料16MnRt圆筒材料常温许用应力170MPa 圆筒材料设计温度下许用应力170MPa 圆筒材料常温屈服点345MPa鞍座材料许用应力 sa170MPa3工作时物料密度1470kg/m3欢迎下载精品学习资源液压试验介质密度1000kg/m欢迎下载精品学习资源圆筒内直径Di1700mm圆筒名义厚度10mm圆筒厚度附加量2mm10mmCh2mm6350mm圆筒焊接接头系数1封头名义厚度 封头厚度附加量两封头切线间距离鞍座垫板名义厚度12mm鞍座垫板有效厚度12mm鞍座轴向宽度b200mm鞍座包角 120鞍座底板中心至封

16、头切线距离A445mm封头曲面高度425mm试验压力pT2.025MPa鞍座高度H250mm2腹板与筋板 小端 组合截面积44672mm1.14417e+06mm3腹板与筋板 小端组合截面断面系数地震烈度0配管轴向分力0N圆筒平均半径855mm欢迎下载精品学习资源物料充装系数0.85支座反力运算圆 筒 质 量 两 切 线kg2677.87欢迎下载精品学习资源间封 头 质 量 曲 面 部分248.823kg欢迎下载精品学习资源附件质量400kg3封头容积 曲面部分 6.4311e+08mm3容器容积 两切线间 V = 1.56995e+10mm欢迎下载精品学习资源容器内充液质量工作时 ,1961

17、6.5kg压力试验时 ,= 15699.5欢迎下载精品学习资源耐热层质量0kg工作时 ,23192总质量kg压力试验时 ,19275单位长度载荷N/mm32.900227.3435支座反力11378094563N113780筒体弯矩运算工作时欢迎下载精品学习资源圆筒中间处截面上的弯矩支座处横截面弯矩= 1.19722e+08压力试验= 9.95018e+07工作时-2.87863e+06压力试验N mmN mm欢迎下载精品学习资源系数运算-2.39244e+06K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0148356K6=K7=K8=

18、K9=0.203522C4=C5=筒体轴向应力运算欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源操作状态93.088488.0384MPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源轴向应力运算水压试验状态-6.51964-0.814979-5.41575-0.677333MPaMPa欢迎下载精品学习资源113.629109.432欢迎下载精品学习资源依据圆筒材料查 GB150 图 6-3 6-100.000884706欢迎下载精品学习资源许用压缩应力B =117.436MPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源应117.436力117.436校核170合格|,|117.436 合格|,|117.4

19、36 合格T2 ,T3 15.3727MPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源时应力校核圆筒中： 封头中：封头椭圆形封头 ,碟形封头 ,半球形封头 ,MPaMPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源圆筒 = 0.8 t =136封头MPa欢迎下载精品学习资源圆筒 , =136合格封头 ,h h =MPa欢迎下载精品学习资源鞍座处圆筒周向应力圆筒的有效宽度344.247mm在横截面最欢迎下载精品学习资源无 无垫加 板或强 垫板圈 不起圆 加强低点处-3.14099MPaL/R m 8 时,MPa在鞍座欢迎下载精品学习资源筒 作用时边角处L/Rm8 时,-52.9438MPa欢迎下载精品

20、学习资源欢迎下载精品学习资源横 截 面 最 低点 处 的 周 向应力垫板 鞍座边角处起加 的周向应力强作用时无鞍座垫板边缘处圆筒中加的周向应力强鞍座垫板宽度；鞍座垫板包角L/Rm 8 时,L/R m8 时,L/Rm 8 时,L/R m8 时,MPaMPaMPaMPaMPa欢迎下载精品学习资源t|5| 圈= 170合格t欢迎下载精品学习资源应力校核|6 | 1.25= 212.5合格MPa欢迎下载精品学习资源t筒|6 |1.25= 212.5加强圈参数加强圈材料 ,体e =mmd =mm加强圈数量 , n =个组合总截面积 , A0 =mm2组合截面总惯性矩 , I0 =mm4设计温度下许用应力

21、MPa在鞍座边角处圆筒的周向应力：欢迎下载精品学习资源加强圈位于鞍座平面上MPa欢迎下载精品学习资源在鞍座边角处，加强圈内缘或外缘表面的周向应力：MPa有 加强圈靠近鞍座横截面最低点的周向应力欢迎下载精品学习资源加无垫板时， 或垫板不起加强作用）强圈圆MPa采纳垫板时， 垫板起加强作用）筒在横截上靠近水平中心线的周向应力：MPa欢迎下载精品学习资源在横截上靠近水平中心线处，不与筒壁相接的加强圈内缘或外缘表面的周向应力：MPa欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源加强圈鞍座边角处L/R m 8 时,L/R m8 时,无垫板或垫板不起加强作用无垫板或垫板不起加强作用MPaMPa欢迎下载精品学习资

22、源靠点处的周向近应力鞍座L/R m 8 时,L/R m8 时,采纳垫板时， 垫板起加强作用）采纳垫板时， 垫板起加强作用）t|5 | =合格tMPaMPa欢迎下载精品学习资源应力校核|6 | 1.25=欢迎下载精品学习资源鞍座应力运算|8 | 1.25 R=欢迎下载精品学习资源水平分力23156.7N欢迎下载精品学习资源运算高度mm250欢迎下载精品学习资源鞍座腹板厚度mm12欢迎下载精品学习资源鞍座垫板实际宽腹度板 鞍座垫板有效宽200mm mm欢迎下载精品学习资源水度200平无垫板或垫板不起加强作用 ,应欢迎下载精品学习资源力腹板水平应力7.71889垫板起加强作用,MPa欢迎下载精品学习

23、资源应力判定MPa9 sa= 113.333合格腹由地震、配管轴向水平分力引起的支座轴向弯曲强度运算板圆筒中心至基础表面距离1110mm欢迎下载精品学习资源与筋轴向力N板组合时,MPa截面轴时向弯MPa曲应力由圆筒温差引起的轴向力NMPa应力判定sa板材欢迎下载精品学习资源壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 D i1700mm壳体开孔处名义厚度 n12mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力 tMPa接管实际外伸长度120mm接管实际内伸长度0mm接管材料20GB8163接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量0mm补强圈材料名称欢迎下载精品学习资源凸形封头开孔

24、中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm欢迎下载精品学习资源t接管厚度负偏差 C1tmm补强圈厚度负偏差C1rmm欢迎下载精品学习资源接管材料许用应力 tMPa补强圈许用应力 开孔补强运算MPa欢迎下载精品学习资源壳体运算厚度 mm接管运算厚度 tmm补强圈强度减弱系数frr接管材料强度减弱系数fr欢迎下载精品学习资源mm补强区有效宽度BmmAmm mm2接管有效内伸长度壳体余外金属面积h2 A1mm mm 2开孔直径 d接管有效外伸长度h1开孔减弱所需的补强面积接管余外金属面积A2mm2补强区内的焊缝面积 A3mm 2A1+A2+A3= mm 2补强圈面积 A4mm 2A-A1+

25、A2+A3mm 2结论 :依据 GB150第 8.3 节的规定 , 本开孔可不另行补强；开孔补强运算运算单位全国化工设备设计技术中心站接管 :b,323.5运算方法 : GB150-199等8面积补强法,单孔设计条件简图运算压力 pc1.645MPa欢迎下载精品学习资源壳体材料 名称及类型设计温度50壳体型式圆形筒体16MnR正火 板材欢迎下载精品学习资源壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 D i1700mm壳体开孔处名义厚度 n12mm壳体厚度负偏差 C1mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力 tMPa接管实际外伸长度120mm接管实际内伸长度0mm接管材料20g接管焊接接头系数1名称

26、及类型管材接管腐蚀裕量0mm补强圈材料名称正火欢迎下载精品学习资源凸形封头开孔中心至封头轴线的距离mm补强圈外径mm补强圈厚度mm欢迎下载精品学习资源t接管厚度负偏差 C1tmm补强圈厚度负偏差C1rmm欢迎下载精品学习资源接管材料许用应力 tMPa补强圈许用应力 开孔补强运算MPa欢迎下载精品学习资源壳体运算厚度 mm接管运算厚度 tmm补强圈强度减弱系数frr接管材料强度减弱系数fr开孔直径 dmm补强区有效宽度Bmmmm接管有效内伸长度h2mmAmm2壳体余外金属面积A1mm 2mm2补强区内的焊缝面积A3mm 2接管有效外伸长度h1 开孔减弱所需的补强面积接管余外金属面积A22A1+A

27、2+A3= mm补强圈面积 A4mm 2A-A1+A2+A3mm 2结论 :依据 GB150第 8.3 节的规定 , 本开孔可不另行补强；欢迎下载精品学习资源开孔补强运算运算单位全国化工设备设计技术中心站接管 :c,1004运算方法 : GB150-199等8面积补强法,单孔设计条件简图运算压力 pc1.645MPa欢迎下载精品学习资源壳体材料 名称及类型设计温度50壳体型式圆形筒体16MnR正火 板材欢迎下载精品学习资源壳体开孔处焊接接头系数1壳体内直径 D i1700mm壳体开孔处名义厚度 n12mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力 t170MPa接管实际

28、外伸长度120mm接管实际内伸长度0mm接管材料20g 正火接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量0mm补强圈材料名称16MnR热轧 补强圈外径190mm补强圈厚度6mm凸形封头开孔中心至mm封头轴线的距离t接管厚度负偏差 C1t0.5mm补强圈厚度负偏差C1r0mm欢迎下载精品学习资源接管材料许用应力 t137MPa补强圈许用应力 开孔补强运算170MPa欢迎下载精品学习资源8.262mm接管运算厚度 t0.556mmfrr1接管材料强度减弱系数fr0.806壳体运算厚度 补强圈强度减弱系数开孔直径 d93mm补强区有效宽度 B186mm接管有效外伸长度h119.29mm接管有效内伸长

29、度h20mm开孔减弱所需的补强面积A779.6mm2壳体余外金属面积A1159.2mm 2接管余外金属面积A291.53mm2补强区内的焊缝面积 A316mm 2A1+A2+A3=266.8 mm2 ，小于 A，需另加补强；补强圈面积 A4516mm 2A-A1+A2+A3512.9mm 2结论 :补强满意要求；开孔补强运算运算单位全国化工设备设计技术中心站接管 :d,40013运算方法 : GB150-199等8面积补强法,单孔设计条件简图运算压力 pc1.645MPa欢迎下载精品学习资源壳体材料 名称及类型设计温度50壳体型式圆形筒体16MnR正火 板材欢迎下载精品学习资源壳体开孔处焊接接

30、头系数1壳体内直径 D i1700mm欢迎下载精品学习资源壳体开孔处名义厚度n12mm壳体厚度负偏差 C10mm壳体腐蚀裕量 C22mm壳体材料许用应力 t170MPa接管实际外伸长度300mm接管实际内伸长度0mm接管材料20g 正火接管焊接接头系数1名称及类型管材接管腐蚀裕量0mm补强圈材料名称16MnR热轧 欢迎下载精品学习资源凸形封头开孔中心至封头轴线的距离接管厚度负偏差 C1t接管材料许用应力 t开孔补强运算680mmmm补强圈外径补强圈厚度1.625mm补强圈厚度负偏差137MPa补强圈许用应力 18mmtC1r0mm163MPa欢迎下载精品学习资源壳体运算厚度 8.262mm接管

31、运算厚度 t2.258mm补强圈强度减弱系数frr0.959接管材料强度减弱系数fr0.806开孔直径 d377.2mm补强区有效宽度B754.5mm70.03mm接管有效内伸长度h20mmA3154mm2壳体余外金属面积A1647.8mm 2接管有效外伸长度h1开孔减弱所需的补强面积补强区内的焊缝面积A364mm 2A-A1+A2+A31413mm 2接管余外金属面积 A21029 mm2 A1+A2+A3=1741 mm2 ，小于 A，需另加补强；补强圈面积 A44832mm 2结论 :补强满意要求；窄面整体或带颈松式 法兰运算运算单位全国化工设备设计技术中心站设计条件简图设计压力 p1.645