70m3液氯储罐课程设计.docx

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1、分子量 70.91黄绿色有刺激性气味的气体。密度：相对密度(水=1)1.47；相对密度(空气=1)2.48；稳定性：稳定； 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， 是一种猛烈的刺激性气体。它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。设计储存设备，首先必需满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢材的消耗量等等。而且液化气体必需考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的

2、体积会因温度的转变而变化，所以必需严格把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 。在总贮量小于500 m3 ，单罐容积小于 100 m3 时选用卧式贮罐比较经济。一、 设计参数确实定序项目数值单 位备注号1名 称液氯储罐表 1：设计参数表2用 途液氯储存站3最高工作压力1.4327MPa由介质温度确定4工作温度-20455公称容积V g6工称直径703000M3MM7装量系数( )V0.98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

3、高 工 作 压 力 的 1.051.1 倍 。 经 过 查我 们 取 设 计 压 力 为P = 1.11.4327 = 1.576MPad2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作状况下，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到达的最高温度;当元件金属温度低于 0时，其值不得高于元件金属可能到达的最高温度。所以设计温度选择为 50。3、主要元件材料的选择筒体材料的选择：a、 压力容器的选择：依据液氯的特性，查 GB150-1998 选择 16MnR。16MnR 是压力容器专用钢， 适用范围：用于介质具有确定腐蚀性,壁厚较大 8mm 的

4、压力容器。50时的许用应力s t = 170Mpa ,钢板标准 GB6645。b、钢管材料的选择：依据 JB/T4731,钢管的材料选用 20 钢，其许用应力s sa= 133MPa二、 压力容器构造设计1、 筒体和封头筒体的公称直径 D 有标准选择，而它的长度 L 可以依据容积要求来打算。i依据公式D 2 L = 70m3取 L4iDi= 3.5将 L = 3.5 代入得： D= 2943mm。圆整后， D 3000mmDiii承受标准椭圆封头，查标准 JB/T4746-2023钢制压力容器用封头中表 1，得公称直径DN=Di=3000mm ，深度 H 为 790mm，容积为 3.8170

5、m 3 。依据V+ V筒封= V 1.05g代入数据得： D 2 L + 2 3.8170 = 70 1.054i解得 L 9.320m取 L=9300mm筒筒L= 9300 = 3.1在 36 之间 。D3000gp V=筒D 2 L4 g筒= 65.7045m 3又 V+ 2V筒= 65.7045 + 2 3.817 = 73.3385m 3封所以计算容积为73.3385m3 ，工作容积为(73.3385 0.9) = 66.0047m 3（1） 筒体的厚度计算：由中径公式d =p Dci可得2s t f - pca、计算厚度： d =1.576 3000= 13.97mm ，2 1701

6、-1.576钢板厚度负偏差C1= 0 ，腐蚀余量C2= 4mm ，b、名义厚度： dn= 18mm 。c、有效厚度： de= d - C -Cn12= 18 - 4 = 14mmdP D（2） 椭圆的厚度计算：由封头厚度 =ci可得2d t f - 0.5Pca、计算厚度： d =1.576 3000= 14.04mm21701- 2 1.576钢板厚度负偏差C1= 0 ，腐蚀余量C2= 4mm ，b、名义厚度： dn= 18mmc、有效厚度： de2、压力确实定计算= d - C -Cn12= 18 - 4 = 14mma 、计算压力 P ： P =1.1P= 1.576MPacC工作b、液

7、柱静压力: P1=r gh = 1470 9.81 3.0 = 0.04326M PaP1/ P = 0.04326 /1.576 = 2.7% 5% ,故液柱静压力可以无视，即P = Pcd= 1.576MPac、水压试验： PT= 1.25Pds s t= 1.97MPa其中：s 为元件在常温下的许用应力；s t 为元件在设计温度下的许用应力。该容器需 100%探伤，所以取其焊接系数为f = 1.0 。3、 接收的选择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选择相对应的法兰及垫片。接收代号公称尺寸公称压力管口表

8、连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN80PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯进口管bDN80PN1.6MPaHG20592-1997MFM安全阀接口cDN500PN1.6MPaHG/T21523-2023MFM人孔dDN65PN1.6MPaHG20595-1997MFM空气进口管eDN65PN1.6MPaHG20595-1997MFM空气出口管fDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM压力表接口gDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM液位计接口hDN80PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯出口管4、 法兰的选择跟据管口公称直径选择相应

9、的法兰，1.6MPa 时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参数如下：法兰尺寸表钢管连接尺寸外径法兰螺栓孔螺栓螺栓B外径中心圆孔直孔数公称法法兰颈法兰兰厚N高通径螺纹度SHR度D直径 K径 L量 nThCBH253211585144M1216462.664406576185145184M1220922.9106488089200160188M16201103.2106505005307156503320M30234578111612905、 人孔的选择：依据 HGT 21523-2023 水平吊盖带颈平焊法兰人孔 构造及选材如图：人孔的构造人孔的选型凹凸面人孔的选材6、 液氯进出口管进口管管端成 45角

10、可使液流集中，避开成滴水，对卧式容器插2入深度为全高的 ，插入液体中对削减液面形成泡沫及稳定液面等都有3利。7、液面计及安全阀选择本次设计承受磁性液位计，一般型，压力等级为 1.6 Mpa。依据实际要求， 选用液位计的中心距为 2023 mm。标记 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2023-1.314 BF 321C。依据公称压力 PN=1.6 和适用介质，选择型号为 A41H-16C 的安全阀。留意：液位计接收、安全阀、空气进出口管、压力表接收高度均为 150mm8、垫片的选择参照 HG/T 2059220635-2023 钢制管法兰、垫片和紧固件，当压力等级1.6MPa 且有剧

11、毒介质时，选择缠绕垫片。具体数据如下表a、垫片构造图为：b、尺寸表为A 型和B 型垫片尺寸(mm)公称通径DN内环内径D1max内环厚度T12534内径 D243外径 D357厚度 T6573951092.51.880861061205005215495753.22.4缠绕垫8、 螺栓的选择参照 HG/T 2059220635-2023 钢制管法兰、垫片和紧固件标准为 HG20613-1997 钢制管法兰紧固件9、鞍座选型鞍座构造该卧式容器承受双鞍式支座，材料选用 Q235-A。1估算鞍座的负荷： 储罐总质量m = m+ 2m2+ m + m341m 筒体质量：m1= p DLdr = 3.1

12、4 3.0 9.31410-3 7.85103 = 687.707kg2m 单个封头的质量：查标准 JB/T4746-2023钢制压力容器用封头中表B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知， m2= 1405.4kgmrr3充液质量：水液氯，故 pm= r3液氯 V = 1470V = 1470 3.02 9.3 + 2 3.8170 = 107807.595kg 44m 附件质量：人孔质量为 225kg，其他接收质量总和估 100kg，补强圈质量参见JB/T4736-2023 为 20.7Kg 即m4= 225 +100 + 20.7 = 345.7kg综上所述：m = m1+ 2m2+ m +

13、 m34= 687.707 + 21405.4 +107807.595 + 345.7 = 111653.802kgG = mg = 111653.802 9.8 = 1094158.26N ,每个鞍座承受的重量为 G = 547079.130N = 547KN2由此查 JB4712.1-2023 容器支座，选取轻型，焊制为 A,包角为 120。，有垫板的鞍座。查 JB4712.1-2023 得鞍座构造尺寸如下表公称直径允许载荷Q鞍式支座构造尺寸mm底板腹板DNKN鞍座高度hl1bdd112lbbd弧长bde32334434031641010349066012120螺栓配置每增高间距l螺孔d2

14、螺纹孔长l鞍座质量kg100mm 增加的质量kg194028M2460462343000785250218036016垫板10筋板鞍座位置确实定通常取尺寸 A 不超过 0.2L 值，中国现行标准 JB 4731钢制卧式容器规定 A0.2L=0.2L+2h，A 最大不超过 0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。D由标准椭圆封头iD= 2,有h=H- i= 790 - 3000= 40mm2(H - h)44故 A 0.2( L + 2h) = 0.2(9300 + 2 40) = 1876 mmn 2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度具有局部的

15、加强作用。假设支座靠近封头，则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 还规定当满足 A0.2L 时，最好使 A0.5R mR= R+ dmi,即R=3000 +d n = 1509 mmA 0.5Rmm22= 0.51509 = 754.5mm，取 A=755mm综上有：A=755mm。10、焊接接头容器各受压元件的组装通常承受焊接。焊接接头是焊缝、融合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要局部。焊接接头的形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质量与容器的安全。回转壳体与封头的焊接接头承受对接接头接收与筒体的焊接接头坡口为50 5 .人孔处接收、补强圈的焊接承受角

16、焊，坡口为50 2 .焊接构造设计及焊条的选择综合考虑各种因素，针对本次设计储存的介质是高毒性介质，所以本次设计的壳体 A、B 类焊接接头应为 X 型的如图。而对于法兰与壳体、接收连接的接头， 应承受全焊透接头。对于人孔、补强圈与壳体的接头选用，构造如图：壳体与封头的焊接接收与筒体的焊接人孔处接收、补强圈的焊接人孔处接收、补强圈的焊接构造焊条型号及牌号(JB/T 4709-2023)接头母材焊条型号焊条牌号16MnR+16MnRE5016J50620 +16MnRE309-16A307Q235-A+16MnRE309-16A307四、补强圈设计1、补强设计方法判别依据 GB150，可不另行补强

17、的条件： 设计压力小于或等于 2.5Mpa。 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。 接收公称外径不大于 89mm 时。 接收厚度满足以下要求：2、补强确实定由于该储罐中有 DN=500mm 的 人孔需要补强。按 HG/T21523-2023,人孔为水平吊盖带颈平焊焊法兰人孔，凹凸面 MFM 型。开孔直径d = di+ 2C2= 500 + 2 4 = 508mmd Di = 3000 = 1500mm22承受等面积法进开放孔补强计算。接收材料选用 20r 钢，其许用应力s t= 133MPa依据 GB150-1998， A=dd + 2ddet(1- f )r其中

18、：壳体开孔处的计算厚度d = 13.97mm接收的有效厚度det= d- C - Cnt12= 8 - 4 = 4mm强度减弱系数 fs t=n= 133 = 0.782rs r1703、开孔所需补强面积为：A=dd + 2ddet(1- fr) = 50813.97+213.97 4 (1- 0.782)= 7121.12mm2管材确实定3、有效补强范围有效宽度 B 确实定，按 GB150 中式 8-7，得：B = 2d = 2 508 = 1016mm1B= d + 2d2n+ 2dnt= 508 + 2 18 + 2 8 = 560mmB = max(B , B ) = 1016mm12

19、4、有效高度确实定(1外侧有效高度h1确实定依据 GB150，得：ddnt508 8h ” =1= 63.75mmh ” = 接收实际外伸高度 = H11= 90mmh = min(h11”, h1”) = 63.75mm(2内侧有效高度h2确实定依据 GB150-1998，得：ddnth ” =2h ” = 02h= min(h22=508 8”, h2= 63.75mm”) = 0 实际内伸高度5 有效补强面积e依据 GB150，分别计算如下： A= A + A + A123筒体多余面积 A1A = (B - d )(d -d) - 2d (d -d)(1- f )1 eeter= (10

20、16- 508)(14-13.97) - 2(8 - 4) (14-13.97)(1- 0.782) = 15.19mm2接收的多余面积接收厚度：P D1.576 500d =ci= 2.98mmt2s t f - P21331-1.576nA = 2h (d2 1etc-d ) ftr+ 2h (d2et- C ) f2r= 2 63.75(4 - 2.98) 0.782 + 0 = 101.699mm23 焊缝金属截面积焊角取 6.0mmA = 132 62 2 = 36mm26、补强面积A = A + A + Ae123= 15.19 +101.699 + 36 = 152.889mm2

21、由于 Ae D ”，所以在有效补强范围。补强圈内径 d=534mm补强圈厚度： dA6968.231” = D ” 4= 22.772 mm- d ”840 - 534圆整取名义厚度为 24mm。五、 结论通过本次课程设计，我完成了容积为70m 3 的液氯储罐的设计，并承受SW6-1998 对其进展强度校核，最终形成合理的设计方案。在此次课程设计，我从毫无头绪，到一点一点查阅，理清设计思路，然后计算校核，如此反复，最终完成了课程设计。虽然在这个过程中，我不断的出错， 不断的校核计算，但通过改正错误，更加增加了我把学问运用到实际的力气，加深了对课本学问的理解。同时，通过使用国家压力容器标准、标准

22、进展设计，把握了液氯储罐设计的全过程；并且熬炼了查阅和综合分析文献资料的力气，进展设计方法和设计方案的可行性争论和论证。另外，在这次的设计中，培育了我设计的严谨性和团队合作的态度。信任会给以后的学习和工作带来很大的帮助。六、参考文献1 国家质量技术监视局，GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社，19982 国家质量技术监视局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求，2023，114 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社，20235 黄振仁、魏利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社，20236 国家医药治理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，19967 蔡纪宁主编，化工设备机械根底课程设计指导书，化学工业出版社，2023 年