液氯储罐设计(20立方米).doc
《液氯储罐设计(20立方米).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液氯储罐设计(20立方米).doc（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
理工大学
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
专业：
过程装备与控制工程
题目：
（20）M3液氯储罐设计
指导教师：
职称:
2012年月日
I
目录
课程设计任务书 I
目录 IV
一．设备总体尺寸的确定 -1-
1.1.储罐筒公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确定 -1-
1.2.1选用标准椭圆形 -1-
1.2.2确定EHA椭圆形封头内表面积及容积 -1-
1.2.3筒体长度确定 -1-
1.3.压力容器类型选择 -2-
1.3.1参数确定 -2-
1.3．材料的选择 -2-
1.3.1.初步选择 -2-
1.3.2壳体的材料选择，受压壳体的厚度设计及其校核 -2-
1.3.3水压试验 -3-
1.4.储罐的存储量 -4-
二、结构设计 -5-
2.1.人孔其法兰设计 -5-
2.1.1人孔结构设计 -5-
2.1.2人孔的补强计算 -6-
2.2．开孔接管位置设计 -7-
2.3．接管法兰设计 -9-
2.4.垫片的选择 -10-
2.5.连接件的选择 -11-
2.6.鞍座设计 -12-
2.6.1鞍座尺寸设计 -12-
2.6.2鞍座位置的确定：
-13-
2.7.总体设计 -13-
2.8焊接接头设计 -14-
三．强度校核 -15-
四．感想 -34-
参考文献 -35-
一．设备总体尺寸的确定
1.1.储罐筒公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确定
1.2.1选用标准椭圆形
1.2.2确定EHA椭圆形封头内表面积及容积
1）确定封头的大概直径
因为：
=20，长径比为3—6，取
设：
则：
，于是
2）选取EHA椭圆形封头的直径
将圆筒直径圆整为,得，则
解得，将其圆整为。
。
误差为：
;余量适中，合适。
选取的椭圆形封头为：
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积Ｖ封头/m3
2000
540
4.5873
1.1739
表1.1椭圆封头尺寸
1.2.3筒体长度确定
DN＝2000mm，取L＝6000mm
1.3.压力容器类型选择
温度℃
-20
20
40
50
饱和蒸汽压MPa
0.082
0.565
1.027
1.401
饱和液密度kg/L
1.528
1.406
1.342
1.307
表1.2液氯物理性质
1.3.1参数确定
（1）设计压力
温压力容器其容器内的物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，工作压力Pw取液氯t=50℃时的饱和蒸汽压（表压），查表得：
液氯50℃时的饱和蒸汽压为1.401MPa（绝压），则Pw=1.1×（1.401-0.1）=1.432MPa
设计压力
由于，所以此容器属于低压容器，又由于介质为高度危害，所以此类容器属于第三类容器。
根据《过程设备设计》，在容器设计选用零部件时，应选用设计压力相近且稍高一级的公称压力，故公称压力
（2）液柱静压力
由《某些无机物重要物理性质表》查得，液氯的密度为,太原地区的重力加速度为，则根据公式
，
可得
（3）焊接接头系数φ
本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以φ=1.0.
1.3．材料的选择
1.3.1.初步选择
纯液氯是高危害性的介质，但其腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,有因为使用温度为，根据《课程设计指导书》中钢板的使用条件，应选用Q245R或Q345R。
常用的有20R和16MnR两种。
如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。
所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
1.3.2壳体的材料选择，受压壳体的厚度设计及其校核
（1）Q245
设δ<16mm，σs=245MPa,[σ]t=133MPa
==10.58mm<16mm
=+C1+C2=12.88mm向上圆整至13mm
PT=1.25Pc=1.75MPa164.43MPa
0.9φσs=0.9×1×245MPa=220.5MPa>164.43MPa校验合格
（2）Q345
设δ<16mm，σs=345MPa,[σ]t=170MPa
==8.27mm<16mm
=+C1+C2=10.57mm向上圆整至12mm
=-C2-C2=9.7mm
PT=1.25Pc=1.79MPa
0.9φσs=0.9×1×345MPa=310.5MPa>202.02MPa校验合格
（3）Q245，Q345比较
1）耗材厚度越大，耗用量越大。
Q345厚度小，省材料，重量小，但Q345价格贵，由此看来，两者均可。
2）制造，运输，安装费用板厚小，重量少，则更经济
综合上述分析，选用Q345（16MnR）更合适
1.3.3水压试验
液体的温度不得低于5℃；
试验方法：
试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。
试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。
然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。
如有渗漏，修补后重新试验。
查表得：
16MnR：
20钢：
水压试验时的压力
（3.3）
水压试验的应力校核：
水压试验时的应力
（3.4）
水压试验时的许用应力为
16MnR：
20钢：
故筒体满足水压试验时的强度要求[1]。
1.4.储罐的存储量
由以上数据计算储罐的存储量：
可得：
二、结构设计
2.1.人孔其法兰设计
2.1.1人孔结构设计
图2.1人孔结构尺寸示意
本次设计压力为1.432MPa,根据《化工容器及设备简明设计手册》JB578-64，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。
人孔采用带颈对焊法兰法兰密封面形式为凹凸面（MFM），选择公称压力为2.5MPa，查表可得：
DN
dw×s
d
D
Di
H1
H2
450
480×12
456
660
600
378
115
b
b1
b2
A
B
L
d0
12
48
46
375
175
200
24
螺柱
螺母
螺柱
总质量
20个
40个
M33×2×165
245
表2.1人孔尺寸
材料选择：
零件名称
筒节
法兰
法兰盖
垫片
公称压力MPa
允许工作温度℃
材料类别及代号
16MnR
16MnR
16MnR
缠绕式垫片
2.5
-20~50
表2.2人孔选材
2.1.2人孔的补强计算
（1）圆筒开孔所需补强面积
为圆筒计算厚度
D为开孔直径d=450+22.25=454.5mm
A=8.27454.5=3758.7
（2）有效补强范围内的补强面积
1）人孔接管
人孔材料选择16MnR，在50℃时
2）
因为2d=2454.5=909mm
3）
所以需要补强。
（3）补强面积
（4）补强圈的厚度
根据DN=450mm，选择补强圈尺寸：
D’=760,d’=480;
2.2．开孔接管位置设计
由《化工工艺设计手册》查得常用介质流速推荐值：
液氯流速为0.8m/s，压缩空气的流速为12m/s,根据该数据设计个各接管尺寸：
（1）液氯进口管与法兰设计
取液氯进口管与筒体环焊缝距离为500mm，入筒体的长度为1500mm。
要求DN=50,取管伸出筒外长度150mm。
选材20钢。
（2）液氯出口管与法兰设计
按照无补强要求：
两管口中心线间距不得小于两孔直径之和的两倍，取间距为250mm。
要求 DN=50,取管伸出筒外长度150mm。
距筒体底部的长度为200mm。
液氨出口接管的PN为2.5MPa选用的材料为20钢。
（3）空气进口与空气出口设计
由实际要求得：
空气进口的DN为50mm,空气出口的DN为50mm
空气进口与空气出口间的距离为250mm，外伸高度为150mm，内伸高度为0；
同理可取等级压力为2.5MPa，空气进口的材料选用20钢。
（4）安全阀接口管及安全阀设计
安全阀接口管设计要求的公称通径为80mm,接口管伸出筒体外均为150mm,
取等级压力2.5MPa,选用材料20钢。
安全阀的选择：
1.弹簧微启封闭式高压安全阀
微启式安全阀的开启高度小于流道直径的1/4，通常为流道直径的1/40一1/20。
微启式安全阀的动作过程是比例作用式的，主要用于液体场合，有时也用于排放量很小的气体场合。
2.全封闭安全阀
全封闭式安全阀排气时，气体全部通过排气管排放，介质不能间外泄漏，主要用于介质为有毒。
易燃气体的容器。
随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。
封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般用于有毒和有腐蚀性的介质。
不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。
液氯为极度危险的有毒有腐蚀性的介质，故须采用封闭式排气阀。
根据公称压力PN=2.5和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。
设计参数：
容器外径D0
2024mm
超压限度Pd
1.827MPa
容器总长L
7080mm
液体汽化潜热q
219.81kJ/kg
容器受热面积Ar
48.45
经计算，安全泄放量为
最小泄放面积
故，安全阀直径为：
，取公称直径
安全阀设计如下：
公称直径DN
20mm
适用介质
液氯
材质
LCB
适用温度
-50—150℃
安全阀开启高度
全启式安全阀
结构形式
弹簧式
型号
A42H-25C
阀体构造
封闭式
表2.3安全阀尺寸
（5）压力表接管及压力表设计
根据设计要求得：
选用的公称通经为DN25mm
压力表接管伸出筒体长度为158mm
压力表接管的等级压力为2.5MPa选用的材料
压力表的选择：
根据《压力管道技术规定PGG13-2008》选择压力表型号为Y100B-25C
（6）液位计及液面计的选择
此容器选用磁性液位计，由于此储罐介质温度在太原地区随四季温度的变化而变化，最低-2
升级会员 