液氯储罐设计(20立方米).doc

1、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

2、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

3、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36，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容积封头/m320005404.58731.1739表1.1椭圆封头尺寸1.2.3筒体长度确定 DN2000 mm，取L6000 mm1.3.压力容器类型选择温度 -20204050饱和蒸汽压MPa0.0820.5651.0271.401饱和液密度kg/L1.5281.4061.

4、3421.307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

5、接头系数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=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16mm

6、，s=245MPa,t=133MPa =10.58mm164.43MPa 校验合格 （2）Q345 设16mm，s=345MPa,t=170MPa =8.27mm202.02MPa 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

7、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

8、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：DNdwsdDDiH1H245048012456660600378115bb1b2ABLd012484637517520024螺柱螺母螺柱总质量20个40个M332165245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16MnR16MnR16MnR缠绕式垫片2.5-2050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

9、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

10、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250 mm，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

11、，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D02024mm超压限度Pd1.827MPa容器总

12、长L7080mm液体汽化潜热q219.81kJ/kg容器受热面积Ar48.45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DN20mm适用介质液氯材质LCB适用温度-50150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