20M3液氯储罐设计说明书资料

20M³液氯储罐课程设计说明书学院：班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：I课程设计任务书课程设计要求及原始数据（资料）一：课程设计要求1)使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的过程。2)设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。3)工程图纸要求计算机绘图。4)独立完成。二：原始数据设计条件表序号项目数值备注1名称液氯储罐2用途液氯存储3最高工作压力（MPa）由介质温度确定4工作温度（℃）-20～455公称容积（Ｖｇ）20m36工作压力波动情况可不考虑7装量系数f0.98工作介质液氯9使用地点太原市（室外）课程设计主要内容1设备工艺设计；2设备结构设计；3设备强度计算与校核；4技术条件编制；5绘制设备总装配图；6编制设计说明书。学生应交出的设计文件（论文）2总装配一张（折合A1图纸一张）II摘要液氯：化学名称：液态氯分子式：Cl2，分子量：70.906性能：液氯为黄绿色液体，沸点-34.6℃，溶点-100.98℃，在常压下即气化成气体，吸入人体能严重中毒，有剧烈刺激作用和腐蚀性，在日光下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸，氯是很活泼的元素，可以和大多数元素(或化合物)起反应。液氯为黄绿色的油状液体，有毒，在15℃时比重为1.4256，在标准状况下，-34.6℃沸腾。在-101.5℃时凝固，如遇有水份对钢铁有强烈腐蚀性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。用途：液氯一般气化后使用，用途较为广泛，为强氧化剂，用于纺织、造纸工业的漂白，自来水的净化、消毒，镁及其它金属的炼制，制取农药、洗涤剂、塑料、橡胶、医药等各种含氯化合物。液氯属剧毒品，应储存在阴凉、通风的库房中，专库专储。切勿与易燃物，易爆物及氨气共储或拼车运输。III目录课程设计任务书.......................................................I摘要......................................................................II1．设备总体尺寸的确定......................................错误!未定义书签。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..............-1-1.1.1选用标准椭圆形....................................................IV1.1.2确定EHA椭圆形封头内表面积及容积和筒体长度的确定..................IV1.2.压力容器类型选择......................................................V1.2.1参数确定...........................................................V1.3.材料的选择..........................................................VII1.3.1初步选择..........................................................VI1.3.2壳体的材料选择，受压壳体的厚度设计及其校核........................VI1.3.3水压试验..........................................................VI2、结构设计................................................错误!未定义书签。2.1.设计条件.............................................................IX2.2人孔及法兰设计.......................................................IX2.1.2人孔结构及补强设计.................................错误!未定义书签。2.3开孔接管位置设计......................................................X2.4接管法兰设计........................................................XII2.5鞍座设计..............................................错误!未定义书签。2.5.1鞍座尺寸设计及位置确定...........................................XII2.5.2鞍座位置确定.......................................错误!未定义书签。2.6液面计的选择.........................................................XV2.7.焊接接头设计.........................................................XV3．强度校核...........................................................XVIII四．结束语.................................................错误!未定义书签。参考文献...............................................................XXXVIIV1液氯储罐的工艺设计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V=203m，长径比为3—6，取L/D=4则L=4D则：LDVi41，于是mmVDi19003431.1.1选用标准椭圆形1.1.2确定EHA椭圆形封头内表面积及容积和筒体长度的确定选取EHA椭圆形封头的直径将圆筒直径圆整为mmDN1900,得39687.0mV封头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/m319005004.06240.9687表1.1椭圆封头尺寸筒体长度确定筒封头理筒体（实）LDNVVV249687.02202解得：mmL6374实将其圆整为：mmL6500实32220.360.968726.50.2424mVLDNV封头实实）（V误差为：%5%1.8理理实VVV综上取：DN＝1900mm，取L＝6500mm储罐的存储量由以上数据计算储罐的存储量：VT=50℃kgV468.23949130736.209.0T=-20℃kgV072.27999152836.209.0取：kgV072.279991.2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/L1.5281.4061.3421.307表1.2液氯物理性质1.2.1参数确定（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）=1.436MPa设计压力MPaPPwc463.1max由于MPaPcMPa6.11.0，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MPaPN5.2（2）液柱静压力液氯的密度为3/1307mkg,太原地区的重力加速度为2/10smkgg，则根据公式MPagDPi021.021010307.13静，可得MPa021.0静P（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.VI1.3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。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，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选材：Q345R设3δ16mm，σs=345MPa,[σ]t=189MPaPcDiPct][2=463.1118921900463.1=7.38mm16mmn=d+C1+C2=9.68mm向上圆整至10mm最小厚度校核：对于碳素钢、低合金钢，最小厚度不小于3mm，取3mm。mmmmCn382102min满足要求Mpapt83.1463.125.125.1pT69.2267.72)7.71900(83.12)(eeiTTDPMPa0.9φσs=0.9×1×345MPa=310.5MPa226.69MPa校验合格三.封头材料选择，受压壳体的厚度设计选材：Q345设3δ16mm，σs=345MPa,[σ]t=189MPaPcDiPct5.0][2=463.15.0118921900463.1x=7.36mmn=d+C1+C2=9.66mm向上圆整至10mm最小厚度校核：对于碳素钢、低合金钢，最小厚度不小于3mm，取3mm。mmmmCn382102min满足要求1.3.3水压试验试验方法：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VII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：189;189水压试验时的压力Mpapt83.1463.125.125.1pT水压试验的应力校核：水压试验时的应力MPapeei765.1743.2103.210190083.12DTT水压试验时的许用应力为16MnR：Mpas5.31034500.19.09.0Ts9.0，所以满足要求2机械设计2.1设计条件表2-1结构设计条件表项目数值备注工作介质液氯工作压力（MPa）1.330设计压力（MPa）1.463工作温度（℃）50由介质温度确定工设计温度（℃）50公称容积（Ｖｇ）20计算容积（Ｖ计）22可不考虑工作容积（Ｖ工）19.8装量系数f液氯介质密度(t/m3)1307材质保温要求无保冷措施其他要求表2-2管口表VIII符号ITEM公称尺寸N.SIZE公称压力PN连接标准CONNECT.STD法兰型式TYPE密封面形式FACING用途或名称SERVICE设备中心线至法兰面距离/mmh252.