25立方米液氯压力储罐课程设计说明书-15年

化工设备机械基础课程设计说明书SPECIFICATION25m3液氨储罐设计学院：***班级：***姓名:***学号:***指导教师:***完成时间:2015.1.22-1-目录任务书………………………………………………………………第一章工艺设计1.1存储量…………………………………………………1.2设备的选型及轮廓尺寸………………………………第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计材料的选择…………………………………………筒体壁厚的设计计算………………………………封头壁厚的设计计算………………………………2.1.2接管及接管法兰设计接管尺寸选择………………………………………管口表及连接标准…………………………………接管法兰的选择……………………………………垫片的选择…………………………………………紧固件的选择………………………………………2.1.3人孔的结构设计密封面的选择………………………………………人孔的设计…………………………………………2.1.4核算开孔补强……………………………………2.1.5支座的设计-2-支座的选择……………………………………………2.1.6液面计及安全阀选择2.1.7总体布局2.1.8焊接接头设计2.2强度校核参考文献-3-任务书25立方米液氯储罐设计课程设计要求及原始数据（资料）一、课程设计要求：1、按照国家压力容器设计标准，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：序号项目数值备注1名称液氯储罐2用途液氯储存站3最高工作压力1.6由介质温度确定4工作温度5公称容积256工作压力波动情况可不考虑7装量系数8工作介质液氯（高度危害）9使用地点太原市，室内-4-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4、技术条件编制5、绘制设备总装配图6、编制设计说明书应交出的设计文件（论文）：1、设计说明书一份2、总装配图一张（折合A1图纸一张）-5-摘要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，沸点为-34.6℃，凝固点为-101.5℃。在水分存在下对钢铁有强烈腐蚀性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、防止、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；槽车罐装，净重25吨左右/罐。贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。项目指标一等品二等品氯含量，%≥99.899.699.6水份含量，%≤0.0150.0300.040技术指标：GB-T5138-1996危害特性：液氯不会燃烧，但可助燃。一般可燃物大都能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。氯气能与许多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氨、燃料气、烃类、氢气、金属粉末等猛烈反应发生爆炸或生成爆炸性物质。它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用。-6-第一章工艺设计1.1存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量tVW式中：W——储存量，t；——装载系数；V——压力容器容积；t——设计温度下的饱和溶液的密度，3mt；根据设计条件tVW=tt9975.33511.1259.01.2设备的选型及轮廓尺寸查表《容器参数》可得：筒体的公称直径2200iDmm,长度5800Lmm，计算体积3=25.7Vm计选用EHA椭圆封头，查《EHA椭圆形封头内表面积及容积表》可得：深度590Hmm，内表面积25.5229Am，容积31.5459Vm封第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计.材料的选择常见的压力容器用碳素钢和低合金钢钢板有Q245，Q345R，-7-Q370R等；无缝钢管材料有10，20,nM16等。考虑到该容器的内径为2100mm，所以选用筒体由钢板卷制而成，由于低合金钢有较高的强度，良好的塑性，价格相对较低，所以选用Q345R。.筒体壁厚设计计算I.设计压力液氯储罐的工作温度-20℃——50℃，故选取设计温度t=50℃，由本次的《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，该温度下液氯的绝对饱和蒸汽压为1.430MPa。由于通常的设计压力在没有说明的情况下，均指表压在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.05——1.10倍，所以安全阀的开启压力为，(1.05~1.10)1.5015bwpp，因为bpp≥,所以1.6pMPa，公称压力选1.6MPa。II.液柱静压力由《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，液氯的密度为1511㎏／3m，内径2100mm由《各地区重力加速度表》查的太原地区的29.79684/gms，则根据公式ipgD静可a0414.0MPP静III.计算压力cp因为%5%8.2PP静，所以可忽略静压力的影响。即1.6cppMPaIV.设计温度下材料的许用应力tt为C。～5020，假设筒体厚度为mm163～，由《材料许用应力表》可得RQ345的MPat189V.焊接接头系数-8-本次液氯储罐的设计采用双面对接焊的全焊透对接接头，局部无损检测，所以=0.85。VI.内压容器的计算厚度根据内压容器的计算厚度公式【2】：。1.6220011.0121890.851.62citcpDmmp取腐蚀裕量24mmC，所以设计厚度215.01dCmm。由于GB713《锅炉和压力容器用钢钢板》和GB3513《低温压力容器用低合金钢板》中列举的锅炉和压力容器专用钢板的厚允许偏差按GB/T709中的B类要求，即厚度负偏差mmC3.01。另外取负偏差mmC3.01，所以名义厚度115.30dCmm，经过圆整后为16mm,在mm163～之间，故假设是成立的。.封头壁厚的设计计算标准椭圆形封头的计算厚度根据标准椭圆形封头的计算厚度公式：1.6220010.9821890.850.51.620.5citcpDmmp取腐蚀裕量24Cmm，n经过圆整后为16mm.可见标准椭圆形封头与筒体等厚2.1.2接管及接管法兰设计1，本次设计所用的接管的尺寸表如下所示：-9-公称尺寸外径壁厚ontd用途或名称理论质量/kgmDN8089×5液氯进口管10.36DN8089×5排气管10.36DN100108×5备用口12.70DN8089×5液氯出口管10.36DN8089×5安全阀接口10.36DN8089×5放净口10.36DN2025×5液位计接口3.33DN2532×5压力计口3.332,本次设计所用的接管及管口表如下表2管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称ADN80HG20595-2009FM液氯进口管BDN80HG20595-2009FM排气管EDN100HG20595-2009FM备用口PIDN80HG20595-2009FM液氯出口管SVDN80HG20595-2009FM安全阀接口CDN80HG20595-2009FM放净口DDN25HG20595-2009FM压力计口LGDN20HG20595-2009FM液位计接口3接管法兰的选泽查《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》HG-20660-2000得：液氯的毒性为高等危害，故采用带颈对焊法兰，密封面为凹凸面，带加强环的缠绕式垫片和专用级紧固件结合。根据设计压力为1.6pMPa，操作温度为—20~50℃，故采用锻件，材料选Q345R，类别为1C1，由于设计压力为1.6pMPa，查《中华人民共和国化工行业标准.》HG/T20592-2009得，PN16材料Q345R为的钢制管法兰材料的最大允许工作压力16.0bar,因此该法兰的公称压力为PN16，由于PN≤25,但介质有毒，所以采用专用级全螺纹螺柱和型六角螺母接管的法兰结构如下：-10-表3接管法兰结构尺寸表【3序号名称或用途公称直径DN钢管外径1A法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量(Kg)NS1HRBBA液氯进口管8089200160188M16241053.2128585.0B排气管8089200160188M16241053.2128585.0E备用口100108235190228M20241343.6128656.5PI液氯出口管8089200160188M16241053.2128585.0SV安全阀接口8089200160188M16241053.2128585.0C放净口8089200160188M16241053.2128585.0D压力计口253211585144M1218462.664401.0LG液位计接口203211585144M1218462.664401.0-11-表5接管法兰标记名称法兰标记液氯进口管法兰HG20595法兰WN50（B）-16FM20液氯出口管法兰排气管HG20595法兰WN25（B）-16FM20压力计备用口液面计接管法兰HG20595法兰WN25(B)-16FM20安全阀接管法兰2.1.3人孔的结构设计①.密封面的选择由于本次设计的介质是高度危害的，所以本次设计采用凹凸法兰密封面（MFM）。②.人孔的设计本次设计的储罐设计压力为1.6MPa，根据20052153521514/～THG《钢制人孔和手孔》【3】，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。该人孔标记为：人孔CMMFMS35ⅢB5.2450200521518/THG图3.1人孔结构示意图-12-表3.1人孔结构尺寸【3】密封面型式公称压力PN公称直径DNdwSdDD1H1H2bMFM2.54504801245667060025012142b1b2ABLd0螺柱螺母螺柱总质量数量直径长度4146375175250242040M332165245-13-2.1.4人孔的开孔补强计算按照GB150壳体开孔满足以下要求时，可不另行1，设计压力小于等于2.5MPa；2，两相邻开孔中心的间距应不小于两孔直径之和的两倍；3，接管的公称外径小于等于89mm；4，接管厚度满足下表：接管外径/mm253238454857657689最小壁厚/mm3.54566由于除人孔和备用口外，其他接管的外径均小于89mm，故我们需要对人孔和备用口进行开孔补强。GB150采用等面积补强.。查表《补强圈尺寸系列》，补强圈外径2760Dmm，补强圈的厚度为壳体的壁厚，材料与壳体相同，为Q345R，考虑到液氯的毒性程度为高度危害，补强圈的坡口形式选为D型，查JB/T4736-2002知：DN500，16cmm时，该补强圈的质量为33.9㎏，可确定补强圈为：45016345NdDQRJB/T47362.1.5支座的设计①.支座的选择-14-鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-A。估算鞍座的负荷：储罐总质量43212mmmmm1m—筒体质量2m—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.2EHA椭圆形封头质量，可知，2683.2mkg3m—充液质量：水液氯，3130725.733589.9mVkg氯计4m—附件质量：人孔质量为245kg，其他接管质量总和292kg，即4546mkg综上所述，1234250352683.233589.954640537.3mmmmmkgG=mg=397.67kN,每个鞍座承受的重量为198.84kN由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为A,包角为120，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表4：-15-表4：鞍式支座结构尺寸单位：mm公称直径DN允许载荷Q/kN鞍座高度h底板腹板筋板l1b112l3b2b332200405250158024014102452082908