液氯储罐--课程设计

西南科技大学城市学院课 程 设 计 说 明 书设计题目： 压 力 容 器 课 程 设 计（40m 3）液氯储罐的设计 学院、系： 机电工程系 专业班级： 过控 0901 学 号： 200940258 学生姓名： 秦 勇 指导教师： 王 忠 成 绩： 2011 年 10 月 15 日目录第一章 过程设备课程设计指导书 .2一课程设计的性质、目的与任务 .2二程设计的主要内容与要求 .2三、课程设计教学的基本要求 .2四、课程设计进度与时间安排 .3五、课程设计考核 .4第二章、课程设计任务书 .5第三章、设计计算说明书正文 .63.1. 储存物料性质 .63.1.1 物料的物理及化学特性 .63.1.2 物料储存方式 .63.2. 压力容器类别的确定 .63.3.液氯储罐构形的设计计算 .63.3.1 储罐筒体公称直径和筒体长度的设计 .63.3.2 封头结构型式尺寸的确定 .73.3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置 .73.4.壳体厚度设计及其校核 .83.4.1 设计温度 T 和设计压力 P 的确定 .83.4.2 壳体材料的选择 .83.4.3 壳体 A/B 类焊接接头的设计 .83.4.4 壳体厚度设计及其校核 .83.4.5 封头厚度设计及其校核 .93.4.6 压力试验种类和试验压力的确定 .93.4.7 压力试验校核 .103.4.8 卧式容器的应力校核 .103.4.8.1 液氯储罐的质量计算 .103.4.8.2 正常操作和液压试验时跨中截面处的弯矩 .123.4.8.3 液氯储罐的应力校核 .123.5 零部件设计 .133.5.1 支座的设计 .133.5.2 人孔的设计及补强圈的计算 .143.5.2.1 人孔设计 .143.5.2.2 补强圈计算 .143.5.3 接口管的设计 .163.5.4. 液位计的设计 .173.5.4.1 液位计选型 .173.5.4.2 液位计接口设计 .173.5.5 法兰选择 .183.5.5. C/D 类焊接接头设计 .19第四章、参考文献 .20第五章、结束语 .21第一章 过程设备课程设计指导书适用专业：过程装备与控制工程教学周数：2 周 分数：2 分一课程设计的性质、目的与任务按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课过程设备设计后，进行过程设备课程设计教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。本课程设计的先修课程为：过程装备力学基础 ， 过程装备制造技术 ，工程材料二程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。1. 课程设计的主要内容1.1 设备的机械设计1.1. 1 设备的结构设计1.1. 2 设备的强度计算1.2. 技术条件的编制1.2.1 总装配图技术条件1.2.2 零部件技术条件1.3 绘制设备总装配图及零部件图1.4 编制设计说明书2. 课程设计要求学生应交出的设计文件2.1 设计说明书一份2.2 总装配图一张（1 号图纸）三、课程设计教学的基本要求（一）教学的基本要求1 课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1 巩固、灵活运用本课程基础理论知识2 通过课程设计，培养学生(1) 国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；(2) 分析、综合解决实际工程问题能力；(3) 计算机综合应用能力；(4) 对过程装备工程概念的理解能力；(5) 综合素质、创新意识及创新能力。（三）课程设计的规范性要求课程设计报告由设计说明书和设计图纸组成。1设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。2设计说明书内容完整，言简意赅，书面整洁，字迹工整。设计计算说明书文体包括：课程设计任务书、目录、摘要、正文、参考文献、附录等说明书一般以前言开始，以下为正文，正文要分章、节。每一章要另起一页。章用 1 位数表示，节用 2 位数表示，小节用 3 位数，序数可用加括弧或半括弧的数字，也可用外文字母表示，两位以上的节号数字间要加点号，章节居中，序数后退 2 格开始。四、课程设计进度与时间安排序号 内 容 天数 备 注1 布置任务、讲课和查阅有关资料12 工艺设计/机械设计（结构设计）1.5 可安排参观3 机械设计（强度计算）及技术条件编制1.54 设计图纸绘制 4 包括草图绘制5 撰写设计说明书 16 质疑及成绩评定 1五、课程设计考核（一）每个学生交一份课程设计报告，内容包括：设计图纸（折合 A1 图纸）1张、设计说明书一份。（二）对学生设计内容质疑。质疑时间，每人 10 分钟左右。（三）成绩评定，依据学生在课程设计阶段的基本能力、工作能力、工作态度、设计进度；完成设计任务的独立性、创新性；设计说明书与图纸（论文）的质量及答辩情况。其中平时表现（出勤率、工作态度、完成设计任务的独立性）占 10%、设计说明书占 30%、图纸占 40%、质疑成绩占 20%四部分组成。课程设计成绩按优、良、中、及格、不及格五级划分。（四）学生应严格遵守纪律，设计期间一般不准请假，确因特殊情况，必须请假；凡随机抽查三次不到，评定成绩降低一级；累计缺勤时间达到或超过全过程的 1/5 者，取消质疑资格，按“不及格”处理，不记该实践环节的学分。第二章、课程设计任务书题目：40 液氯储罐设计3m设计条件表序号 项目 数值 单位 备注1 最高工作压力 1.5 MPa 由介质温度确定2 工作温度 -10-50 3 公称容积（ ）sV40 3m 4 装量系数（ ）0.9 5 工作介质 液氯6 使用地点 室外第三章、设计计算说明书正文3.1. 储存物料性质3.1.1 物料的物理及化学特性液氯的主要组成是 ，在主要温度下，其液化气饱和蒸汽压和饱和密2Cl度见表 3-1：表 3-1温度 -20 20 40 50饱和蒸汽压 MPa0.082 0.565 1.027 1.303饱和液密度 kg/3m1528 1406 1342 1307液氨是有毒液体，属高度危害介质。3.1.2 物料储存方式本储罐的使用条件在室外，介质在储存过程中对温度没有严格要求，故本次设计可选用液氯的常温常压的储存形式。3.2. 压力容器类别的确定液氯是有毒液体，属于高度危害介质，结合后面，其工作压力为1.303MPa，故液氯储罐属中压容器，根据压力容器安全技术监察规程 ，该液氯储罐为第三类容器。3.3.液氯储罐构形的设计计算3.3.1 储罐筒体公称直径和筒体长度的设计由设计要求知公称容积 40 ，gV3m假使筒体公称直径与筒体长之比为 3.则由 L40 计算得iDL4 2i=2571mm. 可向上圆整 至=2600mm.i查表 3-1，可知封头的公称直径为 DN=2600mm,此时封头体积为 22.51315.02621V3m则筒体所占容积为 40-5.0262=34.97382VL2iD43m计算得 L=6591mm, 可取 L=6600mm则储罐实际体积为 V 22.5131+ 6.6=40.04976 3 214 26.误差分析 1000.1340976.所以可确定筒体公称直径为 DN2600 mm，筒体长度为 L=6600mm；3.3.2 封头结构型式尺寸的确定由上边计算知筒体公称直径 DN2600 mm，而封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头。故根据 JBT47462002，可选用标准椭圆封头的公称直径 DN2600mm，总深度 H690mm，内表面积7.6545 ，容积 V2.5131 ，结合后面的计算。2m3m其标记为：EHA 260014Q345 JB/T47462002图 3-1 椭圆形封头3.3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置结合设计要求知所需管口有：液氯进口管、液氯出口管、安全阀接口、液位计接口 2 个、空气进口管、空气出口管、人孔。根据实际，除液位计接口外可将管口布置在筒体上方，从左到右依次为：液氯进口管、液氯出口管、安全阀接口、压力表接管口、空气进口管、空气出口管；液位计接口设在左侧 封头上3.4.壳体厚度设计及其校核3.4.1 设计温度 T 和设计压力 P 的确定设计温度不得低于远近金属在工作状态可能达到的最高温度，由于液氯储罐常置于室外，罐内液氯温度和压力直接受大气温度的影响，通过查阅绵阳地区一些气象资料知，该地区夏季最高气温不超过 45，冬天最低气温一般不超过-10 ，则取其工作温度为-1050 压力为 =1.303MPa,考虑到有安全故取储罐设计温度为 50，在 50下，wP液氯的饱和蒸汽压为 =1.303MPa,所以其工作阀，取安全阀开启压力 =1.1* 0.P=1.11.303=1.433MPa.设计压力 P 不低于安全阀的开启压力，故取设计压力w为 P=1.5MPa3.4.2 壳体材料的选择由于纯液氯的腐蚀性小，壳体材料可选用一般钢材，但由于压力较大，使用温度又在 50以下.根据过程装备基础中附录 2 钢板许用应力表的使用条件，应可以考虑 Q245、Q345 这两种钢种，如果纯粹从技术角度看，建议选用 Q245 的低碳钢板，Q345 的钢材价格虽比 Q245 贵，但在制造方面，可以显著减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也有很大的方便，两者相比，Q345 钢板较为经济，所以在此选择 Q345 钢板作为制造筒体和封头材料。3.4.3 壳体 A/B 类焊接接头的设计封头与圆筒连接属 A 类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式。接头坡口设计形式为 X 形，100无损检测。3.4.4 壳体厚度设计及其校核计算压力 包括设计压力和液柱静压力，但对于卧式容器，液柱静压力cp一般小于 5%设计压力，故可不予考虑液柱静压力，可取计算压力P1.5MPa。cp假设筒体设计选用 616 mm 厚度的 Q345。查过程装备基础附录 2 知，在 50下其许用应力 170 MPa。t计算厚度 ctip-D式中， 计算压力，MPa；c圆筒内直径，mm；i壳体材料在设计温度下的许用应力，MPa；t圆筒的焊接接头系数， 1.0。故设计壳体的计算厚度 =11.52mm,上述假设成立5.17026.根据 GB3531，负偏差 0.3mm,腐蚀裕量 1.5mm,厚度附加量1C2C1.8mm，故名义厚度 取 14m