课程设计任务书(55M3液氯储罐设计).doc

中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 王飞 学 号： 0802034112 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： （55）M3液氯储罐设计 陆辉山 闫宏伟 高 强指导教师： 职称: 2011年06月12日 中北大学课程设计任务书 2010/2011 学年第 二 学期学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 王飞 学 号： 0802034112 课程设计题目： （55）M3液氯储罐设计 起 迄 日 期： 06 月 13 日06月24日 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 陆辉山 闫宏伟 高强 系 主 任： 姚竹亭 下达任务书日期: 2011年06月12日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：设计目的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全过程。2) 掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3) 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4) 掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1 原始数据设计条件表序号项 目数 值单 位备 注1名 称液氯储罐2用 途液氯储存站3最高工作压力1.4327MPa由介质温度确定4工作温度-20455公称容积（Vg）55M36工作压力波动情况可不考虑7装量系数(V)0.98工作介质液氯（高度危害）9使用地点室内10安装与地基要求11其它要求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液位计接口空气进口管空气出口管液氯进口管液氯出口管安全阀接口压力表接口人 孔课 程 设 计 任 务 书2设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等； 2）总装配图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。 课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局，压力容器安全技术监察规程，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站，化工设备图样技术要求，2000，114 郑津洋、董其伍、桑芝富，过程设备设计，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利，过程装备成套技术设计指南，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册，化学工业出版社，19967 蔡纪宁主编，化工设备机械基础课程设计指导书，化学工业出版社，2003年5设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（A1图纸一张）3）总装配图一张 (A1图纸一张)； 6工作计划及进度：2011年06月13日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤 06月13日06月17日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制06月17日06月22日：设计图纸绘制（草图和装配图）06月22日06月24日：撰写设计说明书06月24日：答辩及成绩评定系主任审查意见： 签字： 年 月 日1.筒体材料的选择根据液氯的特性，查GB150-1998选择16MnR。16MnR是压力容器专用钢，适用范围：用于介质具有一定腐蚀性,壁厚较大（）的压力容器。50时的许用应力,钢板标准GB6645。2.设计温度的确定设计温度是指容器在正常的工作情况下，设定的元件的金属温度（沿元件金属截面的温度平均值）。当元件金属温度不低于0C时，设计温度不得低于元件金属可能达到的最高温度；当元件金属温度低于0C时，其值不得高于元件金属可能达到的最低温度。考虑一定的余量和相关标准的使用，这里选为50。3.筒体封头设计筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形式。封头公称直径必须与筒体的公称直径相一致。由公式DL=55*(1+5%) 取=4，解得D=2639mm，圆整至2700mm。由JBT4746-2002-钢制压力容器用封头查得，总深H=740mm，内表面积A=8.8503m，封头容积V=3.1198mV=V+V，即DL=55*1.05-2*V,代入参数得L=8997mm圆整至9000mm计算容积V=DL+2*V=57.77m工作容积V=V=0.9*57.77=51.993 m4.设计压力的确定 设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.051.10倍。计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当元件所承受的液柱静压力小于5%设计时，可忽略不计。t=50时,根据压力容器介质手册可得液氯的密度是1.314，饱和蒸汽压Pv=1.4327 MPa,大气压Pa=0.1 MPa设计压力P=1.1*Pv=1.1*（1.4327-0.1）=1.466 MPa液柱静压力=gD=1314*9.8*2.7=0.0355%* P，所以忽略液柱静压力。计算压力P=P=1.466 MPa5.厚度的计算假设厚度范围在16-36mm，则16MnR的许用应力=163MPa液氯为高度危害介质，所以进行100%无损检测，焊缝接头系数=1圆筒厚度= 12.20mm液氯有强的腐蚀性，所以取腐蚀余量C=4mm，厚度负偏差C=-0.3mm设计厚度=+ C=16.20mm名义厚度 +0.8=17.00mm 圆整至18mm封头厚度S=12.20mm名义厚度同样圆整至18mm查JBT4746-2002 钢制压力容器用封头得，封头质量m=1145kg直边段高度为740-=65mm6. 管口表接管代号公称尺寸公称压力连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN100PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯进口管bDN100PN1.6MPaHG21524-2005MFM安全阀接口cDN500PN1.6MPaMFM人孔dDN50PN1.6MPaHG20595-1997MFM空气进口管eDN50PN1.6MPaHG20595-1997MFM空气出口管fDN32PN1.6MPaHG20595-1997MFM压力表接口gDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM液位计接口hDN100PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯出口管一些接管具体设计如下：人孔 根据HG21518-95 选回转盖带颈对焊法兰人孔，密封面为凹凸面MFM。具体数据如下： 人孔接管高H=290mm液氯进出口管 进口管管端成45角可使液流集中，避免成滴水，对卧式容器插入深度为全高的，插入液体中对减少液面形成泡沫及稳定液面等都有利。接管高度和安全阀同为150mm 液位计接管、空气进出口管、压力表接管高度均为100mm注:接管补强数据见校核表7.法兰垫片的选用 接管法兰根据HG20592-1997由相应接管公称直径选取设计数据如下表：垫片选择根据HG20592 法兰标准的规定，当压力等级1.6MPa且有剧毒介质时，选择缠绕垫片。具体数据如下表公称通径DN内环内径缠绕垫内环厚度内径外径厚度253443572.51.832435165505773871001081291493.22.45005215495758.鞍座的选择16MnR钢的密度为7.8510kg/m筒体的质量m=2.70.0187.8510=1198.55kg储存液氯的质量m=67710.4 kg单个封头质量m=1145kg附件质量m=500kg总重G=( mmmm)g=717kN单个鞍座承受的重量G=358.5kN根据JB/T4712-92选取轻型鞍座DN2800,许用载荷447Kn,120包角，具体数据见下表公称直径DN鞍座高度h底板腹板筋板b2800250204030012103202683588公称直径DN垫板螺栓连接尺寸鞍座质量kg增加100mm高度增加的质量kg弧长间距螺孔螺纹M孔长28003260500865180024M204029128鞍座位置 通常取尺寸A不超过0.2L值，中国现行标准JB 4731钢制卧式容器规定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。A0.29.13=1.826m由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB 4731还规定当满足A0.2L时，应尽量使A0.5R，即A0.51.35=0.675m综上，取A=600mm9.焊接容器各受压元件的组装通常采用焊接。焊接接头是焊缝、融合线和热影响区的总称，焊缝是焊接接头的主要部分。焊接接头的形式和坡口形式的设计直接影响到焊接的质