氯气缓冲罐设计

1、 Xinjiang Institute of Engineering课程设计说明书设计题目： 氯气缓冲罐设计 班级: 姓名： 学号： 指导教师： 汪 远 阳 日期：2014 年 1月 2日目录一、前言3二、符号说明4三、缓冲罐设计6四、结构设计74.1圆桶的设计74.2封头设计84.3支腿的设计104.5接管设计12五、参考文献15六、结束语16 一、前言 缓冲罐被广泛应用于中央空调、锅炉、热水器、变频、恒压供水设备中，其缓冲系统压力波动，消除水锤起到稳压卸荷的作用，在系统内水压轻微变化时，缓冲罐气囊的自动膨胀收缩会对水压的变化有一定缓冲作用，能保证系统的水压稳定，水泵不会因压力的改变而频繁的

2、开启。缓冲水箱在工程中应用非常广泛，而且不同的场合有不同的名称，比如中间存储容器、滞留罐、平衡罐、储液器、混合罐、中和容器等等。其实基于以上的说法，我们可以下一个通用的定义。缓冲罐就是这样一种装置，它能够使得运行更平稳。它的介质可以是液体，也可是气相或固相的物质。名义上，可以将它分为两类：I)扰动衰减类；II）独立运行类。本文介绍的应用在空调闭式水系统中冷冻水缓冲水箱，它的介质是水，属于II 类。本次课程设计的内容是氯气缓冲罐，其设计分析包括圆筒的设计、封头设计、支腿的设计、容器法兰的设计、接管设计。其中以结构设计最为重要，氯气缓冲罐为内压容器（PN=1.45MPa），综合各种因素得出结论：本

3、罐设计三个接管，分别为：进料管a、出料管b、排事故接管c。根据罐内气体氯气的腐蚀性及其它特性来选择材料，根据材料的加工性能、检修清洗的要求等因素决定采用哪种类型的压力容器。由于我们水平和能力有限，设计时间仓促，存在不妥之处在所难免，恳请老师给予批评指正。二、符号说明罐内径，mm L罐长度，mm计算压力圆筒材料在设计温度下的许用应力，钢板厚度的负偏差，mm腐蚀裕量，mm试验压力圆筒的有效厚度圆筒的名义厚度圆筒材料在设计温度下的计算应力，M容器的总质量封头内壁曲面高度P设计压力F每一支座承受的负荷钢材的标准抗拉强度G重力加速度圆筒的外径接管有效厚度C厚度附加量圆筒的计算厚度圆筒设计厚度焊接接头系数

4、强度消弱系数B有效宽度，mm d开孔直径，mm三、缓冲罐设计筒壁设计压力设计温度最高工作压力工作温度介质名称氯气设备主要材质Q345R设备容积管口表符号公称压力公称尺寸法兰形式角封面形式用途伸出长度 氯气入口氯气出口排污口四、结构设计4.1圆桶的设计a.材料：由于工作介质为氯气（有毒）以及容器的使用条件，中和经济等选材料为Q345R。b.壁厚根据式设计温度T=100，设计压力，（采用双面焊接接头和相当于双面焊全焊透对接接头）；取c.厚度计算计算厚度 =2.36（mm）设计厚度 =2.36+2=4.36（mm）根据mm，查表12-9得mm。名义厚度 圆整后，取名义厚度为。复验=6×6%

5、=0.36mm0.25mm，故最后取mm。该塔体可用6mm厚的Q345R钢板制作。d.校核罐体气压试验强度根据式（12-18） .0（） （mm） 则 而 可见，所以气压试验强度足够。4.2封头设计（1） 若采用半球形封头，其厚度按式（12-12）计算 其中 取于是=根据mm，由表12-9查的mm，则（mm）圆整后采用厚的钢板，复验mm0.25mm，故最后确定，则，仍取。（2） 若采用椭圆形封头，其厚度按式（12-21）计算 ，式中。其他参数同前。于是（mm）（mm）根据mm，由表12-9查的（mm），则（mm）圆整后采用厚的钢板，复验mm0.25mm，最后确定，故该椭圆形封头可用6mm厚的Q

6、345R钢板制作。校核封头气压试验强度根据式12-18 =107.17 可见，所以气压试验强度足够。（3） 若采用标准准蝶形封头，其厚度按式（12-24）计算=（mm）（mm）根据，由表12-9查的，则圆整后采用厚的钢板。复验，最后确定，故该蝶形封头可用6mm厚的Q345R钢板制作。校核封头气压试验强度根据式12-18 0.8=0.8×1×345=276可见，所以气压试验强度足够。4.3支腿的设计首先粗略计算负荷贮罐总质量式中：罐体质量 ：封头质量 ：氯气质量 附件质量（1） 罐体质量 （2） 封头质量 =0.35×3.14×806×6

7、5;1300×7850=54kg（3） 0（4） 附件质量 取所有接管质量总和按10Kg计 于是贮罐总质量 =154.96+108+0+10 =272.96kg 每个支腿只承受0.67KN负荷，根据压力容器设计手册表3320A.AN型腿式支座系列参数表 可以选用带加强板的角钢作支腿即JB/T 47131992 A3 4.4容器法兰设计a.法兰的形式：根据本设计使用的介质，设计压力，设计温度，公称直径确定，法兰的结构形式为衬环榫密封面乙型平焊法兰中的榫面法兰法兰CT 8001.6 JB/T 47022000若采用Q345R板材应按公称压力为1.6MPa来查取它的尺寸由于操作压力不高，由

8、表141，采用榫面密封面，垫片材料选用石棉橡胶板，从表143查得垫片宽度为14mm榫面法兰的各部件尺寸可以从附表102中查得 连接螺栓为M24共24个，材料由表146查得为螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn4.5接管设计本缓冲罐设有以下接管a. 氯气进料管采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。配用带颈对焊法兰HG 20595 法兰 WN501.6 WFW 16MnR因为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根据工作温度，设计压力从表144可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6

9、MPa，来查取它的尺寸。由于操作压力不高，由表141可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表143中科查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以冲压力容器的设计手册表3213 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得, 由附表116查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表146查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mnb氯气出料管 采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。配用带颈对焊法兰HG 20595 法兰 WN501.6 WFW 16MnR应为该接管为，厚度小于5mm，故该接管开孔需要补强。根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根基

10、工作温度，设计压力从表144可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6MPa，来查取它的尺寸。由于操作压力不高，由表141可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表143中可查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以从压力容器的设计手册表3213 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得 , , 由附表116查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表146查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mnc. 事故接管采用无缝钢管 管的一端切成45 ，伸入贮罐内少许。配用带颈对焊法兰HG 20595 法兰 WN501.6 WFW 16MnR因为该接管为，厚度

11、小于5mm，故该接管开孔需要补强。根据该缓冲罐的工艺条件,温度,压力,介质确定采用带颈对焊法兰，在根基工作温度，设计压力从表144可知，所要选用的带颈对焊法兰若采用Q345R板材，应按公称压力1.6MPa，来查取它的尺寸。由于操作压力不高，由表141可采用平面型密封面，垫片材料选用聚四氯乙烯，从表143中科查得垫片宽度为22mm。 带颈对焊法兰的各部可以从压力容器的设计手册表3213 带颈对焊 ，带颈平焊和螺纹法兰尺寸与质量中查表得, , 由附表116查得连接螺栓为M24，共24个，材料由表146查得螺柱材料为40MB，螺母材料为40Mn 五、参考文献 1.董大勤。化工设备机械基础。北京：中央

12、广播电视大学出版社，1993 2.张康达，洪起超。压力容器手册。北京：劳动人事出版社，2002 3.余国宗。化工机械手册。天津：天津大学出版社，1991 4.吴泽烩。化工容器设计。北京：北京化学工业出版社，1983 5.刁玉玮，王立业，喻健良。化工设备机械基础。6版。大连：大连理工大学出版社，2006 6.化工部设备设计中心站。化工设备结构图册。上海：上海科学技术出版社，1979 7.匡国柱，史启才。化工单元过程及设备课程设计。北京：化学工业出版社，2002六、结束语这次设计是查阅了相关资料的基础上进行的，是一次理论较强的训练练。一个星期以来，我们在指导教师的热心指导下，经过团队的努力，顺利完成了本次设计任务。本次设计大致分四个步骤，首先进行的是工艺部分的计算，确定筒体的壁厚、封头结构、支腿结构、接管结构、容器法兰等，然后进行结构设计，通过已知条件及工艺计算的结果选定氯气缓冲罐，其中涉及到一系列零部件的设计和选择，这步工作需要参照«压力容器设计手册»进行设计；接着进行各部件的强度校核，用以保证各零部件的强度，这也是设计的难点和重点。这三步