液氯储罐机械设计分析

1、液氯储罐机械设计分析液氯储罐机械设计分析20/20液氯储罐机械设计分析化工机械与设备课程设计学院：化学工程学院班级：化工12-5姓名：朱凌峰学号：指导教师：王志强成绩：2015年6月目录任务书原稿课程设计任务书1.设计题目：液氯储罐机械设计设计数据：序号项目数值单位备注1名称液氯储罐2用途液氯储存3最高工作压力2.059MPa由介质温度确立4工作温度-20395g36.93公称容积（V）m6工作压力颠簸状况可不考虑7装量系数(V)0.98工作介质液氯（中度危害）9使用地点室外安装与地基要求其余要求管口表接收代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形用途或名称式aDN65HG/T20592-2009FM液

2、氯进口管bDN50HG/T20592-2009FM安全阀接口cDN500HG/T21518-2005FM人孔dDN50HG/T20592-2009FM空气进口管eDN50HG/T20592-2009FM空气出口管fDN25HG/T20592-2009FM压力表接口gDN20HG/T20592-2009FM液位计接口hDN65HG/T20592-2009FM液氯出口管计算及说明部分内容（设计内容）：第一部分绪论：1）设计任务、设计思想、设计特色；2）主要设计参数的确定及说明。第二部分资料及结构的选择与论证1）资料选择与论证；2）结构选择与论证：封头型式的确定、人孔选择、法兰型式、液面计的选择、鞍

3、式支座的选择确立。第三部分设计计算1）计算筒体的壁厚；2）计算封头的壁厚；3）水压试验压力及其强度校核；II目录4）选择人孔并核算开孔补强；5）选择鞍座并核算承载能力；第四章主要附件的采纳1）、液面计选择2）、各进出口的选择3）、压力表选择第五章设计小结附设计参照资料清单4绘图部分内容：总装置图一张（1#）5设计限期：2周6、设计参照进度：(1)准备、选择容器的型式和资料1天(2)机械设计与计算6天(3)编写设计说明书4天(4)绘图3天7参照资料：刁玉玮等.化工机械设备基础.大连：大连理工大学第一版社，2003李多民,俞慧敏.化工过程设备机械基础.北京：中国石化大学第一版社，1999汤善甫，朱

4、思明.化工设备机械基础.上海：华东理工大学第一版社，2000钢制压力容器GB150-98指导教师:王志强2013年6月8日III目录目录一、绪论11.1.设计任务、设计思想、设计特色1设计任务：1设计思想：1设计特色：为了满足工艺过程的需要，一定做到以下要求：11.2.主要设计参数的确定及说明1管口表1主要设计数据2储存量2设备的选型及轮廓尺寸2二、资料及结构的选择与论证42.1.资料选择与论证42.2.结构选择与论证4封头型式的确定4人孔选择4法兰型式4液面计的选择5鞍式支座的选择确立5三、设计计算63.1计算筒体的壁厚；63.2计算封头的壁厚；63.3水压试验压力及其强度校核；6水压试验压

5、力6强度校核73.4选择人孔并核算开孔补强；7选择人孔7核算开孔补强83.5选择鞍座并核算承载能力；11四、主要附件的采纳144.1液面计选择144.2各进出口的选择14五、第五章设计小结15六、参照文件16IV化工机械与设备课程设计一、绪论1.1.设计任务、设计思想、设计特色1.1.1设计任务：依据罐体公称容积V=36.9m3,设计一液氯储罐,经过设计储罐的厚度，使其能满足工艺要求。1.1.2设计思想：经过图书室和上网查找有关的书本与资料，获得需要的数据，来完成所要求要设计的部分。液氯储罐是我们平常运输液氯的一个常用设备，在设计液氯储罐时，要有益于成批生产，提升质量，便于互换，降低成本，提升

6、劳动的生产率，要对容器的设计（如封头、法兰、支座、人孔、液面计等）进行标准化，除此以外还要尽量满足工艺的要求，密封性能要好。1.1.3设计特色：为了满足工艺过程的需要，一定做到以下要求：1）强度：液氯储罐可以抵抗外力破坏能力，以保证生产安全。2）刚度：零部件应有抵抗外力使其变形的能力，以防范容器在使用、运输或安装的过程中发生不同意的变形。3）稳固性：容器或其零部件在外力作用下有保持其原型的能力，防范容器被压瘪或出现皱折。4）长远性：容器有必定的抵抗介质及大气的腐化能力，保持一的使用年限。5）气密性：容器在承受压力或办理有毒介质时有靠谱的气密性，供给优异的劳动环境及保持正常的操作。6）其余：节约

7、资料、便于制造、运输、安装、操作、维修方便，符合有关的国家标准和行业标准等的规定。1.2.主要设计参数的确定及说明1.2.1管口表接收代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN65HG/T20592-2009FM液氯进口管bDN50HG/T20592-2009FM安全阀接口cDN500HG/T21518-2005FM人孔dDN50HG/T20592-2009FM空气进口管1化工机械与设备课程设计eDN50HG/T20592-2009FM空气出口管fDN25HG/T20592-2009FM压力表接口gDN20HG/T20592-2009FM液位计接口hDN65HG/T20592-2009

8、FM液氯出口管1.2.2主要设计数据序号项目数值单位备注1名称液氯储罐2用途液氯储存3最高工作压力2.059MPa由介质温度确立4工作温度-20395公称容积（Vg）36.93m6工作压力颠簸状况0.9可不考虑7装量系数()V8工作介质液氯（中度危害）9使用地点室外1.2.3储存量盛装液化气体的压力容器设计储存量Vt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，t/m3t3.1400391466.41343.94t/m3WVt0.936.91343.9444632.25t1.2.4设备的选型及轮廓尺寸大概计算内径D2L36.9m24i一般L/D=36，取L/D=4

9、；解得Di，圆整得i。=2273.14mmD=2300mm采纳EHA椭圆封头，查EHA椭圆形封头内表面积及容积表可得：深度B=615mm；内表面积A=6.0233m2；容积V封=1.7588m3。VsDV筒2V封236.9m34DiL2V封2化工机械与设备课程设计解得L=7188.10mm；圆整得L=7200mm所以，筒体的公称直径Di=2000mm长度L=7200mm3化工机械与设备课程设计二、资料及结构的选择与论证2.1.资料选择与论证壳体资料选择16MnR钢。因为纯液氯的腐化性小，壳体资料可采纳一般钢材，但压力较大，使用温度又在50以下.依据过程装备基础中附录2钢板许用应力表的使用条件，

10、应可以考虑Q245、Q345这两种钢种，假如纯粹从技术角度看，建议采纳Q245的低碳钢板，Q345的钢材价格虽比Q245贵，但在制造方面，可以明显减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也有很大的方便，二者对比，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资料。2.2.结构选择与论证2.2.1封头型式的确定由上面计算知筒体公称直径DN2300mm，而封头的公称直径一定与筒体的公称直径相一致，且中低压容器常常采纳的封头型式是标准椭圆形封头。故依据JBT47462002，可采纳标准椭圆封头的公称直径DN2300mm，总深度H615mm，内表面积6.0233mm2，容积

11、V1.7588m3，结合后边的计算。2.2.2人孔选择压力容器开设检查孔的目的是为了检查压力容器在使用过程中能否产生裂纹、变形、腐化等缺点以及拆装设备内部零部件。一般当设备的公称直径超出900mm时开设人孔。由前面知，本次设计的储罐其最高工作压力为2.059MPa，考虑到人孔盖的直径较大、较重，结合本次设计的详尽实质，而且依据现行的人孔设计标准HG/T21514215352005钢制人孔和手孔，本次设计采纳辗转盖带颈对焊法兰人孔,设计储罐人孔开设在筒体右边。2.2.3法兰型式接收法兰结构尺寸表钢管法螺栓螺螺螺栓法法兰颈法兰法兰质序名公称外径兰孔中栓栓Th兰H1高度量直径A1外心圆孔孔厚R(Kg

12、)NH号称DN径直径直数度SDK径量CBLnB4化工机械与设备课程设计A1液氯进口5057165125184M162074485483.11A2安全阀接口5057165125184M162074485483.11A5空气进口3238140100184M1618563.685422.05A6空气出口3238140100184M1618563.685422.05A7压力表口253211585144M1216463.264401.26A8液位计口202510575144M1216403.264401.05A3液氯出口5057165125184M162074485483.112.2.4液面计的选择本次

13、设计采纳磁性液位计，一般型，压力等级为2.5MPa。依据实质要求，采纳液位计的长度为1500mm。标志HG/T21584-95UZ2.5M-1000-1.314BF321C。依据公称压力PN=2.5和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。2.2.5鞍式支座的选择确立设计容器为卧式容器，采纳鞍式支座。卧式容器一般采纳双支座，一个固定式（F），一个滑动式（S）。5化工机械与设备课程设计三、设计计算3.1计算筒体的壁厚；依据内压容器的计算厚度公式【2】：pD2.0592300ci13.97mm2t21701.02.059pc13.97mm在616之间，故假设是成立的。取腐化裕量2dC215.

14、97mmC=2mm，由常用钢板厚度负误差表可查的，在GB6654的钢板标准下16MnR的C10.25mmd116.22负误差。Cmm查钢板厚度的常用规格表，将其圆整为17mm，即名义厚度的16MnR钢板。n17mm3.2计算封头的壁厚；依据标准椭圆形封头的计算厚度公式：pcDi2.059230013.97mm2t21701.02.059pc取腐化裕量C=2mm，C2mm2d15.97由常用钢板厚度负误差表可查的，在GB6654的钢板标准下16MnR的负误差C10.25mm。dC116.22mm查钢板厚度的常用规格表，将其圆整为17mm，即名义厚度n17mm的16MnR钢板，可见标准椭圆形封头与

15、筒体等厚。3.3水压试验压力及其强度校核；3.3.1水压试验压力水压试验压力为pT1.25pt式中，壳体资料在试验温度下的许用应力，MPa；6化工机械与设备课程设计t壳体资料在设计温度下的许用应力，MPa。故本次水压试验压力pT1.251.5170=1.875MPa1703.3.2强度校核压力试验前，校核圆筒应力TpT(Die)0.9s12e式中T试验压力下圆筒的应力，MPa；Di圆筒内直径，mm；e圆筒的有效厚度，mm；s圆筒资料在试验温度下的敬佩点，MPa；圆筒的焊接接头系数。所以2.059(230014.75)s310.5MPa，故水压校核T=161.59MPa0.9214.75符合要求

16、。3.4选择人孔并核算开孔补强；3.4.1选择人孔.密封面的选择因为本次设计的介质是高度危害的，所以本次设计采纳凹凸法兰密封面（MFM）。.人孔的设计1.466MPa，依据HG/T2151421535钢本次设计的储罐设计压力为2005制人孔和手孔【3】，采纳辗转盖带颈对焊法兰人孔。7化工机械与设备课程设计图3.1人孔结构表示图表3.1人孔结构尺寸密封公称公称面型压力直径dwSdDD1H1H2b式PNDNMFM2.54504801245667060025012142bbABLd螺螺螺柱总柱母质120数目直径长度量4146375175250242040M3321652453.4.2核算开孔补强依据

17、GB150，当设计压力小于或等于2.5Mpa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的2.5倍，且接收公称外径不大于89mm时，接管厚度满足要求，不另行补强。本次设计人孔的公称外径为45089mm，所以8化工机械与设备课程设计进行补强圈补强。.补强设计方法鉴识开孔直径did2C45022.25454.5mmdDi230021150mm2满足等面积开孔补强计算的适用条件，故采纳等面积法进行开孔补强计算。.开孔所需补强面积接收资料采纳t137MPa20号钢，依据资料许用应力表查得其许用应力依据GB150-1998，A=d2et(1fr)此中：壳体开孔处的计算厚度13.97mm。接管的

18、有效厚度etnt12170.25214.75CCmmtn1370.806强度削弱系数frr170所以开孔所需补强面积为Ad2et(1fr)2454.5122129.75(10.806)5499.396mm.有效补强范围1）有效补强范围内的宽度BB2d2454.5909mm取二者中的Bd2n2nt454.5217217522mm较大值，故B909mm。.有效高度有效补强范围的外侧高度h1有效补强范围的外侧高度h1应取dnt二者中的较小值，此中接收实质外伸高度dnt454.51787.90mm，接收实质外伸高度200mm。dnt小于接收实质外伸高度，所以h1dnt78.1mm15。h1dn87.9

19、0mm有效补强范围的内侧高度h29化工机械与设备课程设计有效补强范围的内侧高度h2应取dnt二者中的较小值，接收实质内伸高度此中dnt454.51787.90mm，接收实质内伸高度设计为0mm，接收实质内伸高度小于dnt，所以h20mm。补强范围内补强金属面积Aei.A1壳体有效厚度减去计算厚度以外的剩余面积圆筒计算厚度13.97mm，接收有效厚度et14.75mmA(Bd)(e)2()(1fr)1ete(909454.5)(14.7513.97)214.75(14.7513.97)(10.806)2350.05mmii.A2接收有效厚度减去计算厚度以外的剩余面积接收计算厚度pcDi2.059

20、450mmttp21371.02.0592c依据公式:A22h1(ett)fr2h2(et)fr287.90(14.753.41)0.806021606.82mm.A3-焊缝金属面积因为本次设计的储罐是存放有毒介质的，所以采纳D类接头形式进行焊接，所以，A3126236mm22iv.有效补强范围内的补强面积Ae依据公式:2AeA1A2A31390.765872.501361994.87mm.补强圈的采纳因为AeA，所以需要另加补强，其补强面积为：10化工机械与设备课程设计A4AAe=7823.791-1994.87=5828.921mm2。A5828.921419.30nD1mmD276045

21、8查表JB/T47362002规定的补强圈尺寸系列应采纳的补强圈厚度为20mm，补强资料一般与壳资料同样，可确立补强圈为：dn45020D16MnRJB/T47362002。3.5选择鞍座并核算承载能力；该卧式容器采纳双鞍式支座，资料采纳Q235-A。估量鞍座的负荷：储罐总质量mm12m2m3m4m1筒体质量：m1DL3.142.37.278500.0176939.19kgm2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，m2415.4kgm3充液质量：水液氯，m3氯V计1314.9436.9485212.86kgm4附件质量：人孔质量

22、为254kg，其余接收质量总和估100kg，即m4354kg综上所述，mm12m2m3m46939.192415.4485212.86354492921.45kgG=mg=378.27kN,每个鞍座承受的重量为189.13kN由此查JB4712.1-2007容器支座，采纳轻型，焊制为A,包角为120，有垫板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸以下表4：11化工机械与设备课程设计鞍式支座结构尺寸单位：mm公称同意鞍座底板腹板筋板直径载荷高度DNQ/kNhl1b11l3b2b3232000300250142022012103301902608垫板螺栓配置鞍座增添100mm高质量度增添

23、的质弧长b4e间距螺孔螺纹孔长kg量/kg4l2dl23304301080126020M164016017平常取尺寸A不超出0.2L值，中国现行标准JB4731钢制卧式容器规定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超出0.25L.不然因为容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。12化工机械与设备课程设计DiHDi由标准椭圆封头2,有h61557540mm2(Hh)4故A0.2(L2h)0.2(7200240)1456mm因为封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头关于圆筒的抗弯钢度拥有局部的增强作用。若支座凑近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的增强作用。所以，JB4731还规定当满足A0.2L时，最好使A0.5Rm（2000nRmRin）,即Rm1008.5mm222A0.5Rm0.51008.5504.25mm，取A=505mm综上有：A=500mm13化工机械与设备课程设计四、主要附件的采纳4.1液面计选择采纳磁性液位计磁性液位计的特色：1.适用范围