35液氯储罐设计说明书

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王米雪学号：********X07 系别：机械工程系专业：过程装备与控制工程题目：（35）M3液氯储罐设计指导教师：陆辉山职称: 副教授2015年06月29日中北大学信息商务学院课程设计任务书2014/2015 学年第二学期系别：机械工程专业：过程装备与控制工程学生姓名：王米雪学号：12020341X07 课程设计题目：（35）M3液氯储罐设计起迄日期：06 月29日～07月10日课程设计地点：校内指导教师：陆辉山系主任：暴建刚下达任务书日期: 2015年06月29日目录一工艺设计1. 存储量2. 设备的选型及轮廓尺寸二机械设计1. 材料选择2. 设计压力3. 厚度设计4. 接管及接管法兰、人孔设计5. 鞍座的设计6. 焊接7. 校核8. 内压圆筒校核 9. 内压椭圆形封头校核 10. 法兰的校核 11. 开孔补强计算 12. 卧式容器（双鞍座）三 参考文献 四 结束语一 工艺设计1. 存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=式中：W ——储存量，t ； φ——装载系数；t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t；根据设计条件t V W ρφ==0.9×35×1.314=41.391t 2. 设备选型及轮廓尺寸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。

根据公式 ： 4π2i D L ＝35L/D=4得D i =2233mm,圆整得D i =2200mm.可选用标准椭圆封头的公称直径DN ＝2200mm ，总深度H ＝590mm ，内表面积 ＝55.2292mm ，容积V ＝1.54593m此时封头此时封头体积为1V ，筒体所占容积为2V354221==+V LD V π L=8394mm 可取L=8400mm L/D=3.8>3 符合要求则储罐实际体积为V ＝21V 2V +＝4221LD V π+＝35.023m ³误差分析%0657.0%1003535023.35=⨯-<5% 符合要求 所以可确定筒体公称直径为DN ＝2200 mm ，筒体长度为L=8400mm ；二 机械设计1. 材料选择根据液氯的特性，选择16MnR 。

16MnR 是压力容器专用钢。

2. 设计压力t=50℃时,根据《压力容器介质手册》可得液氯的密度是 1.3143/cm g ，饱和蒸汽压Pv=1.4327Mpa,大气压Pa=0.1Mpa.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1.05——1.10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。

设计压力1.1 1.1(1.47320.1) 1.4659Mpa PP ==⨯-=设工作液柱静压力Mpa gD i02832.0102.28.913146=⨯⨯⨯=-ρ 因为%5%93.14659.102832.0<==设P ghρ 所以液柱静压力可以不考虑，计算压力与设计压力相等水压试验 []1.25 1.25 1.4659 1.8323[]tC Mpa T P P σσ==⨯=3. 厚度设计 由中径公式2[]c it cp D p δσ=-可得筒体的计算厚为10.86mm ，钢板厚度负偏差10C =，腐蚀余量24C mm =，故筒体的名义厚度为16n mm δ=。

由椭圆厚度计算公式可得15.562[]0.5t PcDimm Pcδδφ==-腐蚀裕度24C mm =，钢板负偏差10C =，取名义厚度1216c n C C mm δδ=+++∆=4. 接管及接管法兰、人孔设计螺栓法兰连接是一种应用最广泛的密封装置，它的作用是通过螺栓连接，并通过拧紧螺栓使密封元件压紧而保证密封。

由于工艺要求和检修的需要，在筒体上直接开孔安装接管，分别有液面计接口、人孔、压力表孔、空气进口、安全阀接孔、空气出口、液体进口、液体出口。

根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。

接管及接管补强详细数据见强度校核书。

跟据管口公称直径选择相应的法兰，1.6MPa时选用带颈对焊榫槽法兰，主要参数如下：人孔的设计本次设计的储罐设计压力为1.466MPa ，根据20052153521514/-～T HG 《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CMMFM S 35-Ⅲ B5.2450-200521518/-T HG公称通径 钢管外径连接尺寸 法兰厚度C 法兰颈 法兰高度H B 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 螺纹Th N SHR B 25 30 105 75 14 4 M12 16 40 2.3 64 40 40 45 150 110 18 4 M16 18 64 2.6 7 5 458089200160188M16 20110 3.210 6 50人孔结构示意图人孔结构尺寸密封面型式公称压力PN公称直径DNdw⨯S d D D1H1H2 bMFM 2.5 450 480⨯12 456 670 600 250 121 42b 1b2A B L d螺柱螺母螺柱总质量数量直径⨯长度41 46 375 175 250 24 20 40 M33⨯2⨯165 2455 鞍座的设计查得16MnR单位面积的质量为7.813g/cm筒体总质量M=m1+m2+m3+m4m1:筒体质量=7703kgm2:封头质量=2235kgm3:液氯质量=5380kgm4:附件质量：0 kgG=572.378KN每个鞍座承受的压力F=G/2=572/2=286KN∴选鞍座B/T4712-1992，标准尺寸为：DN=2300,许用载荷408KN,包角120°，带垫板，A型，鞍座间距6900mm。

详细数据见鞍座强度校核书。

6 焊接焊接是两件或两件以上零件，在加热或（和）加压的状态下，通过原子或分子之间的结合和扩散，形成永久性连接的工艺过程。

筒体、封头之间的焊接结构：根据筒体及封头的厚度以及设计压力和液化石油气的特性，焊缝采用对接接头，A型坡口。

焊接接头的检验采用100%无损检验。

接管和筒体之间的焊接形式采用带补强圈插入式接管T型接头形式，坡口形式为D形。

7 校核参考资料1、《中华人民共和国行业标准——钢制管法兰、垫片、紧固件》；2、《压力容器与化工设备实用手册》董大秦，袁凤隐，化学工业出版社，20003、《HG／T 21523-2005 水平吊盖带颈平焊法兰人孔》，中国天辰化学工程公司，20058内压圆筒校核计算单位计算条件筒体简图计算压力 P c 1.466MPa 设计温度 t 50.00 ︒ C内径 D i 2300.00mm 材料16MnR(热轧) ( 板材 )试验温度许用应力 [σ] 170.00MPa 设计温度许用应力 [σ]t 170.00MPa 试验温度下屈服点 σs 345.00MPa 钢板负偏差 C 1 0.00mm 腐蚀裕量 C 2 4.00mm 焊接接头系数 φ0.90厚度及重量计算 计算厚度 δ = P D P c it c2[]σφ- = 10.86mm有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 11.00 mm 名义厚度 δn = 16.00 mm 重量 5899.36 Kg压力试验时应力校核压力试验类型 液压试验试验压力值 P T = 1.25P[][]σσt= 1.83230 (或由用户输入)MPa压力试验允许通过 的应力水平 [σ]T [σ]T ≤ 0.90 σs = 310.50 MPa试验压力下 圆筒的应力 σT = p D T i e e .().+δδφ2 = 147.74 MPa校核条件 σT ≤ [σ]T校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力 [P w ]= 2δσφδe t i e []()D += 1.52239MPa 设计温度下计算应力 σt =P D c i e e()+δδ2= 150.43 MPa [σ]t φ 153.00MPa校核条件 [σ]t φ ≥σt结论 合格10封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力 P c 1.466 MPa 设计温度 t 50.00 ︒ C 内径 D i 2300.00 mm 曲面高度 h i 615.00mm 材料16MnR(热轧) (板材)试验温度许用应力 [σ] 170.00 MPa 设计温度许用应力 [σ]t170.00 MPa 钢板负偏差 C 1 0.00 mm 腐蚀裕量 C 2 4.00 mm焊接接头系数 φ0.90厚度及重量计算形状系数K = 16222+⎛⎝ ⎫⎭⎪⎡⎣⎢⎢⎤⎦⎥⎥D h i i = 1.0000 计算厚度 δ = KP D P c it c 205[].σφ- = 15.56 mm 有效厚度 δe =δn - C 1- C 2= 11.00 mm 最小厚度 δmin = 3.30 mm 名义厚度 δn = 16.00 mm 结论 满足最小厚度要求 重量639.79Kg压 力 计 算最大允许工作压力[P w ]= 205[].σφδδt ei e KD += 1.52618MPa结论 合格钢制卧式容器计算单位计算条件简图设计压力p 1.4659 MPa设计温度t50 ℃筒体材料名称16MnR(热轧)封头材料名称16MnR(热轧)封头型式椭圆形2300 mm筒体内直径D i筒体长度L 7900 mm筒体名义厚度δn 15mm 支座垫板名义厚度δrn0mm 筒体厚度附加量C4mm 腐蚀裕量C1 4 mm 筒体焊接接头系数Φ0.9封头名义厚度δhn15mm 封头厚度附加量C h4mm 鞍座材料名称Q235-A鞍座宽度b0mm 鞍座包角θ120°支座形心至封头切线距离A1480mm 鞍座高度H 250mm 地震烈度低于7度12卧式容器（双鞍座）计算单位计算条件简图计算压力p C 1.4659 MPa设计温度t50 ℃圆筒材料16MnR(热轧)鞍座材料Q235-A圆筒材料常温许用应力[σ] 170 MPa圆筒材料设计温度下许用应力[σ]t 170MPa圆筒材料常温屈服点σσ345MPa鞍座材料许用应力[σ]sa140MPa 工作时物料密度Oγ1314kg/m3液压试验介质密度γT1000kg/m3圆筒内直径D i2300mm 圆筒名义厚度δn15mm 圆筒厚度附加量C4mm 圆筒焊接接头系数φ0.9封头名义厚度hnδ16mm 封头厚度附加量C h4mm 两封头切线间距离L6900 mm 鞍座垫板名义厚度δrn0mm 鞍座垫板有效厚度δre0mm 鞍座轴向宽度b200mm 鞍座包角θ120°鞍座底板中心至封头切线距离A1480mm封头曲面高度hi 550mm试验压力p T 1.323MPa 鞍座高度H250mm三参考文献1 国家质量技术监督局，GB150-2011《钢制压力容器》，中国标准出版社，20112 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，20105 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年四结束语通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关过程设备设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。