过程设备设计课程设计-45m液氨储罐设计

中北大学

课 程 设 计 说 明 书

学生姓名： 学 号： 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： （）M 3液氯储罐设计

指导教师：

职称:

2013年06月08日

陆辉山 闫宏伟 高 强

魏秀业 刘 波 崔宝珍

中北大学

课程设计任务书 2012/2013 学年第二学期

学院：机械工程与自动化学院专业：

学生姓名：学号：

课程设计题目：（45）M3液氯储罐设计

起迄日期： 06 月 08 日～06月 22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: 2013年06月08日

压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。

本次课程设计目的主要是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；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；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；掌握工程图纸的计算机绘图。

1 工艺设计 (1)

1.1存储量 (1)

1.2设备的选型及轮廓尺寸 (1)

2筒体及封头设计 (2)

2.1材料的选择 (2)

2.2筒体壁厚设计计算 (2)

2.3封头壁厚的设计计算 (3)

3接管及接管法兰设计 (4)

3.1接管尺寸选择 (4)

3.2管口表及连接标准 (4)

3.3接管法兰的选择 (5)

3.4垫片的选择 (6)

3.5紧固件的选择 (7)

4人孔的结构设计 (8)

4.1密封面的选择 (8)

4.2人孔的设计 (8)

4.3核算开孔补强 (9)

5支座的设计 (12)

5.1支座的选择 (12)

5.2支座的位置 (13)

6液面计及安全阀选择 (14)

7总体布局 (14)

8焊接结构设计及焊条的选择 (14)

9强度校核 (17)

10参考文献 (35)

1 工艺设计

1.1 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； V ——压力容器容积；

t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3

m t ；

根据设计条件t V W ρφ==0.945 1.31453.22t t ⨯⨯=

1.2 设备的选型及轮廓尺寸

粗略计算内径： 32454m L D i =π

一般2=D

L

，取4=D L

得2429i D mm =，圆整得：mm D i 2500=

选用EHA 椭圆封头，查《EHA 椭圆形封头内表面积及容积表》可得：深度

mm B 665=，内表面积20861.7m A =，容积32417.2m V =封

根据32g 4524

2m V L D V V V i =+=

+=封封筒π

mm D V V L i g 82544

22=-=

π封

，圆整得:mm L 8300=

32223.452417.223.85.24

24

2m V L D V V V i =⨯+⨯⨯=

+=+=π

π

封封筒计

误差

100%0.51%g

g

V V V -⨯=计

3m 70.4023.459.0=⨯==计工V V φ

所以，筒体的公称直径mm D i 2500=,长度mm L 8300=

2 筒体及封头设计

2.1 材料的选择

液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为C 。～4020-，根据《压力容器设计手册》中钢板的使用条件，选择16MnR 钢板作为制造筒体和封头材料。

2.2 筒体壁厚设计计算

2.2.1 设计压力

液氯储罐的工作温度-20℃——40℃，故选取设计温度t=50℃，由《压力容

器介质手册》【1】

查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为1.432MPa 。在本次设计中的

液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的1.05——1.1倍，所以设计压力()1.1 1.4320.1 1.466p MPa =⨯-=。

2.2.2 液柱静压力

由《某些无机物重要物理性质表》【1】

查的，液氯的密度为31314/kg m ，内径

2500i D mm =由《各地区重力加速度表》查的太原地区的29.79684/g m s =，则根

据公式i p gD ρ=静可得0.032p MPa =静

2.2.3 计算压力c p

因为

100% 2.2%5%p p

⨯=静＜，所以可忽略静压力的影响。即

1.466c p p MPa ==

2.2.4 设计温度下材料的许用应力[]t

σ

t 为C 。

～4020-，假设筒体厚度为mm 166～，由《钢板许用应力表》可得MnR 16的[]MPa t

170=σ

2.2.5 焊接接头系数φ

本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以 1.0φ=。