70m3液氯儲罐壓力容器的課程設計

1、一、 緒論1、任務說明設計一個容積為70的液氯儲罐，采用常規(guī)設計方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關標準，按工藝設計、設備結構設計、設備強度計算的設計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進行設計，然后采用SW6-1998對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。2、液氯（）的性質(zhì)分子量 70.91 黃綠色有刺激性氣味的氣體。密度：相對密度(水=1)1.47；相對密度(空氣=1)2.48；穩(wěn)定性：穩(wěn)定； 危險標記：6(有毒氣體)；在工業(yè)上，液氯是一種很有用的化學物質(zhì)。氯可用于造紙、紡織工業(yè)的漂白；用作水和廢水的消毒、殺菌劑；且可用于制造無機、有機氯化物，如：金屬氯化物、氯溶

2、劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。但由于液氯屬高毒性，是一種強烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強的危害，因此液氯的存儲、運輸都是一個值得深思的問題。設計儲存設備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲介質(zhì)的性質(zhì)、容量、鋼材的耗費量等等。而且液化氣體必須考慮它的膨脹性和壓縮性，液化氣體的體積會因溫度的改變而變化，所以必須嚴格控制儲罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲罐實際容積和設計溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積）。在總貯量小于500，單罐容積小于100時選用臥式貯罐比較經(jīng)濟。二、 設計參數(shù)的確定 表1：設計參數(shù)表序號項 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱液氯儲罐2用 途液氯儲存站3最高工作壓力1.

3、4327MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20455公稱容積（Vg）70M36工稱直徑3000MM7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液氯（高度危害）9使用地點室內(nèi)10 工作介質(zhì)液氯11其它要求100%無損檢測1、 設計壓力設計壓力為壓力容器的設計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通常可取最高工作壓力的1.051.1倍。經(jīng)過查 我們?nèi)≡O計壓力為2、設計溫度設計溫度也是壓力容器的設計載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設定元件的金屬溫度。當元件金屬溫度不低于0時，設計溫度不得低于元件可能達到的最高溫度;當元件金屬溫度低于0時，其值不得高于元件金屬可能達到的最高溫度。所以設計溫度選擇為50。3、

4、主要元件材料的選擇筒體材料的選擇：a、 壓力容器的選擇：根據(jù)液氯的特性，查GB150-1998選擇16MnR。16MnR是壓力容器專用鋼，適用范圍：用于介質(zhì)具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。50時的許用應力,鋼板標準GB6645。 b、鋼管材料的選擇：根據(jù)JB/T4731,鋼管的材料選用20鋼，其許用應力三、 壓力容器結構設計1、 筒體和封頭 筒體的公稱直徑有標準選擇，而它的長度L可以根據(jù)容積要求來決定。根據(jù)公式 取 將代入得： 。 圓整后，采用標準橢圓封頭，查標準JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表1，得公稱直徑，深度H為790mm，容積為3.8170。根據(jù) 代入數(shù)據(jù)得：解

5、得 取 在36之間 。 又所以計算容積為，工作容積為（1）筒體的厚度計算：由中徑公式可得a、計算厚度：，（鋼板厚度負偏差，腐蝕余量，）b、名義厚度：。c、有效厚度：（2）橢圓的厚度計算：由封頭厚度 可得a、計算厚度：（鋼板厚度負偏差，腐蝕余量，）b、名義厚度：c、有效厚度：2、壓力的確定計算a 、計算壓力：b、液柱靜壓力: ,故液柱靜壓力可以忽略，即c、水壓試驗：其中：為元件在常溫下的許用應力；為元件在設計溫度下的許用應力。該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為。3、 接管的選擇 液氯儲罐要開設液氯進口管、安全閥口、人孔、空氣進口管、空氣出口管、壓力表接口、液位計接口、液氯出口管，并根據(jù)各接

6、口的大小選擇相對應的法蘭及墊片。管口表接管代號公稱尺寸公稱壓力連接尺寸標準連接面形式用途或名稱aDN80PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯進口管bDN80PN1.6MPaHG20592-1997MFM安全閥接口cDN500PN1.6MPaHG/T21523-2005MFM人孔dDN65PN1.6MPaHG20595-1997MFM空氣進口管eDN65PN1.6MPaHG20595-1997MFM空氣出口管fDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM壓力表接口gDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM液位計接口hDN80PN1.6MPaHG20595-1

7、997MFM液氯出口管4、 法蘭的選擇跟據(jù)管口公稱直徑選擇相應的法蘭，1.6MPa時選用帶頸對焊榫槽法蘭，主要參數(shù)如下：法蘭尺寸表公稱通徑鋼管外徑連接尺寸法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度HB法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋ThNSHRB253211585144M1216462.664406576185145184M1220922.9106488089200160188M16201103.2106505005307156503320M30234578111612905、 人孔的選擇：根據(jù)HGT 21523-2005 水平吊蓋帶頸平焊法蘭人孔 結構及選材如圖：人孔的結構凹凸面 人孔

8、的選型 人孔的選材6、 液氯進出口管 進口管管端成45角可使液流集中，避免成滴水，對臥式容器插入深度為全高的，插入液體中對減少液面形成泡沫及穩(wěn)定液面等都有利。 7、液面計及安全閥選擇本次設計采用磁性液位計，普通型，壓力等級為1.6 Mpa。根據(jù)實際要求，選用液位計的中心距為2000 mm。標記 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2000-1.314 BF 321C。根據(jù)公稱壓力PN=1.6和適用介質(zhì)，選擇型號為A41H-16C的安全閥。注意：液位計接管、安全閥、空氣進出口管、壓力表接管高度均為150mm8、墊片的選擇 參照HG/T 2059220635-2009 鋼制管法蘭、墊片和緊

9、固件，當壓力等級1.6MPa且有劇毒介質(zhì)時，選擇纏繞墊片。具體數(shù)據(jù)如下表a、墊片結構圖為：b、尺寸表為A型和B型墊片尺寸(mm)公稱通徑DN內(nèi)環(huán)內(nèi)徑D1max纏繞墊內(nèi)環(huán)厚度T1內(nèi)徑D2外徑D3厚度T253443572.51.865739510980861061205005215495753.22.48、 螺栓的選擇 參照HG/T 2059220635-2009 鋼制管法蘭、墊片和緊固件 標準為HG20613-1997鋼制管法蘭緊固件9、鞍座選型鞍座結構該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-A。估算鞍座的負荷： 儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量：單個封頭的質(zhì)量：查標準JB/T4746-2002鋼制壓力容

10、器用封頭中表B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，充液質(zhì)量：，故附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為225kg，其他接管質(zhì)量總和估100kg，補強圈質(zhì)量參見JB/T4736-2006為20.7Kg即綜上所述：,每個鞍座承受的重量為由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為A,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結構尺寸如下表鞍式支座結構尺寸（mm）公稱直徑 DN允許載荷Q KN鞍座高度h底板腹板300078525021803601610筋板墊板弧長34031641010349066012120螺栓配置鞍座質(zhì)量kg每增高100mm增加的質(zhì)量kg間距螺孔螺紋孔長194028

11、M246046234鞍座位置的確定 通常取尺寸A不超過0.2L值，中國現(xiàn)行標準JB 4731鋼制臥式容器規(guī)定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超過0.25L.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應力過大。由標準橢圓封頭故 由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強作用。因此，JB 4731還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使A0.5R m（）,即 ，取A=755mm綜上有：A=755mm。10、焊接接頭 容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫、融合線和熱影響區(qū)的總稱，焊縫是焊接接頭

12、的主要部分。焊接接頭的形式和坡口形式的設計直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全。回轉殼體與封頭的焊接接頭采用對接接頭接管與筒體的焊接接頭坡口為.人孔處接管、補強圈的焊接采用角焊，坡口為.焊接結構設計及焊條的選擇綜合考慮各種因素，針對本次設計儲存的介質(zhì)是高毒性介質(zhì)，所以本次設計的殼體A、B類焊接接頭應為X型的如圖。而對于法蘭與殼體、接管連接的接頭，應采用全焊透接頭。 對于人孔、補強圈與殼體的接頭選用，結構如圖： 殼體與封頭的焊接 接管與筒體的焊接 人孔處接管、補強圈的焊接人孔處接管、補強圈的焊接結構焊條型號及牌號(JB/T 4709-2007)接頭母材焊條型號焊條牌號16MnR+16MnRE5016

13、J50620 +16MnRE309-16A307Q235-A+16MnRE309-16A307四、補強圈設計1、補強設計方法判別根據(jù)GB150，可不另行補強的條件： 設計壓力小于或等于2.5Mpa。 在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的2.5倍。 接管公稱外徑不大于89mm時。 接管厚度滿足下列要求：2、補強的確定由于該儲罐中有DN=500mm的 人孔需要補強。按HG/T21523-2005,人孔為水平吊蓋帶頸平焊焊法蘭人孔，凹凸面MFM型。開孔直徑 采用等面積法進行開孔補強計算。接管材料選用20r鋼，其許用應力根據(jù)GB150-1998， 其中：殼體開孔處的計算厚度 接管的有效

14、厚度強度削弱系數(shù)3、開孔所需補強面積為： 管材的確定3、有效補強范圍有效寬度B的確定，按GB150中式8-7，得： 4、有效高度的確定(1）外側有效高度的確定根據(jù)GB150，得： (2）內(nèi)側有效高度的確定根據(jù)GB150-1998，得： （實際內(nèi)伸高度）5有效補強面積根據(jù)GB150，分別計算如下：筒體多余面積接管的多余面積接管厚度：焊縫金屬截面積焊角取6.0mm6、補強面積因為，所以開孔需另行補強所需另行補強面積： 補強圈設計：根據(jù)DN500取補強圈外徑。因為，所以在有效補強范圍。補強圈內(nèi)徑d=534mm 補強圈厚度： 圓整取名義厚度為24mm。五、 結論通過本次課程設計，我完成了容積為的液氯儲

15、罐的設計，并采用SW6-1998對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。在此次課程設計，我從毫無頭緒，到一點一點查閱，理清設計思路，然后計算校核，如此反復，最終完成了課程設計。雖然在這個過程中，我不斷的出錯，不斷的校核計算，但通過改正錯誤，更加增強了我把知識運用到實際的能力，加深了對課本知識的理解。同時，通過使用國家壓力容器標準、規(guī)范進行設計，掌握了液氯儲罐設計的全過程；并且鍛煉了查閱和綜合分析文獻資料的能力，進行設計方法和設計方案的可行性研究和論證。另外，在這次的設計中，培養(yǎng)了我設計的嚴謹性和團隊合作的態(tài)度。相信會給以后的學習和工作帶來很大的幫助。六、參考文獻1 國家質(zhì)量技術監(jiān)督局，GB150-1998