m液氯儲罐課程設(shè)計(jì)

1、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(biāo)記：6(有毒氣體)；在工業(yè)上，液氯是一種很有用的化學(xué)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(jī)、有機(jī)氯化物，如：金屬氯化物、氯溶劑、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(qiáng)烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強(qiáng)的危害，因此液氯的存儲、運(yùn)輸都是一個值得深思的問題。設(shè)計(jì)儲存設(shè)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(fèi)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

2、積會因溫度的改變而變化，所以必須嚴(yán)格控制儲罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)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(jì)。一、 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 表1：設(shè)計(jì)參數(shù)表序號項(xiàng) 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1.4327MPa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(diǎn)室內(nèi)10 工作介質(zhì)液氯11其它要求100%無損檢測1、 設(shè)計(jì)壓力設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫?/p>

3、的1.051.1倍。經(jīng)過查 我們?nèi)≡O(shè)計(jì)壓力為2、設(shè)計(jì)溫度設(shè)計(jì)溫度也是壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設(shè)定元件的金屬溫度。當(dāng)元件金屬溫度不低于0時，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度;當(dāng)元件金屬溫度低于0時，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度。所以設(shè)計(jì)溫度選擇為50。3、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(yīng)力,鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6645。 b、鋼管材料的選擇：根據(jù)JB/T4731,鋼管的材料選用20鋼，

4、其許用應(yīng)力二、 壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、 筒體和封頭 筒體的公稱直徑有標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，查標(biāo)準(zhǔn)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：解得 取 在36之間 。 又所以計(jì)算容積為，工作容積為（1）筒體的厚度計(jì)算：由中徑公式可得a、計(jì)算厚度：，（鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，）b、名義厚度：。c、有效厚度：（2）橢圓的厚度計(jì)算：由封頭厚度 可得a、計(jì)算厚度：（鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，）b、名義厚度：c、有效厚度：2、壓力的確定計(jì)算a 、計(jì)算

5、壓力：b、液柱靜壓力: ,故液柱靜壓力可以忽略，即c、水壓試驗(yàn)：其中：為元件在常溫下的許用應(yīng)力；為元件在設(shè)計(jì)溫度下的許用應(yīng)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(shè)液氯進(jìn)口管、安全閥口、人孔、空氣進(jìn)口管、空氣出口管、壓力表接口、液位計(jì)接口、液氯出口管，并根據(jù)各接口的大小選擇相對應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱aDN80PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯進(jìn)口管bDN80PN1.6MPaHG20592-1997MFM安全閥接口cDN500PN1.6MPaHG/T21523-2005MFM人孔dDN65

6、PN1.6MPaHG20595-1997MFM空氣進(jìn)口管eDN65PN1.6MPaHG20595-1997MFM空氣出口管fDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM壓力表接口gDN25PN1.6MPaHG20595-1997MFM液位計(jì)接口hDN80PN1.6MPaHG20595-1997MFM液氯出口管4、 法蘭的選擇跟據(jù)管口公稱直徑選擇相應(yīng)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ThNSHRB253211585144M1216462.6644

7、06576185145184M1220922.9106488089200160188M16201103.2106505005307156503320M30×234578111612905、 人孔的選擇：根據(jù)HGT 21523-2005 水平吊蓋帶頸平焊法蘭人孔 結(jié)構(gòu)及選材如圖：人孔的結(jié)構(gòu)凹凸面 人孔的選型 人孔的選材6、 液氯進(jìn)出口管 進(jìn)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(jì)及安全閥選擇本次設(shè)計(jì)采用磁性液位計(jì)，普通型，壓力等級為1.6 Mpa。根據(jù)實(shí)際要求，選用液位計(jì)的中心距為20

8、00 mm。標(biāo)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(jì)接管、安全閥、空氣進(jìn)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、墊片和緊固件，當(dāng)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(jié)構(gòu)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T253443572.51.865739510980861061205005215

9、495753.22.48、 螺栓的選擇 參照HG/T 2059220635-2009 鋼制管法蘭、墊片和緊固件 標(biāo)準(zhǔn)為HG20613-1997鋼制管法蘭緊固件9、鞍座選型鞍座結(jié)構(gòu)該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用Q235-A。估算鞍座的負(fù)荷： 儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量：單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表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(bǔ)強(qiáng)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

10、為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表鞍式支座結(jié)構(gòu)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194028M246046234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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力過大。由標(biāo)準(zhǔn)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

11、于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)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(qiáng)作用。因此，JB 4731還規(guī)定當(dāng)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，焊縫是焊接接頭的主要部分。焊接接頭的形式和坡口形式的設(shè)計(jì)直接影響到焊接的質(zhì)量與容器的安全?；剞D(zhuǎn)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(bǔ)強(qiáng)圈的焊接采用角焊，坡口為.焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及焊條的選擇綜合考慮各種因素，針對本次設(shè)計(jì)儲存的介質(zhì)是高毒性介質(zhì)，所以本次設(shè)計(jì)的殼體

12、A、B類焊接接頭應(yīng)為X型的如圖。而對于法蘭與殼體、接管連接的接頭，應(yīng)采用全焊透接頭。 對于人孔、補(bǔ)強(qiáng)圈與殼體的接頭選用，結(jié)構(gòu)如圖： 殼體與封頭的焊接 接管與筒體的焊接 人孔處接管、補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接人孔處接管、補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接結(jié)構(gòu)焊條型號及牌號(JB/T 4709-2007)接頭母材焊條型號焊條牌號16MnR+16MnRE5016J50620 +16MnRE309-16A307Q235-A+16MnRE309-16A307四、補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)1、補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別根據(jù)GB150，可不另行補(bǔ)強(qiáng)的條件： 設(shè)計(jì)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

13、大于89mm時。 接管厚度滿足下列要求：2、補(bǔ)強(qiáng)的確定由于該儲罐中有DN=500mm的 人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。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(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。接管材料選用20r鋼，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998， 其中：殼體開孔處的計(jì)算厚度 接管的有效厚度強(qiáng)度削弱系數(shù)3、開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為： 管材的確定3、有效補(bǔ)強(qiáng)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(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150，得： (2）內(nèi)側(cè)有效高度的確定根據(jù)GB150-1998，得： （實(shí)際內(nèi)伸高度）5有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB15

14、0，分別計(jì)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(bǔ)強(qiáng)面積因?yàn)?，所以開孔需另行補(bǔ)強(qiáng)所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積： 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)：根據(jù)DN500取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑。因?yàn)?，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=534mm 補(bǔ)強(qiáng)圈厚度： 圓整取名義厚度為24mm。五、 結(jié)論通過本次課程設(shè)計(jì)，我完成了容積為的液氯儲罐的設(shè)計(jì)，并采用SW6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后形成合理的設(shè)計(jì)方案。在此次課程設(shè)計(jì)，我從毫無頭緒，到一點(diǎn)一點(diǎn)查閱，理清設(shè)計(jì)思路，然后計(jì)算校核，如此反復(fù)，最終完成了課程設(shè)計(jì)。雖然在這個過程中，我不斷的出錯，不斷的校核計(jì)算，但通過改正錯誤，更加增強(qiáng)了我把知識運(yùn)用到實(shí)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(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握了液氯儲罐設(shè)計(jì)的全過程；并且鍛煉了查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)方案的可行性研究和論證。另外，在這次的設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)了我設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性和團(tuán)隊(duì)合作的態(tài)度。相信會給以后的學(xué)習(xí)和工作帶來很大的幫助。六、參考文獻(xiàn)1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，