液氯儲罐設(shè)計(jì)

1、太原科技大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名：帕克陳學(xué) 號：學(xué) 院：化學(xué)與生物工程學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 題 目：（20）M3液氯儲罐設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師： 職稱:2012年12月12日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書1設(shè)計(jì)目的：設(shè)計(jì)目的1) 使用國家最新壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，掌握典型過程設(shè)備設(shè)計(jì)的全過程。2) 掌握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。3) 掌握電算設(shè)計(jì)計(jì)算，要求設(shè)計(jì)思路清晰，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠，且正確掌握計(jì)算機(jī)操作和專業(yè)軟件的使用。4) 掌握工程圖紙的繪圖。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：1 原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

2、條件表序號項(xiàng)目數(shù)值單位備注1名稱液氯儲罐2用途液氯存儲3最高工作壓力1.2MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20455公稱容積（）20m36裝量系數(shù)0.97工作介質(zhì)液氯8使用地點(diǎn)太原市（室外）管口表符號ITEM公稱尺寸N.SIZE公稱壓力PN連接標(biāo)準(zhǔn)CONNECT.STD法蘭型式TYPE密封面形式FACING用途或名稱SERVICE設(shè)備中心線至法欄面距離/mmh202.5HG20592WNFM液位計(jì)接口見圖d502.5HG20592WNFM液氯進(jìn)口管1198a502.5HG20592WNFM液氯出口管1198e502.5HG20592WNFM空氣進(jìn)口管1198b502.5HG20592WNFM空

3、氣出口管1198g502.5HG20592WNFM安全閥接口1198c252.5HG20592WNFM壓力表接口1198f4502.5人孔i502.5HG20592WNFM排污管11982設(shè)計(jì)內(nèi)容1）設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；2）設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算與校核；3）技術(shù)條件編制；4）繪制設(shè)備總裝配圖；5）編制設(shè)計(jì)說明書。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書(論文)、圖紙、實(shí)物樣品等：1）設(shè)計(jì)說明書：主要內(nèi)容包括：封面、設(shè)計(jì)任務(wù)書、目錄、設(shè)計(jì)方案的分析和擬定、各部分結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)等；2）總裝配圖設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)遵循國家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)和化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，圖面布置要合理

4、，結(jié)構(gòu)表達(dá)要清楚、正確，圖面要整潔，文字書寫采用仿宋體、內(nèi)容要詳盡，圖紙采用手繪繪制。4主要參考文獻(xiàn)：1. 中國石化集團(tuán)上海工程有限公司，化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化工工業(yè)出版社，20092. GB 150-1998，鋼制壓力容器，國家技術(shù)監(jiān)督局，19983. JB/T 4336-2002、JB/T 4746-2002，補(bǔ)強(qiáng)圈鋼制壓力容器用封頭，國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會，20034. JB/T 4731-2005，鋼制臥式容器，國家發(fā)展和改革委員會，20035.6. 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院 編，化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，19897. JB/T 47004704-2000，壓力容器法蘭，國家機(jī)械

5、工業(yè)局、國家石油和化學(xué)工業(yè)局，20008. JB/T 4712.14712.4-2007，容器支座，國家發(fā)展和改革委員會，20089. JB 4708-2000 JB/T 4709-2000 JB 4744-2000，鋼制壓力容器焊接工藝評定 鋼制壓力容器焊接規(guī)程 鋼制壓力容器產(chǎn)品焊接試板的力學(xué)性能檢驗(yàn)，國家機(jī)械工業(yè)局，國家石油和化學(xué)工業(yè)局，200010. 鄭津洋等編，過程設(shè)備設(shè)計(jì)（第二版），化學(xué)工業(yè)出版社，2005.75設(shè)計(jì)成果形式及要求：1）完成課程設(shè)計(jì)說明書一份； 2）草圖一張（A1圖紙一張）3）總裝配圖一張 (A1圖紙一張)； 6工作計(jì)劃及進(jìn)度：2012年12月10日：布置任務(wù)、查閱資

6、料并確定設(shè)計(jì)方法和步驟12月12日12月20日：機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算（強(qiáng)度計(jì)算與校核）及技術(shù)條件編制12月17日12月22日：設(shè)計(jì)圖紙繪制（草圖和裝配圖）12月21日12月25日：撰寫設(shè)計(jì)說明書12月28日：答辯及成績評定系主任審查意見：簽字：年月日目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書I目錄IV一設(shè)備總體尺寸的確定- 1 -1.1.儲罐筒公稱直徑，筒體長度以及橢圓封頭結(jié)構(gòu)型式尺寸的確定- 1 -選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形- 1 -確定EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積- 1 -筒體長度確定- 2 -1.3.壓力容器類型選擇- 2 -參數(shù)確定- 2 -1.3材料的選擇- 3 -1.3.1.初步選擇- 3 -殼體的材料選擇，受壓殼體的厚度

7、設(shè)計(jì)及其校核- 3 -水壓試驗(yàn)- 3 -1.4.儲罐的存儲量- 4 -二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 5 -2.1.人孔其法蘭設(shè)計(jì)- 5 -人孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)- 5 -人孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算- 6 -2.2開孔接管位置設(shè)計(jì)- 7 -2.3接管法蘭設(shè)計(jì)- 9 -2.4.墊片的選擇- 10 -2.5.連接件的選擇- 10 -2.6.鞍座設(shè)計(jì)- 11 -鞍座尺寸設(shè)計(jì)- 11 -鞍座位置的確定：- 12 -2.7.其他部件的設(shè)計(jì)- 13 -安全閥的選擇- 13 -壓力表的選擇- 13 -液面計(jì)的選擇- 13 -2.8.總體設(shè)計(jì)- 14 -2.9.焊接接頭設(shè)計(jì)- 14 -三強(qiáng)度校核- 15 -四感想- 34 -參考文獻(xiàn)- 35 -一

8、設(shè)備總體尺寸的確定1.1.儲罐筒公稱直徑，筒體長度以及橢圓封頭結(jié)構(gòu)型式尺寸的確定選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形的分子量 70.91 ，是黃綠色有刺激性氣味的氣體。穩(wěn)定性：穩(wěn)定； 危險(xiǎn)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(gè)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

9、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(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）。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。因?yàn)閳A筒形貯罐加工制造安裝簡單，安裝費(fèi)用少， 但金屬耗量大占地面積大， 所以在總貯量小于500 ，單罐容積小于100 時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。確定EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積1）確定封頭的大概直徑因?yàn)椋? 20，長徑比為36，取設(shè)：則：，于是2）選取EHA橢圓形封頭的直徑將圓筒直徑圓整為,得，則解得，將其圓整為。誤差為：;余量適中，合適。選取的橢圓形封頭為：公稱直徑DN/

10、mm總深度H/mm內(nèi)表面積A/m2容積封頭/m320005404.58731.1739表1.1橢圓封頭尺寸筒體長度確定 DN2000 mm，取L6000 mm1.3.壓力容器類型選擇溫度 -20204050飽和蒸汽壓MPa0.0820.5651.0271.401飽和液密度kg/L1.5281.4061.3421.307表1.2液氯物理性質(zhì)參數(shù)確定（1）設(shè)計(jì)壓力溫壓力容器其容器內(nèi)的物料溫度隨季節(jié)溫度變化，工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，工作壓力Pw取液氯t=50時(shí)的飽和蒸汽壓（表壓），查表得：液氯50時(shí)的飽和蒸汽壓為1.401MPa（絕壓），則Pw=1.1×（1.401-0.1）=1

11、.432MPa設(shè)計(jì)壓力由于，所以此容器屬于低壓容器，又由于介質(zhì)為高度危害，所以此類容器屬于第三類容器。根據(jù)過程設(shè)備設(shè)計(jì)，在容器設(shè)計(jì)選用零部件時(shí)，應(yīng)選用設(shè)計(jì)壓力相近且稍高一級的公稱壓力，故公稱壓力（2）液柱靜壓力由某些無機(jī)物重要物理性質(zhì)表查得，液氯的密度為,太原地區(qū)的重力加速度為，則根據(jù)公式，可得（3）焊接接頭系數(shù)本次液氯儲罐的設(shè)計(jì)采用雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透對接接頭，100%無損檢測，所以=1.0.1.3材料的選擇.初步選擇純液氯是高危害性的介質(zhì)，但其腐蝕性小,貯罐可選用一般鋼材,有因?yàn)槭褂脺囟葹?，根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書中鋼板的使用條件，應(yīng)選用Q245R或Q345R。常用的有20R和

12、16MnR兩種。如果純粹從技術(shù)角度看，建議選用20R類的低碳鋼板， 16MnR鋼板的價(jià)格雖比20R貴，但在制造費(fèi)用方面，同等重量設(shè)備的計(jì)價(jià)，16MnR鋼板為比較經(jīng)濟(jì)。所以在此選擇16MnR鋼板作為制造筒體和封頭材料。殼體的材料選擇，受壓殼體的厚度設(shè)計(jì)及其校核（1）Q245 設(shè)<16mm，s=245MPa,t=133MPa=10.58mm<16mm=+C1+C2=12.88mm向上圓整至13mm PT=1.25Pc=1.75MPa 164.43MPa 0.9s=0.9×1×245MPa=220.5MPa>164.43MPa 校驗(yàn)合格（2）Q345 設(shè)<

13、16mm，s=345MPa,t=170MPa=8.27mm<16mm=+C1+C2=10.57mm向上圓整至12mm=-C2-C2=9.7mm PT=1.25Pc=1.79MPa 0.9s=0.9×1×345MPa=310.5MPa>202.02MPa 校驗(yàn)合格（3）Q245，Q345比較 1）耗材 厚度越大，耗用量越大。Q345厚度小，省材料，重量小，但Q345價(jià)格貴，由此看來，兩者均可。 2）制造，運(yùn)輸，安裝費(fèi)用 板厚小，重量少，則更經(jīng)濟(jì)綜合上述分析，選用Q345(16MnR)更合適 水壓試驗(yàn)液體的溫度不得低于5；試驗(yàn)方法：試驗(yàn)時(shí)容器頂部應(yīng)設(shè)排氣口，充液時(shí)應(yīng)

14、將容器內(nèi)的空氣排盡，試驗(yàn)過程中，應(yīng)保持容器外表面的干燥。試驗(yàn)時(shí)壓力應(yīng)緩慢上升，達(dá)到規(guī)定試驗(yàn)壓力后，保壓時(shí)間一般不少于30min。然后將壓力降至規(guī)定試驗(yàn)壓力的80%，并保持足夠長的時(shí)間以便對所有焊接接頭和連接部位進(jìn)行檢查。如有滲漏，修補(bǔ)后重新試驗(yàn)。查表得：16MnR：20鋼：水壓試驗(yàn)時(shí)的壓力 (3.3)水壓試驗(yàn)的應(yīng)力校核：水壓試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力 (3.4)水壓試驗(yàn)時(shí)的許用應(yīng)力為 16MnR：20鋼：故筒體滿足水壓試驗(yàn)時(shí)的強(qiáng)度要求1。1.4.儲罐的存儲量由以上數(shù)據(jù)計(jì)算儲罐的存儲量：可得：二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.人孔其法蘭設(shè)計(jì)人孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2.1人孔結(jié)構(gòu)尺寸示意本次設(shè)計(jì)壓力為1.432MPa,根據(jù)化工容器及設(shè)

15、備簡明設(shè)計(jì)手冊JB578-64，采用回轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。人孔采用帶頸對焊法蘭法蘭密封面形式為凹凸面（MFM），選擇公稱壓力為2.5MPa，查表可得：DNdw×sdDDiH1H2450480×12456660600378115bb1b2ABLd012484637517520024螺柱螺母螺柱總質(zhì)量20個(gè)40個(gè)M33×2×165245表2.1人孔尺寸材料選擇：零件名稱筒節(jié) 法蘭法蘭蓋 墊片公稱壓力MPa允許工作溫度材料類別及代號16MnR16MnR16MnR纏繞式墊片2.5-2050表2.2人孔選材人孔的補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算（1）圓筒開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為圓筒計(jì)算厚度

16、D為開孔直徑 d=450+22.25=454.5mm A=8.27454.5=3758.7（2）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍內(nèi)的補(bǔ)強(qiáng)面積1）人孔接管人孔材料選擇16MnR，在50時(shí) 2） 因?yàn)?d=2454.5=909mm3）所以需要補(bǔ)強(qiáng)。（3）補(bǔ)強(qiáng)面積（4）補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度根據(jù)DN=450mm，選擇補(bǔ)強(qiáng)圈尺寸：D=760,d=480;2.2開孔接管位置設(shè)計(jì)由化工工藝設(shè)計(jì)手冊查得常用介質(zhì)流速推薦值： 液氯流速為0.8m/s，壓縮空氣的流速為12m/s,根據(jù)該數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)個(gè)各接管尺寸：（1）液氯進(jìn)口管與法蘭設(shè)計(jì)取液氯進(jìn)口管與筒體環(huán)焊縫距離為500mm，入筒體的長度為1500mm。要求DN=50,取管伸出筒外長度150m

17、m。選材20鋼。（2）液氯出口管與法蘭設(shè)計(jì)按照無補(bǔ)強(qiáng)要求：兩管口中心線間距不得小于兩孔直徑之和的兩倍，取間距為250mm。要求DN=50,取管伸出筒外長度150mm。距筒體底部的長度為200mm。液氨出口接管的PN為2.5MPa選用的材料為20鋼。（3）空氣進(jìn)口與空氣出口設(shè)計(jì)由實(shí)際要求得：空氣進(jìn)口的DN為50mm,空氣出口的DN為50mm空氣進(jìn)口與空氣出口間的距離為250 mm，外伸高度為150mm，內(nèi)伸高度為0；同理可取等級壓力為2.5MPa，空氣進(jìn)口的材料選用20鋼。（4）安全閥接口管設(shè)計(jì)安全閥接口管設(shè)計(jì)要求的公稱通徑為80mm, 接口管伸出筒體外均為150mm,取等級壓力2.5MPa,選

18、用材料20鋼。（5）壓力表接管設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求得：選用的公稱通經(jīng)為DN20mm壓力表接管伸出筒體長度為158mm壓力表接管的等級壓力為2.5MPa選用的材料（6）液位計(jì)接口的設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求得：選用的公稱通經(jīng)為DN20mm壓力表接管伸出筒體長度為150mm壓力表接管的等級壓力為2.5MPa選用的材料（7）排污口接管設(shè)計(jì)排污管入筒體的長度為0mm。要求DN=50,取管伸出筒外長度100mm。選材20鋼。（8）接管尺寸表用途公稱直徑DN外徑壁厚伸出筒體長度伸入筒體長度理論質(zhì)量液氯進(jìn)口管5057×8.515015001.6液氯出口管空氣進(jìn)口管5057×1115001.2空氣出口管

19、液位計(jì)2025×515001.2安全閥2025×1115001.2壓力表2025×515801.2排污口5057×1110001.6表2.3接管尺寸符號ITEM公稱尺寸N.SIZE公稱壓力PN連接標(biāo)準(zhǔn)CONNECT.STD法蘭型式TYPE密封面形式FACING用途或名稱SERVICE設(shè)備中心線至法欄面距離/mmh202.5HG20592WNFM液位計(jì)接口見圖d502.5HG20592WNFM液氯進(jìn)口管1198a502.5HG20592WNFM液氯出口管1198e502.5HG20592WNFM空氣進(jìn)口管1198b502.5HG20592WNFM空氣出口管

20、1198g502.5HG20592WNFM安全閥接口1198c252.5HG20592WNFM壓力表接口1198f5302.5人孔i502.5HG20592WNFM排污口1198表2.4管口表2.3接管法蘭設(shè)計(jì)，查得最大允許工作壓力為2.25MPa，查得20鋼（50） 由HGT 20592-2009鋼制法蘭墊片緊固件表PN2,5帶頸對焊鋼制管法蘭設(shè)計(jì)：（1）液氯進(jìn)出口法蘭設(shè)計(jì)選用帶頸對焊法蘭（WN），凹面密封面（），設(shè)計(jì)壓力為2MPa,取公稱壓力2.5MPa,選材16MnR。（2）空氣進(jìn)出口法蘭設(shè)計(jì)選用帶徑對焊法蘭（WN），凹面密封面（），公稱壓力2.5MPa,選材16MnR。（3）壓力表接口

21、法蘭設(shè)計(jì)選用帶徑對焊法蘭（WN），凹面密封面（），等級壓力2.5MPa,選材16MnR。（4）安全閥接管法蘭設(shè)計(jì)選用帶徑對焊法蘭（WN），凹面密封面（），等級壓力2.5MPa,選材16MnR。（5）液面計(jì)接管法蘭設(shè)計(jì)法蘭的密封面形式凹面（FM）法蘭墊片采用柔性石星墊片采用16個(gè)螺栓16個(gè)墊圈，采用16MnR。各接管法蘭尺寸查表HG/T 2059220635-2009得：圖2.2法蘭尺寸示意序號接管法蘭公稱直徑DN焊接外徑A1連接尺寸法蘭厚度C法蘭頸法蘭高度H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（個(gè)）螺栓ThNSH1Ra液氯出口管5057165125184M1620758.586

22、52b空氣出口管5057165125184M162075118652c壓力表接口202510575144M12184056440d液氯進(jìn)口管5057165125184M1620758.58652e空氣進(jìn)口管5057165125184M162075118652g安全閥接口5057165125184M162075118652h液面計(jì)接口202510575144M12204056440i排污口5057165125表2.5接管法蘭尺寸2.4.墊片的選擇因?yàn)槭褂脡毫N=2.5MP，而且工作溫度不是太高，液氯的腐蝕性可以忽略，而且該密封屬于靜密封，所以墊片選用石棉橡膠墊片即可滿足要求，查HG/T 206

23、06-1997鋼制管法蘭用非金屬平墊片，得：圖2.3 金屬包覆墊片符號管口名稱墊片厚度公稱直徑內(nèi)徑D1外徑D2d液氯進(jìn)口1.5506187g安全閥口1.5506187e空氣進(jìn)口1.5506187b空氣出口1.5506187c壓力表口1.5202750h液位計(jì)口1.5202750a液氯出口1.5506187I排污口1.5506187表2.6 凹凸面法蘭用MFM型墊片尺寸表2.5.連接件的選擇查HG 20613-97鋼制管法蘭用緊固件得螺柱的長度和平墊圈尺寸：符號公稱直徑螺紋螺柱長緊固件用平墊圈 mmhd50M169017303g50M169017303e50M168517303b50M16851

24、7303c20M127013242.5h20M127013242.5a50M169017303i50M168517303表2.7管法蘭緊固件尺寸2.6.鞍座設(shè)計(jì)鞍座尺寸設(shè)計(jì)圖2.4鞍座尺寸示意選擇雙鞍式支座，支座中心與焊縫的距離為500mm選材為Q235-A、F筒體的公稱直徑DN2000mm筒體質(zhì)量： 筒體質(zhì)量： 封頭質(zhì)量： 充液質(zhì)量：由于，故取液氯的質(zhì)量。 附件質(zhì)量：查表得，人孔質(zhì)量為265kg，其余管口質(zhì)量為100kg所以，所以，每個(gè)承重為：查JB4712.1-2007得，選取輕型A，包角120.DN2000mm時(shí)：公稱直徑DN（mm）鞍座高度h（mm）底座（mm）腹板2筋板()11b11

25、l3b2b32000250142022012103301902608墊板（）螺栓間距鞍座質(zhì)量（kg）弧長4233043010801260160表2.8鞍座尺寸鞍座位置的確定：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,有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(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(shí)，最好使A0.5R m（）,即，取A=

26、503mm綜上有：A=500mm。鞍座標(biāo)記為：JB/T 4712.1-2007,支座 A2000-F JB/T 4712.1-2007,支座 A2000-S2.7.其他部件的設(shè)計(jì)安全閥的選擇1.彈簧微啟封閉式高壓安全閥 微啟式安全閥的開啟高度小于流道直徑的1/4，通常為流道直徑的1/40一1/20。微啟式安全閥的動(dòng)作過程是比例作用式的，主要用于液體場合，有時(shí)也用于排放量很小的氣體場合。2.全封閉安全閥 全封閉式安全閥排氣時(shí)，氣體全部通過排氣管排放，介質(zhì)不能間外泄漏，主要用于介質(zhì)為有毒。易燃?xì)怏w的容器。隨著使用要求的不同，有封閉式和不封閉式。封閉式即排出的介質(zhì)不外泄，全部沿著規(guī)定的出口排出，一般

27、用于有毒和有腐蝕性的介質(zhì)。不封閉式一般用于無毒或無腐蝕性的介質(zhì)。液氯為極度危險(xiǎn)的有毒有腐蝕性的介質(zhì)，故須采用封閉式排氣閥。根據(jù)公稱壓力PN=2.5和適用介質(zhì)，選擇型號為A41H-16C的安全閥。設(shè)計(jì)參數(shù)：容器外徑D02024mm超壓限度Pd1.827MPa容器總長L7080mm液體汽化潛熱q219.81kJ/kg容器受熱面積Ar48.45經(jīng)計(jì)算，安全泄放量為 最小泄放面積故，安全閥直徑為：，取公稱直徑安全閥設(shè)計(jì)如下：公稱直徑DN20mm適用介質(zhì)液氯材質(zhì)LCB適用溫度-50150安全閥開啟高度全啟式安全閥結(jié)構(gòu)形式彈簧式型號A42H-25C閥體構(gòu)造封閉式表2.9安全閥尺寸壓力表的選擇根據(jù)壓力管道技

28、術(shù)規(guī)定 PGG13-2008選擇壓力表型號為Y100B-25C液面計(jì)的選擇此容器選用磁性液位計(jì)，由于此儲罐介質(zhì)溫度在太原地區(qū)隨四季溫度的變化而變化，最低-20，最高48，密度黏度也隨之變化，又根據(jù)需要滿足筒體內(nèi)徑DN=1800，公稱壓力PN=2.5其他的液位計(jì)均不符合要求，所以選用此液位計(jì)。 液位計(jì)必須安裝在最高液面以上液化石油氣的裝量系數(shù)為0.9，材質(zhì)選用321號不銹鋼.試差法計(jì)算可得最高液面距離筒體中心線約688mm處液位計(jì)選用的PN=2.5MPa液位計(jì)，按其常用規(guī)格安裝在距離筒體中心線700mm處2.8.總體設(shè)計(jì)液氯進(jìn)氣管外伸度150mm，內(nèi)伸高度1500mm。液氯出口管外伸高度150m

29、m，內(nèi)伸高度1800mm。 安全閥外伸高度150mm，內(nèi)伸高度0mm。壓力表外伸高度158mm,內(nèi)伸高度0mm.空氣進(jìn)/出口管外伸高度150mm,內(nèi)伸高度0mm。人孔外伸300mm，內(nèi)伸0mm。 接管與接管間距500mm，接管與封頭間距300mm,與人孔間距1500mm，與焊縫距離不小于150mm,鞍座距封頭切線500mm。2.9.焊接接頭設(shè)計(jì)（1）殼體A，B類焊接接頭的設(shè)計(jì)該容器上的A,B類接頭必須采用對接焊，不允許采用搭接焊。對接焊易于焊透，質(zhì)量容易保證，易于作無損檢測，可獲得最好的焊接接頭質(zhì)量。該容器上的接管與殼體以及補(bǔ)強(qiáng)圈之間的焊接一般只能采用角接和搭接。（2）殼體C，D類焊接接頭的設(shè)

30、計(jì) 平蓋，管板與圓筒非對接連接的接頭，法蘭與殼體，接管連接的接頭，內(nèi)封頭與圓筒的搭接接頭以及多層包扎容器層板層縱向接頭，均屬C類焊接接頭，但已規(guī)定為A，B類的焊接接頭除外。接管、人孔、凸緣、補(bǔ)強(qiáng)圈等與殼體連接的接頭均屬于E類焊接接頭，但已規(guī)定為A，B類的除外。（3）焊接接頭坡口設(shè)計(jì)容器筒體，封頭與接管法蘭的厚度均在=326mm的范圍，為了減小焊接變形和殘余應(yīng)力，因此可取接頭坡口形式為V形。（4）常用焊接方法與焊條的選擇采用手工電弧焊，該方法設(shè)備簡單，便于操作，使用于各種焊接，在壓力容器制造中應(yīng)用十分廣泛，鋼板對接，接管與筒體、封頭的連接等都可以采用。考慮母材力學(xué)性能與化學(xué)材料，構(gòu)件的結(jié)構(gòu)與剛性

31、和經(jīng)濟(jì)性，該容器所用焊條使用型號如下表： 接頭母材焊條型號焊條牌號16MnR+16MnRE5015(GB/T5117)J50720 +16MnRE4303(GB/T5117)422Q235-A+16MnRE4303(GB/T5117)422表2.10焊條選型容器盛放高度危害介質(zhì)，要進(jìn)行焊后熱處理。三強(qiáng)度校核鋼制臥式容器計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司計(jì)算條件簡圖設(shè)計(jì)壓力p1.432MPa設(shè)計(jì)溫度t50筒體材料名稱Q345R封頭材料名稱Q345R封頭型式橢圓形筒體內(nèi)直徑Di2000mm筒體長度L6000mm筒體名義厚度dn12mm支座墊板名義厚度drn10mm筒體厚度附加量C2.3mm腐蝕裕量C

32、12mm筒體焊接接頭系數(shù)F1封頭名義厚度dhn12mm封頭厚度附加量 Ch2.3mm鞍座材料名稱16MnR鞍座寬度 b220mm鞍座包角120°支座形心至封頭切線距離A540mm鞍座高度H250mm地震烈度低于7度內(nèi)壓圓筒校核計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司計(jì)算條件筒體簡圖計(jì)算壓力Pc 1.46MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 2000.00mm材料 Q345R ( 板材 )試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa試驗(yàn)溫度下屈服點(diǎn)ss 345.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.30mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1

33、.00厚度及重量計(jì)算計(jì)算厚度d = = 8.61mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm名義厚度dn =12.00mm重量 3572.45Kg壓力試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核壓力試驗(yàn)類型 液壓試驗(yàn)試驗(yàn)壓力值PT = 1.25P = 1.7900 (或由用戶輸入)MPa壓力試驗(yàn)允許通過的應(yīng)力水平sTsT£ 0.90 ss =310.50MPa試驗(yàn)壓力下圓筒的應(yīng)力sT = = 185.43MPa校核條件sT£sT校核結(jié)果合格壓力及應(yīng)力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.64104MPa設(shè)計(jì)溫度下計(jì)算應(yīng)力st = = 150.93MPastf 170.00MPa校核條件stfs

34、t結(jié)論 合格左封頭計(jì)算計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc 1.46MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 2000.00mm曲面高度hi 500.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.30mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度d = = 8.59mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度dmin = 3.00mm名義厚度dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重

35、量424.34 Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.64501MPa結(jié)論合格右封頭計(jì)算計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司計(jì)算條件橢圓封頭簡圖計(jì)算壓力Pc 1.46MPa設(shè)計(jì)溫度 t 50.00° C內(nèi)徑Di 2000.00mm曲面高度hi 500.00mm材料 Q345R (板材)設(shè)計(jì)溫度許用應(yīng)力st 170.00MPa試驗(yàn)溫度許用應(yīng)力s 170.00MPa鋼板負(fù)偏差C1 0.30mm腐蝕裕量C2 2.00mm焊接接頭系數(shù)f 1.00厚度及重量計(jì)算形狀系數(shù) K = = 1.0000計(jì)算厚度d = = 8.59mm有效厚度de =dn - C1- C2=9.70mm最小厚度dmi

36、n = 3.00mm名義厚度dn =12.00mm結(jié)論滿足最小厚度要求重量424.34 Kg壓力計(jì)算最大允許工作壓力Pw= = 1.64501MPa結(jié)論合格臥式容器（雙鞍座）計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司計(jì)算條件簡圖計(jì)算壓力pC1.432MPa設(shè)計(jì)溫度t50圓筒材料Q345R鞍座材料Q235-A.F圓筒材料常溫許用應(yīng)力 s170MPa圓筒材料設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力st170MPa圓筒材料常溫屈服點(diǎn)ss345MPa鞍座材料許用應(yīng)力 ssa140MPa工作時(shí)物料密度1307kg/m3液壓試驗(yàn)介質(zhì)密度1000kg/m3圓筒內(nèi)直徑Di2000mm圓筒名義厚度12mm圓筒厚度附加量2.3mm圓筒焊接接頭系

37、數(shù)1封頭名義厚度12mm封頭厚度附加量 Ch2.3mm兩封頭切線間距離6080mm鞍座墊板名義厚度10mm鞍座墊板有效厚度10mm鞍座軸向?qū)挾?b220mm鞍座包角120°鞍座底板中心至封頭切線距離A540mm封頭曲面高度500mm試驗(yàn)壓力pT1.79MPa鞍座高度H250mm腹板與筋板組合截面積20080mm2腹板與筋板組合截面斷面系數(shù)369095mm3地震烈度<7圓筒平均半徑Ra1006mm物料充裝系數(shù)0.9一個(gè)鞍座上地腳螺栓個(gè)數(shù)1地腳螺栓公稱直徑0mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側(cè)的螺栓間距0mm地腳螺栓材料支座反力計(jì)算圓筒質(zhì)量(兩切線間)3620.2kg封頭質(zhì)量(曲面部

38、分)413.367kg附件質(zhì)量33200.9kg封頭容積(曲面部分)1.0472e+09mm3容器容積(兩切線間)V = 2.11953e+10mm3容器內(nèi)充液質(zhì)量工作時(shí), 24932壓力試驗(yàn)時(shí), = 21195.3kg耐熱層質(zhì)量0kg總質(zhì)量工作時(shí),62579.8壓力試驗(yàn)時(shí), 58843.1kg單位長度載荷91.012985.5784N/mm支座反力307017288684307017N筒體彎矩計(jì)算圓筒中間處截面上的彎矩工作時(shí)= 2.72102e+08壓力試驗(yàn)= 2.55854e+08N·mm支座處橫截面彎矩操作工況：-1.23132e+07壓力試驗(yàn)工況：-1.1578e+07N&#

39、183;mm系數(shù)計(jì)算K1=0.106611K2=0.192348K3=1.17069K4=K5=0.760258K6=0.0161287K6=K7=K8=K9=0.203522C4=C5=筒體軸向應(yīng)力計(jì)算軸向應(yīng)力計(jì)算操作狀態(tài)83.084878.0023MPa-8.82743-2.07676MPa水壓試驗(yàn)狀態(tài)-8.29612-1.95276MPa101.12296.343MPa應(yīng)力校核許用壓縮應(yīng)力0.0009118根據(jù)圓筒材料查GB150圖6-36-10 B = 119.849MPa119.849119.849MPa< 170 合格|,| <119.849合格|,| < 119

40、.849合格sT2 ,sT3 < 0.9ss = 310.5 合格MPa筒體和封頭的切應(yīng)力時(shí)(時(shí),不適用)27.2971MPa時(shí)圓筒中：封頭中：MPa應(yīng)力校核封頭橢圓形封頭, 碟形封頭, 半球形封頭, MPa圓筒封頭 t = 0.8 s t = 136MPa圓筒, t< t = 136 MPa 合格封頭, th < t h = MPa鞍座處圓筒周向應(yīng)力無加強(qiáng)圈圓筒圓筒的有效寬度391.401mm無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用時(shí)在橫截面最低點(diǎn)處-6.14793MPa在鞍座邊角處L/Rm8時(shí),MPaL/Rm<8時(shí),-124.711MPa無加強(qiáng)圈筒體墊板起加強(qiáng)作用時(shí)鞍座墊板寬度；鞍

41、座墊板包角橫截面最低點(diǎn)處的周向應(yīng)力MPa鞍座邊角處的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa鞍座墊板邊緣處圓筒中的周向應(yīng)力L/Rm8時(shí), MPaL/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核|s5| < st = 170 合格|s6 | <1.25st = 212.5 合格 |s6 | 1.25st = 212.5 MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈參數(shù)加強(qiáng)圈材料, e = mm d = mm加強(qiáng)圈數(shù)量, n = 個(gè)組合總截面積, A0 = mm2組合截面總慣性矩, I0 = mm4設(shè)計(jì)溫度下許用應(yīng)力MPa加強(qiáng)圈位于鞍座平面上在鞍座邊角處圓筒的周向應(yīng)力：MPa在鞍座邊角處，加強(qiáng)圈

42、內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：MPa有加強(qiáng)圈圓筒加強(qiáng)圈靠近鞍座橫截面最低點(diǎn)的周向應(yīng)力無墊板時(shí)，（或墊板不起加強(qiáng)作用）采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）MPa 在橫截上靠近水平中心線的周向應(yīng)力：MPa在橫截上靠近水平中心線處，不與筒壁相接的加強(qiáng)圈內(nèi)緣或外緣表面的周向應(yīng)力：MPa加強(qiáng)圈靠近鞍座鞍座邊角處點(diǎn)處的周向應(yīng)力無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用L/Rm8時(shí), MPa無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用L/Rm<8時(shí), MPa采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm8時(shí), MPa采用墊板時(shí)，（墊板起加強(qiáng)作用）L/Rm<8時(shí), MPa應(yīng)力校核|s5| <st = 合格|s6 | <1.25st = 合格

43、|s7 | <1.25st = |s8 | <1.25stR= MPa鞍座應(yīng)力計(jì)算水平分力62484.6N腹板水平應(yīng)力計(jì)算高度250mm鞍座腹板厚度10mm鞍座墊板實(shí)際寬度260mm鞍座墊板有效寬度260mm腹板水平應(yīng)力無墊板或墊板不起加強(qiáng)作用 ,24.9938墊板起加強(qiáng)作用, MPa應(yīng)力判斷s9 <ssa= 93.3333 合格MPa腹板與筋板組合截面應(yīng)力由地震水平分力引起的支座強(qiáng)度計(jì)算圓筒中心至基礎(chǔ)表面距離1262mm軸向力N,MPa, MPa|ssa| 1.2sbt= 地腳螺栓應(yīng)力拉應(yīng)力MPasbt1.2sbt =MPa剪應(yīng)力MPatbt0.8×Ko×

44、;sbt = MPa溫差引起的應(yīng)力N-98.4706MPa|stsa| < ssa = 140 注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)者給定的開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司接管: f、人孔480×12計(jì)算方法 : GB150-1998 等面積補(bǔ)強(qiáng)法, 單孔設(shè)計(jì)條件簡圖計(jì)算壓力pc1.457MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體型式圓形筒體殼體材料名稱及類型Q345R板材殼體開孔處焊接接頭系數(shù)1殼體內(nèi)直徑Di2000mm殼體開孔處名義厚度n12mm殼體厚度負(fù)偏差 C10.3mm殼體腐蝕裕量C22mm殼體材料許用應(yīng)力t170MPa接管實(shí)際外伸長度300mm接管實(shí)際內(nèi)伸長度0mm接管材料20(GB9

45、948)接管焊接接頭系數(shù)1名稱及類型管材接管腐蝕裕量2mm補(bǔ)強(qiáng)圈材料名稱Q345R凸形封頭開孔中心至封頭軸線的距離mm補(bǔ)強(qiáng)圈外徑760mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度12mm接管厚度負(fù)偏差C1t1.5mm補(bǔ)強(qiáng)圈厚度負(fù)偏差C1r0.3mm接管材料許用應(yīng)力t137MPa補(bǔ)強(qiáng)圈許用應(yīng)力t170MPa開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算殼體計(jì)算厚度8.607mm接管計(jì)算厚度t2.438mm補(bǔ)強(qiáng)圈強(qiáng)度削弱系數(shù) frr1接管材料強(qiáng)度削弱系數(shù)fr0.806開孔直徑d463mm補(bǔ)強(qiáng)區(qū)有效寬度B926mm接管有效外伸長度h174.54mm接管有效內(nèi)伸長度h20mm開孔削弱所需的補(bǔ)強(qiáng)面積A4014mm2殼體多余金屬面積A1502.2mm2接管多余金屬面積A2728.3mm2補(bǔ)強(qiáng)區(qū)內(nèi)的焊縫面積A336mm2A1+A2+A3=1267 mm2 ，小于A，需另加補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)圈面積A43276mm2A-(A1+A2+A3)2747mm2結(jié)論: 補(bǔ)強(qiáng)滿足要求。開孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算計(jì)算單位四川科新機(jī)電股份有限公司接管: a,57×9.5計(jì)算方法 : GB150-1998 等面積補(bǔ)強(qiáng)法, 單孔設(shè)計(jì)條件簡圖計(jì)算壓力pc1.457MPa設(shè)計(jì)溫度50殼體