yr課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(20M3液氯儲罐設(shè)計(jì))1

1、 中北大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書學(xué)生姓名： xxxx 學(xué) 號： xxxxxx 學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動化學(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) 陸輝山 閆宏偉 高 強(qiáng)指導(dǎo)教師： 職稱: 2012年06月11日 中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 2011/2012 學(xué)年第 二 學(xué)期學(xué) 院： 機(jī)械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 過程裝備與控制工程 學(xué) 生 姓 名： xxxx 學(xué)號 xxxxxxxxx課程設(shè)計(jì)題目： （20）M3液氯儲罐設(shè)計(jì) 起 迄 日 期： 06 月 11 日06月22日 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 校內(nèi) 指 導(dǎo) 教 師： xxxxxxxxxxxxx 系 主 任： xxx

2、xx 下達(dá)任務(wù)書日期: 2012年06月11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) 掌握工程圖紙的計(jì)算機(jī)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)條件表序號項(xiàng) 目數(shù) 值單 位備 注1名 稱液氯儲罐2用 途液氯儲存站3最高工作壓力1.4MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20455公稱容積

3、（Vg）10/16/20/25M36工作壓力波動情況可不考慮7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安裝與地基要求11其它要求管口表接管代號公稱尺寸連接尺寸標(biāo)準(zhǔn)連接面形式用途或名稱LG25HG/T20592FM液位計(jì)接口A25HG/T20592FM空氣進(jìn)口管B50HG/T20592FM空氣出口管C40HG/T20592FM液氯進(jìn)口管D40HG/T20592FM液氯出口管SV80HG/T20592M安全閥接口PI1,225HG/T20592FM壓力表接口M500 -人 孔課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書2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、；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，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，圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制。 課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書4主要參考文獻(xiàn)：1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998鋼制壓力容器，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，19982 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察

5、規(guī)程，中國勞動社會保障出版社，19993 全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站，化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求，2000，114 鄭津洋、董其伍、桑芝富，過程設(shè)備設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，20015 黃振仁、魏新利，過程裝備成套技術(shù)設(shè)計(jì)指南，化學(xué)工業(yè)出版社，20026 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院，化工工藝設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社，19967 蔡紀(jì)寧主編，化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，化學(xué)工業(yè)出版社，2003年5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06月11日：布置任務(wù)、查閱資料并確定設(shè)計(jì)方法和步驟 06月1

6、1日06月15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06月15日06月20日：設(shè)計(jì)圖紙繪制（草圖和裝配圖）06月20日06月22日：撰寫設(shè)計(jì)說明書06月22日：答辯及成績評定系主任審查意見： 簽字： 年 月 日一、 緒論1、任務(wù)說明設(shè)計(jì)一個(gè)容積為20的液氯儲罐，采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后采用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。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

7、；相對密度(空氣=1)2.48；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

8、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)。二 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1.39MPa由介質(zhì)溫度確定4工作溫度-20455公稱容積（Vg）20M36工程直徑1900MM7裝量系數(shù)(V)18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

9、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(shè)計(jì)壓力為1.466Mpa。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(shí)，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(shí)，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：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(shí)的許用應(yīng)力,鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6645。 鋼管材料的選擇

10、：根據(jù)JB/T4731,鋼管的材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力二、 壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（計(jì)算部分）1. 筒體和封頭 計(jì)算筒體直徑 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 (1+5%) 取 L/D=4 將L/D=4代入得： mm圓整后，mm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DN=Di=1900mm，封頭深度H=5500mm，容積為0.9687。計(jì)算筒體長度根據(jù) 得mm,圓整得mm計(jì)算容積部分 L/Dg=6800/1900=3.58 在36之間 所以計(jì)算容積為21.20758,21.207580.9=19.086822。

11、工作容積是20計(jì)算壓力：液柱靜壓力: ,故液柱靜壓力可以忽略，即計(jì)算筒體與封頭的厚度 該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為。由中徑公式可得筒體的計(jì)算厚度8.23mm，鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，故筒體的名義厚度為。由橢圓厚度計(jì)算公式可得 腐蝕裕度，鋼板負(fù)偏差，圓整后取名義厚度有效厚度 2 . 接管、法蘭、墊片和螺栓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。 表5.1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aDN80PN1.6MPaHG20595-1997TG液氯進(jìn)

12、口管bDN80PN1.6MPaHG21524-2005TG安全閥接口cDN500PN1.6MPaTG人孔dDN40PN1.6MPaHG20595-1997TG空氣進(jìn)口管eDN40PN1.6MPaHG20595-1997TG空氣出口管fDN20PN1.6MPaHG20595-1997TG壓力表接口gDN20PN1.6MPaHG20595-1997TG液位計(jì)接口hDN80PN1.6MPaHG20595-1997TG液氯出口管接管及接管補(bǔ)強(qiáng)詳細(xì)數(shù)據(jù)見強(qiáng)度校核書。 跟據(jù)管口公稱直徑選擇相應(yīng)的法蘭（HG/T 20592-2009），1.6MPa時(shí)選用帶頸平焊鋼制管法蘭，凹凸面（MFM），如圖2-3。跟據(jù)

13、管口公稱直徑選擇相應(yīng)的法蘭，2.5MPa時(shí)選用帶頸對焊法蘭，主要參數(shù)如下：表3：法蘭數(shù)據(jù)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ThNSHRB202510575144M1216402.364404045150110184M1618642.675458089200160188M16201103.210650墊片 根據(jù)HG20592法蘭標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，當(dāng)公稱為0.6MPa4.0MPa且有劇毒介質(zhì)時(shí)，選擇聚四氟乙烯包覆墊片，如圖2-4。圖 2-4 墊片尺寸見表2-7：表2-7 墊片尺寸公稱直徑DN包覆層內(nèi)包覆層外墊片外徑厚度T20 2

14、7 50 61380 89 126 1423液面計(jì)、壓力計(jì)、安全閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）液面計(jì) 由于容器工作溫度為-2045，故只能選磁性液位計(jì)，其允許工作溫度為-40300。（HG/T21584-1995）L=3000mm，凸面（M）2）壓力計(jì)膜片壓力表適用于測量具有一定腐蝕性，非凝固或非結(jié)晶的各種流體介質(zhì)的壓力或負(fù)壓。由于盛裝液氯，混入的少量水分會導(dǎo)致介質(zhì)的腐蝕性，故選用膜片壓力表。選擇型號為YPF 150 B-F。3）安全閥安全閥選用A42Y-16P，適用于腐蝕性介質(zhì)，公稱壓力1.6MPa，公稱直徑DN100。3、 人孔設(shè)計(jì)以及補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì) 由鋼制人孔和手孔的類型與技術(shù)條件，選擇回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人

15、孔，凹凸面（MFM），公稱直徑DN=500mm（HG/T 21517-2005），如圖2-1 圖2-1根據(jù)回轉(zhuǎn)蓋帶頸平焊法蘭人孔續(xù)表3-3，截取部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表。由鋼管名義厚度查表2-3得，許用應(yīng)力。根據(jù)GB150，當(dāng)設(shè)計(jì)壓力小于或等于1.54Mpa時(shí)，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，且接管公稱外徑不大于89mm時(shí)，接管厚度滿足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，故該儲罐中有DN=500mm的 人孔需要補(bǔ)強(qiáng)。補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)方法判別按HG/T 21518-2005,選用水平吊蓋帶頸對焊法蘭人孔。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20號鋼，其許用應(yīng)力根據(jù)GB150-1998，

16、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)所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為有效補(bǔ)強(qiáng)范圍有效寬度B的確定按GB150中式8-7，得：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： 有效補(bǔ)強(qiáng)面積根據(jù)GB150，分別計(jì)算如下：筒體多余面積 接管的多余面積接管厚度： =344.58焊縫金屬截面積焊角取10mm補(bǔ)強(qiáng)面積894.17+344.58+100=1338.75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D=840mm。因?yàn)锽D，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d=530mm可選E型坡口補(bǔ)強(qiáng)圈厚度

17、： 圓整取名義厚度為14mm4、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-B。估算鞍座的負(fù)荷： 儲罐總質(zhì)量筒體質(zhì)量：單個(gè)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300kg，其他接管質(zhì)量總和估200kg，即綜上所述， G=mg=330.31kN,每個(gè)鞍座承受的重量為165.155N由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為BI,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表4： 表4：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸 單位：mm公稱直徑DN1900底板1360筋板315允許載荷Q/kN295220190鞍座高度h25012260腹板10墊板4308螺栓間距120010墊板e(cuò)80螺孔d螺紋孔長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