液氯儲罐機械設(shè)計分析

1、液氯儲罐機械設(shè)計分析液氯儲罐機械設(shè)計分析20/20液氯儲罐機械設(shè)計分析化工機械與設(shè)備課程設(shè)計學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院班級：化工12-5姓名：朱凌峰學(xué)號：指導(dǎo)教師：王志強成績：2015年6月目錄任務(wù)書原稿課程設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計題目：液氯儲罐機械設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù)：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3最高工作壓力2.059MPa由介質(zhì)溫度確立4工作溫度-20395g36.93公稱容積（V）m6工作壓力顛簸狀況可不考慮7裝量系數(shù)(V)0.98工作介質(zhì)液氯（中度危害）9使用地點室外安裝與地基要求其余要求管口表接收代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形用途或名稱式aDN65HG/T20592-2009FM液

2、氯進口管bDN50HG/T20592-2009FM安全閥接口cDN500HG/T21518-2005FM人孔dDN50HG/T20592-2009FM空氣進口管eDN50HG/T20592-2009FM空氣出口管fDN25HG/T20592-2009FM壓力表接口gDN20HG/T20592-2009FM液位計接口hDN65HG/T20592-2009FM液氯出口管計算及說明部分內(nèi)容（設(shè)計內(nèi)容）：第一部分緒論：1）設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特色；2）主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明。第二部分資料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證1）資料選擇與論證；2）結(jié)構(gòu)選擇與論證：封頭型式的確定、人孔選擇、法蘭型式、液面計的選擇、鞍

3、式支座的選擇確立。第三部分設(shè)計計算1）計算筒體的壁厚；2）計算封頭的壁厚；3）水壓試驗壓力及其強度校核；II目錄4）選擇人孔并核算開孔補強；5）選擇鞍座并核算承載能力；第四章主要附件的采納1）、液面計選擇2）、各進出口的選擇3）、壓力表選擇第五章設(shè)計小結(jié)附設(shè)計參照資料清單4繪圖部分內(nèi)容：總裝置圖一張（1#）5設(shè)計限期：2周6、設(shè)計參照進度：(1)準備、選擇容器的型式和資料1天(2)機械設(shè)計與計算6天(3)編寫設(shè)計說明書4天(4)繪圖3天7參照資料：刁玉瑋等.化工機械設(shè)備基礎(chǔ).大連：大連理工大學(xué)第一版社，2003李多民,俞慧敏.化工過程設(shè)備機械基礎(chǔ).北京：中國石化大學(xué)第一版社，1999湯善甫，朱

4、思明.化工設(shè)備機械基礎(chǔ).上海：華東理工大學(xué)第一版社，2000鋼制壓力容器GB150-98指導(dǎo)教師:王志強2013年6月8日III目錄目錄一、緒論11.1.設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特色1設(shè)計任務(wù)：1設(shè)計思想：1設(shè)計特色：為了滿足工藝過程的需要，一定做到以下要求：11.2.主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明1管口表1主要設(shè)計數(shù)據(jù)2儲存量2設(shè)備的選型及輪廓尺寸2二、資料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證42.1.資料選擇與論證42.2.結(jié)構(gòu)選擇與論證4封頭型式的確定4人孔選擇4法蘭型式4液面計的選擇5鞍式支座的選擇確立5三、設(shè)計計算63.1計算筒體的壁厚；63.2計算封頭的壁厚；63.3水壓試驗壓力及其強度校核；6水壓試驗壓

5、力6強度校核73.4選擇人孔并核算開孔補強；7選擇人孔7核算開孔補強83.5選擇鞍座并核算承載能力；11四、主要附件的采納144.1液面計選擇144.2各進出口的選擇14五、第五章設(shè)計小結(jié)15六、參照文件16IV化工機械與設(shè)備課程設(shè)計一、緒論1.1.設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思想、設(shè)計特色1.1.1設(shè)計任務(wù)：依據(jù)罐體公稱容積V=36.9m3,設(shè)計一液氯儲罐,經(jīng)過設(shè)計儲罐的厚度，使其能滿足工藝要求。1.1.2設(shè)計思想：經(jīng)過圖書室和上網(wǎng)查找有關(guān)的書本與資料，獲得需要的數(shù)據(jù)，來完成所要求要設(shè)計的部分。液氯儲罐是我們平常運輸液氯的一個常用設(shè)備，在設(shè)計液氯儲罐時，要有益于成批生產(chǎn)，提升質(zhì)量，便于互換，降低成本，提升

6、勞動的生產(chǎn)率，要對容器的設(shè)計（如封頭、法蘭、支座、人孔、液面計等）進行標準化，除此以外還要盡量滿足工藝的要求，密封性能要好。1.1.3設(shè)計特色：為了滿足工藝過程的需要，一定做到以下要求：1）強度：液氯儲罐可以抵抗外力破壞能力，以保證生產(chǎn)安全。2）剛度：零部件應(yīng)有抵抗外力使其變形的能力，以防范容器在使用、運輸或安裝的過程中發(fā)生不同意的變形。3）穩(wěn)固性：容器或其零部件在外力作用下有保持其原型的能力，防范容器被壓癟或出現(xiàn)皺折。4）長遠性：容器有必定的抵抗介質(zhì)及大氣的腐化能力，保持一的使用年限。5）氣密性：容器在承受壓力或辦理有毒介質(zhì)時有靠譜的氣密性，供給優(yōu)異的勞動環(huán)境及保持正常的操作。6）其余：節(jié)約

7、資料、便于制造、運輸、安裝、操作、維修方便，符合有關(guān)的國家標準和行業(yè)標準等的規(guī)定。1.2.主要設(shè)計參數(shù)的確定及說明1.2.1管口表接收代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱aDN65HG/T20592-2009FM液氯進口管bDN50HG/T20592-2009FM安全閥接口cDN500HG/T21518-2005FM人孔dDN50HG/T20592-2009FM空氣進口管1化工機械與設(shè)備課程設(shè)計eDN50HG/T20592-2009FM空氣出口管fDN25HG/T20592-2009FM壓力表接口gDN20HG/T20592-2009FM液位計接口hDN65HG/T20592-2009

8、FM液氯出口管1.2.2主要設(shè)計數(shù)據(jù)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3最高工作壓力2.059MPa由介質(zhì)溫度確立4工作溫度-20395公稱容積（Vg）36.93m6工作壓力顛簸狀況0.9可不考慮7裝量系數(shù)()V8工作介質(zhì)液氯（中度危害）9使用地點室外1.2.3儲存量盛裝液化氣體的壓力容器設(shè)計儲存量Vt式中：W儲存量，t；裝載系數(shù)；V壓力容器容積；t設(shè)計溫度下的飽和溶液的密度，t/m3t3.1400391466.41343.94t/m3WVt0.936.91343.9444632.25t1.2.4設(shè)備的選型及輪廓尺寸大概計算內(nèi)徑D2L36.9m24i一般L/D=36，取L/D=4

9、；解得Di，圓整得i。=2273.14mmD=2300mm采納EHA橢圓封頭，查EHA橢圓形封頭內(nèi)表面積及容積表可得：深度B=615mm；內(nèi)表面積A=6.0233m2；容積V封=1.7588m3。VsDV筒2V封236.9m34DiL2V封2化工機械與設(shè)備課程設(shè)計解得L=7188.10mm；圓整得L=7200mm所以，筒體的公稱直徑Di=2000mm長度L=7200mm3化工機械與設(shè)備課程設(shè)計二、資料及結(jié)構(gòu)的選擇與論證2.1.資料選擇與論證殼體資料選擇16MnR鋼。因為純液氯的腐化性小，殼體資料可采納一般鋼材，但壓力較大，使用溫度又在50以下.依據(jù)過程裝備基礎(chǔ)中附錄2鋼板許用應(yīng)力表的使用條件，

10、應(yīng)可以考慮Q245、Q345這兩種鋼種，假如純粹從技術(shù)角度看，建議采納Q245的低碳鋼板，Q345的鋼材價格雖比Q245貴，但在制造方面，可以明顯減小設(shè)備重量、降低制造成本，同時給設(shè)備的運輸和安裝也有很大的方便，二者對比，Q345鋼板較為經(jīng)濟，所以在此選擇Q345鋼板作為制造筒體和封頭資料。2.2.結(jié)構(gòu)選擇與論證2.2.1封頭型式的確定由上面計算知筒體公稱直徑DN2300mm，而封頭的公稱直徑一定與筒體的公稱直徑相一致，且中低壓容器常常采納的封頭型式是標準橢圓形封頭。故依據(jù)JBT47462002，可采納標準橢圓封頭的公稱直徑DN2300mm，總深度H615mm，內(nèi)表面積6.0233mm2，容積

11、V1.7588m3，結(jié)合后邊的計算。2.2.2人孔選擇壓力容器開設(shè)檢查孔的目的是為了檢查壓力容器在使用過程中能否產(chǎn)生裂紋、變形、腐化等缺點以及拆裝設(shè)備內(nèi)部零部件。一般當設(shè)備的公稱直徑超出900mm時開設(shè)人孔。由前面知，本次設(shè)計的儲罐其最高工作壓力為2.059MPa，考慮到人孔蓋的直徑較大、較重，結(jié)合本次設(shè)計的詳盡實質(zhì)，而且依據(jù)現(xiàn)行的人孔設(shè)計標準HG/T21514215352005鋼制人孔和手孔，本次設(shè)計采納輾轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔,設(shè)計儲罐人孔開設(shè)在筒體右邊。2.2.3法蘭型式接收法蘭結(jié)構(gòu)尺寸表鋼管法螺栓螺螺螺栓法法蘭頸法蘭法蘭質(zhì)序名公稱外徑蘭孔中栓栓Th蘭H1高度量直徑A1外心圓孔孔厚R(Kg

12、)NH號稱DN徑直徑直數(shù)度SDK徑量CBLnB4化工機械與設(shè)備課程設(shè)計A1液氯進口5057165125184M162074485483.11A2安全閥接口5057165125184M162074485483.11A5空氣進口3238140100184M1618563.685422.05A6空氣出口3238140100184M1618563.685422.05A7壓力表口253211585144M1216463.264401.26A8液位計口202510575144M1216403.264401.05A3液氯出口5057165125184M162074485483.112.2.4液面計的選擇本次

13、設(shè)計采納磁性液位計，一般型，壓力等級為2.5MPa。依據(jù)實質(zhì)要求，采納液位計的長度為1500mm。標志HG/T21584-95UZ2.5M-1000-1.314BF321C。依據(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。2.2.5鞍式支座的選擇確立設(shè)計容器為臥式容器，采納鞍式支座。臥式容器一般采納雙支座，一個固定式（F），一個滑動式（S）。5化工機械與設(shè)備課程設(shè)計三、設(shè)計計算3.1計算筒體的壁厚；依據(jù)內(nèi)壓容器的計算厚度公式【2】：pD2.0592300ci13.97mm2t21701.02.059pc13.97mm在616之間，故假設(shè)是成立的。取腐化裕量2dC215.

14、97mmC=2mm，由常用鋼板厚度負誤差表可查的，在GB6654的鋼板標準下16MnR的C10.25mmd116.22負誤差。Cmm查鋼板厚度的常用規(guī)格表，將其圓整為17mm，即名義厚度的16MnR鋼板。n17mm3.2計算封頭的壁厚；依據(jù)標準橢圓形封頭的計算厚度公式：pcDi2.059230013.97mm2t21701.02.059pc取腐化裕量C=2mm，C2mm2d15.97由常用鋼板厚度負誤差表可查的，在GB6654的鋼板標準下16MnR的負誤差C10.25mm。dC116.22mm查鋼板厚度的常用規(guī)格表，將其圓整為17mm，即名義厚度n17mm的16MnR鋼板，可見標準橢圓形封頭與

15、筒體等厚。3.3水壓試驗壓力及其強度校核；3.3.1水壓試驗壓力水壓試驗壓力為pT1.25pt式中，殼體資料在試驗溫度下的許用應(yīng)力，MPa；6化工機械與設(shè)備課程設(shè)計t殼體資料在設(shè)計溫度下的許用應(yīng)力，MPa。故本次水壓試驗壓力pT1.251.5170=1.875MPa1703.3.2強度校核壓力試驗前，校核圓筒應(yīng)力TpT(Die)0.9s12e式中T試驗壓力下圓筒的應(yīng)力，MPa；Di圓筒內(nèi)直徑，mm；e圓筒的有效厚度，mm；s圓筒資料在試驗溫度下的敬佩點，MPa；圓筒的焊接接頭系數(shù)。所以2.059(230014.75)s310.5MPa，故水壓校核T=161.59MPa0.9214.75符合要求

16、。3.4選擇人孔并核算開孔補強；3.4.1選擇人孔.密封面的選擇因為本次設(shè)計的介質(zhì)是高度危害的，所以本次設(shè)計采納凹凸法蘭密封面（MFM）。.人孔的設(shè)計1.466MPa，依據(jù)HG/T2151421535鋼本次設(shè)計的儲罐設(shè)計壓力為2005制人孔和手孔【3】，采納輾轉(zhuǎn)蓋帶頸對焊法蘭人孔。7化工機械與設(shè)備課程設(shè)計圖3.1人孔結(jié)構(gòu)表示圖表3.1人孔結(jié)構(gòu)尺寸密封公稱公稱面型壓力直徑dwSdDD1H1H2b式PNDNMFM2.54504801245667060025012142bbABLd螺螺螺柱總柱母質(zhì)120數(shù)目直徑長度量4146375175250242040M3321652453.4.2核算開孔補強依據(jù)

17、GB150，當設(shè)計壓力小于或等于2.5Mpa時，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，且接收公稱外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求，不另行補強。本次設(shè)計人孔的公稱外徑為45089mm，所以8化工機械與設(shè)備課程設(shè)計進行補強圈補強。.補強設(shè)計方法鑒識開孔直徑did2C45022.25454.5mmdDi230021150mm2滿足等面積開孔補強計算的適用條件，故采納等面積法進行開孔補強計算。.開孔所需補強面積接收資料采納t137MPa20號鋼，依據(jù)資料許用應(yīng)力表查得其許用應(yīng)力依據(jù)GB150-1998，A=d2et(1fr)此中：殼體開孔處的計算厚度13.97mm。接管的

18、有效厚度etnt12170.25214.75CCmmtn1370.806強度削弱系數(shù)frr170所以開孔所需補強面積為Ad2et(1fr)2454.5122129.75(10.806)5499.396mm.有效補強范圍1）有效補強范圍內(nèi)的寬度BB2d2454.5909mm取二者中的Bd2n2nt454.5217217522mm較大值，故B909mm。.有效高度有效補強范圍的外側(cè)高度h1有效補強范圍的外側(cè)高度h1應(yīng)取dnt二者中的較小值，此中接收實質(zhì)外伸高度dnt454.51787.90mm，接收實質(zhì)外伸高度200mm。dnt小于接收實質(zhì)外伸高度，所以h1dnt78.1mm15。h1dn87.9

19、0mm有效補強范圍的內(nèi)側(cè)高度h29化工機械與設(shè)備課程設(shè)計有效補強范圍的內(nèi)側(cè)高度h2應(yīng)取dnt二者中的較小值，接收實質(zhì)內(nèi)伸高度此中dnt454.51787.90mm，接收實質(zhì)內(nèi)伸高度設(shè)計為0mm，接收實質(zhì)內(nèi)伸高度小于dnt，所以h20mm。補強范圍內(nèi)補強金屬面積Aei.A1殼體有效厚度減去計算厚度以外的剩余面積圓筒計算厚度13.97mm，接收有效厚度et14.75mmA(Bd)(e)2()(1fr)1ete(909454.5)(14.7513.97)214.75(14.7513.97)(10.806)2350.05mmii.A2接收有效厚度減去計算厚度以外的剩余面積接收計算厚度pcDi2.059

20、450mmttp21371.02.0592c依據(jù)公式:A22h1(ett)fr2h2(et)fr287.90(14.753.41)0.806021606.82mm.A3-焊縫金屬面積因為本次設(shè)計的儲罐是存放有毒介質(zhì)的，所以采納D類接頭形式進行焊接，所以，A3126236mm22iv.有效補強范圍內(nèi)的補強面積Ae依據(jù)公式:2AeA1A2A31390.765872.501361994.87mm.補強圈的采納因為AeA，所以需要另加補強，其補強面積為：10化工機械與設(shè)備課程設(shè)計A4AAe=7823.791-1994.87=5828.921mm2。A5828.921419.30nD1mmD276045

21、8查表JB/T47362002規(guī)定的補強圈尺寸系列應(yīng)采納的補強圈厚度為20mm，補強資料一般與殼資料同樣，可確立補強圈為：dn45020D16MnRJB/T47362002。3.5選擇鞍座并核算承載能力；該臥式容器采納雙鞍式支座，資料采納Q235-A。估量鞍座的負荷：儲罐總質(zhì)量mm12m2m3m4m1筒體質(zhì)量：m1DL3.142.37.278500.0176939.19kgm2單個封頭的質(zhì)量：查標準JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.2EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知，m2415.4kgm3充液質(zhì)量：水液氯，m3氯V計1314.9436.9485212.86kgm4附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量

22、為254kg，其余接收質(zhì)量總和估100kg，即m4354kg綜上所述，mm12m2m3m46939.192415.4485212.86354492921.45kgG=mg=378.27kN,每個鞍座承受的重量為189.13kN由此查JB4712.1-2007容器支座，采納輕型，焊制為A,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸以下表4：11化工機械與設(shè)備課程設(shè)計鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸單位：mm公稱同意鞍座底板腹板筋板直徑載荷高度DNQ/kNhl1b11l3b2b3232000300250142022012103301902608墊板螺栓配置鞍座增添100mm高質(zhì)量度增添

23、的質(zhì)弧長b4e間距螺孔螺紋孔長kg量/kg4l2dl23304301080126020M164016017平常取尺寸A不超出0.2L值，中國現(xiàn)行標準JB4731鋼制臥式容器規(guī)定A0.2L=0.2（L+2h），A最大不超出0.25L.不然因為容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。12化工機械與設(shè)備課程設(shè)計DiHDi由標準橢圓封頭2,有h61557540mm2(Hh)4故A0.2(L2h)0.2(7200240)1456mm因為封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭關(guān)于圓筒的抗彎鋼度擁有局部的增強作用。若支座湊近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的增強作用。所以，JB4731還規(guī)定當滿足A0.2L時，最好使A0.5Rm（2000nRmRin）,即Rm1008.5mm222A0.5Rm0.51008.5504.25mm，取A=505mm綜上有：A=500mm13化工機械與設(shè)備課程設(shè)計四、主要附件的采納4.1液面計選擇采納磁性液位計磁性液位計的特色：1.適用范圍