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1、中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： szm 学 号： 1102034000 学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： （45）M 3 液氯储罐设计 指导教师： 闫宏伟 、 孟江 职称: 副教授 2014 年 06 月 16 日中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m中北大学课程设计任务书2013/2014 学年 第 二 学期学 院： 机械与动力工程学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： szm 学 号： 1102034000 课程设计题目： （45）M 3 液氯储罐设计 起 迄
2、日 期： 06 月 16 日06 月 27 日 课程设计地点： 校内 指 导 教 师： 闫宏伟、孟江 基层教学组织负责人： 黄晋英 中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m下达任务书日期: 2014 年 06 月 16 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：设计目的1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2) 掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3) 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4) 掌握工程图纸的计算机绘图。2设计内容和要求（包括原始数据
3、、技术参数、条件、设计要求等）：1原始数据设计条件表序号 项 目 数 值 单 位 备 注1 名 称 液氯储罐2 用 途 液氯储存站3 最高工作压力 1.466 MPa 由介质温度确定4 工作温度 -2045 5 公称容积（V g） 45 M36 工作压力波动情况 可不考虑7 装量系数( V) 0.98 工作介质 液氯（高度危害）9 使用地点 室内10 安装与地基要求11 其它要求管口表接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称a DN80 HG20595-1997 MFM 液氯进口管b DN50 HG20595-1997 MFM 安全阀接口c DN450 MFM 人 孔d DN8
4、0 HG20595-1997 MFM 空气进口管中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3me DN80 HG20595-1997 MFM 空气出口管f DN25 HG20595-1997 MFM 压力表接口g DN32 HG20595-1997 MFM 液位计接口h DN80 HG20595-1997 MFM 液氯出口管课 程 设 计 任 务 书2设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文) 、图纸、实物样品等：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务
5、书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等； 2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 国家质量技术监督局，GB150-1998钢制压力容器 ，中国标准出版社，19982 国家质量技术监督局， 压力容器安全技术监察规程 ，中国劳动社会保障出版社，19993 全国化工设备设计技术中心站， 化工设备图样技术要求 ，2000，11
6、4 郑津洋、董其伍、桑芝富， 过程设备设计 ，化学工业出版社，20015 黄振仁、魏新利， 过程装备成套技术设计指南 ，化学工业出版社，20026 国家医药管理局上海医药设计院， 化工工艺设计手册 ，化学工业出版社，19967 蔡纪宁主编， 化工设备机械基础课程设计指导书 ，化学工业出版社，2003 年5设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份； 2）草图一张（A1 图纸一张）3）总装配图一张 (A1 图纸一张)； 6工作计划及进度：2014 年 06 月 16 日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤06 月 17、18、19、20 日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制0
7、6 月 21 日06 月 24 日：设计图纸绘制（草图和装配图）06 月 25 日06 月 26 日：撰写设计说明书06 月 27 日：答辩及成绩评定中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m基层教学负责人审查意见：签字： 年 月 日中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 0 页目录第一章 工艺设计 1.1 存储量31.2 设备的选型及轮廓尺寸3第二章 机械设计2.1 结构设计2.1.1 筒体及封头设计 材料的选择4筒体壁厚的设计计算4封头壁厚的设计计算52.1.2 接管及接管法兰设计接管尺寸选择6管口表及连接标准6接管法兰的选择 7垫片的选择 82.1.3 人孔的结
8、构设计 密封面的选择 9人孔的设计 102.1.4 核算开孔补强 112.1.5 支座的设计 支座的选择 13支座的位置 16中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 1 页2.1.6 液面计及安全阀选择 152.1.7 总体布局 152.1.8 焊接接头设计 152.2 强度校核 182.3 总结 36参考文献 37中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 2 页第一章 工艺设计1.1 存储量盛装液氯的压力容器设计存储量 tVW式中：W储存量，t；装载系数；V压力容器容积；设计温度下的饱和溶液的密度， ；t 3mt根据设计条件 =tWtt217.534.159.0
9、1.2 设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径： 3245mLDi一般 ，取63L得 ，圆整得： .248iDi20选用 EHA 椭圆封头，查EHA 椭圆形封头内表面积及容积表可得：深度，内表面积 ，容积mB602543.6mA3905.1mV封根据 32gLDVi封封筒 ，圆整得: Li.906742封 910322 65.4890.4mVLVi 封封筒计工作容积 3m78.05.9.计工 所以，筒体的公称直径 ,长度Di2L1中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 3 页第二章 机械设计2.1 结构设计2.1.1 筒体及封头设计.材料的选择纯液氯是高危害性的介质，但其腐蚀性小,贮
10、罐可选用一般钢材,有因为使用温度为，根据化工设备机械基础课程设计指导书 【13】中钢板的使用条件，在此选C。 4520择 Q345R 钢板作为制造筒体和封头材料。.筒体壁厚设计计算I.设计压力液氯储罐的工作温度-2045，故选取设计温度 t=50，由压力容器介质手册【1】 查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为 1.4327MPa。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力的 1.051.10 倍，所以设计压力。公称压力选 2.5MPa。1.4320.1.46pMPaII.液柱静压力由某些无机物重要物理性质表 【1】 查的，液氯的密度为 ，内径314/kgm由各地区重力加速度表查
11、的太原地区的 ，则根据公式mDi240 29.768s可得ipg静 a03895.MPP静III.计算压力 c因为 ，所以可忽略静压力的影响。即%58.1静 1.46cpMPa液压实验压力 MPa32.ptIV.设计温度下材料的许用应力 t为 ，假设筒体厚度为 ，由 材料许用应力表 GB 3531 可tC。 4520m16得 的RQ3MPat189中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 4 页V.焊接接头系数 本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以 。1.0VI.内压容器的计算厚度 根据内压容器的计算厚度公式 【2】 ： mp
12、Dcti 34.96.108924.在 之间，故假设是成立的。m34.916取腐蚀裕量 ，2CCd.2由常用钢板厚度负偏差表可查的，在 的钢板标准下 的负偏差19654GBRQ345。 查钢板厚度的常用规格表 ，将其圆整为 ，即名5.01md594.1 m1义厚度 的 钢板。nRQ3.封头壁厚的设计计算标准椭圆形封头的计算厚度根据标准椭圆形封头的计算厚度公式： mpDctic 326.94.150.189265.02 取腐蚀裕量 ，CmCd2由常用钢板厚度负偏差表可查的，在 的钢板标准下 的负偏差65GBRQ345。C25.01d576.1查钢板厚度的常用规格表 ，将其圆整为 ，即名义厚度 的
13、 钢板，m14mn1可见标准椭圆形封头与筒体等厚。中北大学过程设备设计课程设计 45 液氯卧式储罐3m第 5 页2.1.2 接管及接管法兰设计.接管尺寸选择液氯进、出口接管和空气进、出口接管选用补强管。根据国标 150.3-2011 得： 表 1 补强管的尺寸表用途公称直径dN外径 壁厚ontd补强管外伸或内伸最小高度 minh理论质量 /10kgm液氯进口管液氯出口管安全阀80501489571333250.841.6空气进口管空气出口管80 148922 1.2表 2 液位计接口、压力计接口、人孔接管尺寸表用途 公称直径dN外径 壁厚ontd理论质量 /kgm液位计 32 38 3 2.21压力计 25 32 72.46人 孔 450 480 12 245.管口表及连接标准表 3 管口表接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称a DN80 HG20595-1997 MFM 液氯进口管b DN50 HG20595-1997 MFM 安全阀接
