5立方储存罐课程设计

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1、一、一、绪论绪论1 1、任务说明、任务说明设计一个容积为 5的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质3m等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对 储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用 SW6-1998 对其进行强度校核， 最后形成合理的设计方案。2 2、液氯（液氯（）的性质）的性质2Cl分子量 70.91 黄绿色有刺激性气味的气体。密度：相对密度(水=1)1.47；相对密度(空气=1)2.48； 稳定性：稳定； 危险标记：6(有毒气体)； 在工业上，液氯是一种很有用的化学物质。氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水 和废水的消

2、毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染 料中间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。但由于液氯属高毒性，是一种强烈的刺激性气体。 它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。 设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢 材的耗费量等等。而且液化气体必须考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度 的改变而变化，所以必须严格控制储罐的充装量（指装量系数与储罐实际容积和设计温度 下介质的饱和液体密度的乘积） 。目前我国普遍采用常温压力贮罐一般有两种形式：球形贮 罐和圆筒形贮罐。因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安装

3、费用少， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总贮量小于 500，单罐容积小于 100时选用卧式贮罐比较经济。3m3m二、二、设计参数的确定设计参数的确定表表 1 1：设计参数表：设计参数表序号项 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1.414MPa由介质温度确定4工作温度-20455公称容积（Vg）5M36工程直径1200MM7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工作介质液氯11其它要求100%无损检测 1 1、 设计压力设计压力 设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工 作压力的 1.051.1

4、倍。经过查 我们取设计压力为 1.56Mpa。 2 2、设计温度、设计温度 设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属 温度。当元件金属温度不低于 0时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件 金属温度低于 0时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。所以设计温度选择为 50。 3 3、主要元件材料的选择、主要元件材料的选择 筒体材料的选择：筒体材料的选择： 根据液氯的特性，查 GB150-1998 选择 16MnR。16MnR 是压力容器专用钢，适用范围：用于介质具有一定腐蚀性,壁厚较大（）的压力容器。50时的许用应力8mm,钢板标准 GB664

5、5。Mpat170钢管材料的选择：钢管材料的选择：根据 JB/T4731,钢管的材料选用 20 号钢，其许用应力 137saMPa三、三、压力容器结构设计压力容器结构设计1 1、筒体和封头筒体和封头筒体的公称直径有标准选择，而它的长度 L 可以根据容积要求来决定。Di根据公式 (1+5%) 取 L/D=4 54DiLm3将 L/D=4 代入得：Di=1168mm圆整得 Di=1200mm. 采用标准椭圆封头，查标准 JB/T4746-2002钢制压力容器用封头中表 1，得公称直径 Di=1200mm. ，封头深度 H=325mm，容积为 0.0，2545。3m根据 g1.05VVV筒封根据LV

6、Dg筒封筒2 g)2(2545. 025205. 1VV得圆整得mm，4190L筒4200L筒L/DG=3，5（在 3-6 之间）26. 542LDVg筒筒769. 52VV封筒m3所以计算容积为 5.769，工作容积为 5.769x0.9=5.1921。3m3m计算压力：cP液柱静压力: 1P =1470 9.81 1.70.0245MghPa,5%9 . 009. 0pgh设所以液柱静压力可以不考虑，计算压力与设计压力相等。该容器需 100%探伤，所以取其焊接系数为。1.0由中径公式可得筒体的计算厚度 5.531mm，钢板厚度负偏差，腐蚀2 ci t cp D p10C 余量，故筒体的名义

7、厚度为 8mm22Cmm由椭圆厚度计算公式可得 mmPcPcDit56. 55 . 0 2腐蚀裕度，钢板负偏差，取名义厚度22Cmm10C mmCdn81有效厚度为 6mm 接管、法兰、垫片和螺栓的选择接管、法兰、垫片和螺栓的选择 液氯储罐要开设液氯进口管、安全阀口、人孔、空气进口管、空气出口管、压力表接 口、液位计接口、液氯出口管，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。管口表接管代号公称尺寸公称压力连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN50PN1.6MPaHG20595-1997FM液氯进口管bDN50PN1.6MPaHG20595-1997FM安全阀接口cDN450PN1.6MPaFM

8、人孔dDN50PN1.6MPaHG20595-1997FM管空气进口管eDN50PN1.6MPaHG20595-1997FM管空气出口管fDN25PN1.6MPaHG20595-1997FM压力表接口gDN20PN1.6MPaHG20595-1997FM液位计接口hDN50PN1.6MPaHG20595-1997FM液氯出口管接管及接管补强详细数据见强度校核书。表表 4：接管和法兰尺寸：接管和法兰尺寸法兰颈序号名称公称 直径 DN法兰 外径 D螺栓孔 中心圆 直径 K螺栓 孔直 径 L螺栓孔 数量 n（个）螺栓 Th法兰 厚度 CN S 1HR法兰 高度 H法兰 质量a液氯进 口管501651

9、25184M620742.985483.11b安全阀 接口50165125184M1620742.985483.11c人孔50165125184M1620742.985483.11d空气进 口管50165125184M1620742.985483.11e空气出 口管50165125184M1620742.985483.11f压力表 接口2511585144M12 16462.664401.26g液位计 口2010575144M1216402.364401.05h液氯出 口管50165125184M1620742.985483.11七、七、 垫片垫片查 HG/T 20609-2009钢制管法兰用

10、金属包覆垫片 ，得：表表 5 垫片尺寸表垫片尺寸表符号管口名称公称直径内径 D1外径 D2a液氯进口管505753b安全阀接口505773c人孔500521549d空气进口管505773e空气出口管505773f压力表接口253443g1-g4液位计口202736h液氯出口管505773注：1：包覆金属材料为纯铝板，标准为 GB/T 3880，代号为 L3。2：填充材料为有机非石棉纤维橡胶板。3 3、补强圈设计、补强圈设计 根据 GB150，当设计压力小于或等于 2.5Mpa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间 距大于两孔直径之和的 2.5 倍，且接管公称外径不大于 89mm 时，接管厚度满

11、足要求，不另 行补强，故该储罐中有 DN=400mm 的 人孔和 DN=100 的安全阀孔需要补强。 补强设计方法判别补强设计方法判别 按 HG/T 21518-2005,选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径224002 2404iddCmm 60021200Dd采用等面积法进行开孔补强计算。接管材料选用 20 号钢，其许用应力 t137MPa根据 GB150-1998，A=d2(1)retf其中：壳体开孔处的计算厚度 mm53. 5 接管的有效厚度 821021CCntet强度削弱系数 1370.806 170t n rrf 所以开孔所需补强面积为 A=d2(1)retfmm83.3256

12、)806. 01 (810210404有效补强范围有效补强范围 有效宽度 B 的确定按 GB150 中式 8-7，得：122 404808BdmmmmdBntn4401028240422212max(,)808BB Bmm有效高度的确定(1）外侧有效高度的确定1h根据 GB150，得： mmdhnt56.631040411接管的实际外伸高度=12hMmmH2251mmhhh56.63),min(12111(2）内侧有效高度的确定2h根据 GB150-1998，得： 0),min(056.6310404222122221hhhhmmdhnt有效补强面积有效补强面积 根据 GB150，分别计算如下

13、：123eAAAA筒体多余面积2mmfdBArn 81.989)806. 01)(531. 58(82)531. 58)(404808()1)()(1 接管多余面积 接管厚度：由厚度公式得：mmt84. 12mmfChfhArgtrtnt 06.8360806. 0)84. 110(56.632)(2)(22212 焊缝金属截面积 焊角取 6.0mm22 3162362Amm补强面积补强面积2mmAAAAe87.18583606.83681.986321因为，所以开孔需另行补强26885eAAmm所需另行补强面积：2 468852456.38464428.6eAAAmm2mmAeAA13.87

14、5026.185868854 补强圈设计：根据 DN400 取补强圈外径 D=680mm 。因为 BD ，所以在有效补强范围。 补强圈内径 d=428mm 补强圈厚度：mmdDA94.1942868013.5026 4圆整取名义厚度为 20mm4、鞍座选型鞍座选型 鞍座结构鞍座结构 该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 估算鞍座的负荷： 储罐总质量12342mmmmm筒体质量：1m33 13.14 1.7 6.3 10 107.85 102905.37mDLkg kgDLm44.104685. 7842. 42 . 114. 31单个封头的质量：查标准 JB/T4746=-2002钢制压力容器用

15、封头中表 B.2 EHA2m椭圆形封头质量，可知， kgm2 .1022充液质量：，故 3m水液氯kgVm78.30141)2545. 0242. 42 . 12 . 14(1470.3液氯附件质量：人孔质量为 300kg，其他接管质量总和估 100kg，即4m4400kgm 综上所述， kgmmmm6 .3139278.301412 .102244.10464321G=mg=307961.406N,每个鞍座承受的重量为 153.98kN由此查 JB4712.1-2007 容器支座，选取轻型，焊制为 BI,包角为 120 ，有垫板的鞍座。查 JB4712.1-2007 得鞍座结构尺寸如下表 4：表表 4 4：鞍式支座结构尺寸：鞍式支座结构尺寸 单位：mm公称直径DN1200底板1l880筋板3l200允许载荷Q/kN145 1b170 2b140