化工机械基础课程设计班级：化学工程与工艺0803班姓名：学号：规格：40液氯储罐指导教师：目录一、 课程设计任务书…………………………………………………………1二、 设计说明书正文…………………………………………………………12.1．物料的性质………………………………………………………….12.1.1物料的物理及化学性质……………………………………...12.1.2物料的储存形式………………………………………………12.2压力容器类别的确定…………………………………………………12.3液氯储罐构形的设计计算……………………………………………22.3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的设计………………………22.3.2封头结构型式尺寸的确定……………………………………22.4壳体厚度设计及其校核………………………………………………22.4.1 设计温度T和设计压力P的确定…………………………..22.4.2 壳体材料的选择……………………………………………..22.4.3壳体A/B类焊接接头的设计……………………………… ..22.4.4壳体厚度设计及其校核………………………………………22.4.5封头厚度设计及其校核………………………………………22.4.6 压力试验种类和试验压力的确定…………………………...3 2.4.7 压力试验校核……………………………………………… ..42.4.8 卧式容器的应力校核………………………………………...52.5零部件设计……………………………………………………………72.5.1 支座的设计……………………………………………………72.5.2 人孔的设计及补强圈的计算…………………………………82.5.3接口管的设计.....................................112.5.4. 液位计的设计……………………………………………… .112.5.5. C/D类焊接接头设计…………………………………………11三、参考文献……………………………………………………………………..11四、结束语…………………………………………………………………………………… 12一、课程设计任务书题目：40 液氯储罐设计设计条件表序号项目数值单位备注1最高工作压力1.5MPa由介质温度确定2工作温度-20-50℃ 3公称容积（）40 4装量系数（）0.9 5工作介质液氯6使用地点太原市，室外管口条件：液氯入口DN50；液氯出口D50；空气出口DN40；空气进口DN50；安全阀接口DN50；压力表接口DN25； 液位计接口和人孔按需设置。
二、设计计算说明书正文2.1. 储存物料性质2.1.1物料的物理及化学特性液氯的主要组成是，在主要温度下，其液化气饱和蒸汽压和饱和密度如下表：温度 ℃-20204050饱和蒸汽压 MPa0.0820.5651.0271.303饱和液密度 kg/1528140613421307液氨是有毒液体，属高度危害介质2.1.2 物料储存方式本储罐的使用条件在室外，介质在储存过程中对温度没有严格要求，故本次设计可选用液氯的常温常压的储存形式2.2. 压力容器类别的确定液氯是有毒液体，属于高度危害介质，结合后面，其工作压力为1.303MPa，故液氯储罐属中压容器，根据《压力容器安全技术监察规程》，该液氯储罐为第三类容器2.3.液氯储罐构形的设计计算2.3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的设计由设计要求知公称容积＝40，假使筒体公称直径与筒体长之比为＝3.则由L＝40计算得=2571mm.可向上圆整至=2600mm,查表3-1，可知封头的公称直径为DN=2600mm,此时封头体积为＝22.5131＝5.0262则筒体所占容积为＝40-5.0262=34.9738计算得L=6591mm, 可取L=6000mm则储罐实际体积为V＝＝22.5131+6.6=40.04976 误差分析100％﹦0.13％所以可确定筒体公称直径为DN＝2600 mm，筒体长度为L=6600mm；2.3.2封头结构型式尺寸的确定由上边计算知筒体公称直径DN＝2600 mm，而封头的公称直径必须与筒体的公称直径相一致，且中低压容器经常采用的封头型式是标准椭圆形封头。
故根据JB／T4746－2002，可选用标准椭圆封头的公称直径DN＝2600mm，总深度H＝690mm，内表面积＝7.6545，容积V＝2.5131，结合后面的计算，其标记为：EHA 260014—Q345 JB/T4746—20022.3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置结合设计要求知，所需管口有：液氯进口管、液氯出口管、安全阀接口、液位计接口2个、空气进口管、空气出口管、人孔根据实际，除液位计接口外可将管口布置在筒体上方，从左到右依次为：液氯进口管、液氯出口管、安全阀接口、压力表接管口、空气进口管、空气出口管；液位计接口设在左侧 封头上2.4.壳体厚度设计及其校核2.4.1 设计温度T和设计压力P的确定设计温度不得低于远近金属在工作状态可能达到的最高温度，由于液氯储罐常置于室外，罐内液氯温度和压力直接受大气温度的影响，通过查阅太原地区一些气象资料知，该地区夏季最高气温不超过45℃，冬天最低气温一般不超过-20℃，则取其工作温度为-20~50℃压力为=1.303MPa,考虑到有安全故取储罐设计温度为50℃，在50℃下，液氯的饱和蒸汽压为=1.303MPa,所以其工作阀，取安全阀开启压力=1.1=1.11.303=1.433MPa.设计压力P不低于安全阀的开启压力，故取设计压力为P=1.5MPa2.4.2 壳体材料的选择 故壳体材料选择16MnR钢。
由于纯液氯的腐蚀性小，壳体材料可选用一般钢材，但压力较大，使用温度又在50℃以下.根据《过程装备基础》中附录2钢板许用应力表的使用条件，应可以考虑Q245、Q345这两种钢种，如果纯粹从技术角度看，建议选用Q245的低碳钢板，Q345的钢材价格虽比Q245贵，但在制造方面，可以显著减小设备重量、降低制造成本，同时给设备的运输和安装也有很大的方便，两者相比，Q345钢板较为经济，所以在此选择Q345钢板作为制造筒体和封头材料2.4.3壳体A/B类焊接接头的设计 封头与圆筒连接属A类焊缝，采用双面对接焊焊接接头形式接头坡口设计形式为X形，100％无损检测2.4.4壳体厚度设计及其校核计算压力包括设计压力和液柱静压力，但对于卧式容器，液柱静压力一般小于5%设计压力，故可不予考虑液柱静压力，可取计算压力＝P＝1.5MPa假设筒体设计选用6～16 mm厚度的Q345查《过程装备基础》附录2知，在50℃下其许用应力＝170 MPa计算厚度 式中， ――计算压力，MPa；――圆筒内直径，mm；――壳体材料在设计温度下的许用应力，MPa；――圆筒的焊接接头系数，＝1.0故设计壳体的计算厚度 ＝=11.52mm,上述假设成立根据GB3531，负偏差＝0.3mm,腐蚀裕量＝1.5mm,厚度附加量＝1.8mm，故名义厚度 取14mm，有效厚度 ＝＝12.2mm2.4.5封头厚度设计及其校核本设计选用标准椭圆形封头，其计算厚度公式为 式中， ――计算压力，MPa；――封头公称直径，mm；――封头材料在设计温度下的许用应力，MPa；――封头的焊接接头系数，＝1.0。
故设计封头的计算厚度 ＝=11.50mm,上述假设成立根GB3531，负偏差＝0.3mm,腐蚀裕量＝1.5mm,厚度附加量＝1.8mm，故名义厚度 取14mm，有效厚度 ＝＝12.2mm2.4.6 压力试验种类和试验压力的确定 由于液氯属于高度危害介质，对储罐的密封性有严格要求，故压力试验除了采用以水为试验介质的液压试验外，还要进行气压实验取试验温度为20 ℃水压试验压力为气压试验压力为式中，——壳体材料在试验温度下的许用应力，MPa； ――壳体材料在设计温度下的许用应力，MPa故本次水压试验压力 1.251.5=1.875MPa =1.151.5=1.725 MPa2.4.7 压力试验校核压力试验前，校核圆筒应力 式中 ――试验压力下圆筒的应力，MPa； ――圆筒内直径，mm； ――圆筒的有效厚度，mm； ――圆筒材料在试验温度下的屈服点，MPa； ――圆筒的焊接接头系数所以==166.75MPa<＝310.5 MPa ，故水压校核符合要求153.41 MPa<=276 MPa,，故气压校核符合要求。
2.4.8 卧式容器的应力校核2.4.8.1液氯储罐的质量计算筒体质量：==7850（6.68-20.04）[-]=2969kg 封头质量：= ＝27.65470.0147850=1682.5kg 充液氯的质量=V0.9＝1528400.9=55008kg 充水的质量 =0.9=1000400.9=36000kg结合后面的计算知，支座质量：由《课程设计指导书》表3-2知本次设计支座的总质量为=2298=596 kg接管质量：液氯进口管的质量：=1.77850（-）=12.835kg液氯出口管的质量：=2.757.55=26.8kg安全阀接管的质量：=0.177.55=1.3kg压力表接管的质量：=0.177850（-）=0.53kg空气进口管的质量：=0.177.55=1.3kg空气出口管的质量：=0.177.55=1.3kg液位计接管的质量：=20.467850（-）=2.2kg接管总质量为=++++++=46.5kg管法兰总质量：=18.5kg人孔质量：由《回转盖带颈对焊法兰人孔尺寸表》本次设计人孔总质量为=475kg补强圈质量：由《JB/T 4736—2002规定的补强圈尺寸系列表（部分）》知本次设计加强圈的总质量为=55.1kg液位计质量、预焊件、梯子平台等的质量本次设计假设为m=50kg故本次设计空容器的总质量为=5893kg ,经查太原地区的重力加速度g=9.79m/正常操作下储罐总重为=(5893+55008) 9.79=596221N液压试验下储罐总重为=(5893+36000) 9.79=410132.5N2.4.8.2正常操作和液压试验时跨中截面处的弯矩建立力学模型，把上述计算所得的质量产生的重力，B简化为沿容器轴线作用的均匀分布载荷，即下图.先求出A、B两点的支反力由次可画出对应的剪力图和弯矩图，即下图将容器重量简化为沿容器轴线作用的均布载荷，则力学模型为以受均布载荷作用的外伸梁。
合理布置支座且考虑容器稳定性，取支座作用点距同侧梁端距离a=800mm梁总长L=6600m。