15CM液氯储罐课程设计

1目录一、 设计概述和液氯特性(3)1.1 任务说明1.2 液氯（CL 2）的性质1.3 液氯工业用途1.4 设计基本思路二、 设计参数的确定(5)2.1 设计压力2.2 设计温度2.3 液氯设计温度下对应参数三、 主要元件材料的选择(7)3.1 筒体材料的选择：3.2 钢管材料的选择：3.3 压力容器类别确定四、 工艺计算(9)4.2 确定筒体厚度、封头厚度4.1 储罐筒体公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确五、 压力容器结构设计(11)5.1 接管管口及其法兰设计5.2 补强圈设计5.3 垫片、螺栓等的设计5.4 支座选型5.6 焊接接头设计25.7 水压试验六、 压力容器校核(26)6.1 筒体校核6.2 左封头校核6.3 右封头校核6.4 鞍座校核6.5 补强校核七、 制造要求(40)7.1 无损检测要求7.2 结论7.3 参考文献3一、 设计概述和液氯特性1.1 任务说明设计一个容积为 15 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。1.2 液氯（CL 2）的性质分子量 70.91，黄绿色有刺激性气味的气体。密度：相对密度(水=1)1.307；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。3m3m1.3 液氯工业用途用 途：氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、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。杀菌、消毒、漂白与制浆，是化工、医药、塑料、橡胶、纺织、造纸等工业的重要原料。广泛用于金属冶金、漂白制浆、制造有机、无机氯化物、塑料、增塑剂、合成橡胶、合成4纤维、农药、医药品、制冷剂、合成甘油等。1.4 设计基本思路本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素，对液氯储罐的工艺条件，结构条件进行设计。1、首先进行筒体基本计算，确定筒体，接管的材料和类别，确定厚度，长度，公称直径，结构尺寸等参数。2、筒体上连接其他部分的接管计算：液位计，空气出入口，液氯出入口，安全阀，人孔等。3、计算以上各设备是否需要补强，若需要计算补强圈相关参数。4、各个接管垫片、螺栓的选取。5、支座选型和位置计算。5二、 设计参数的确定表 1：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 1.414 MPa 由介质温度确定4 工作温度 -2045 5 公称容积（V g） 15 M36 公称直径 1700 MM7 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2.1 设计压力根据液氯饱和蒸汽压力图首先确定 50对应的最高工作压力为 1.414MPa。而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 倍。经过查压力容器安全技术监察规程，取设计压力为 1.62Mpa。计算容积 15.M3 工作容积为计算容积与装量系数的乘积 13.5M3 ,计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当元件所承受的液柱静压力小于 5%设计时，可忽略不计。设计压力：P 设 =(1.414-0.1)1.1=1.62 MPa液柱静压： 1=4709.810.245MghPa,可忽略。/.25/.6%P计算压力：Pc=P 设 =1.62MPa2.2 设计温度6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。2.3 液氯设计温度下对应参数液氯 50对应的粘度 0.3510-3Pa.S 密度 1.511t/m3沸点-34.6熔点-103，在 15时比重为 1.4256。7三、 主要元件材料的选择3.1 筒体材料的选择：根据液氯的特性，查 GB713-2008 选择 Q345R。Q345R 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时的许用应力为 189Mpa,8m钢板标准 GB713。图为 150-2011钢制压力容器的性能变化3.2 钢管材料的选择：根据 JB/T4731,钢管的材料选用 20 钢，其许用应力 13saMP83.3 压力容器类别确定由于常温压力容器其容器内的物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，工作压力 Pw 取液氯 t=50时的饱和蒸汽压（表压） ，查表得：液氯 50时的饱和蒸汽压为 13.03Bar（绝压） ，则 Pw=13.03/10-0.10 =1.218 MPa =1307kg/ m3在有安全阀的情况下:Pc=(1.051.10)Pw=（1.28-1.34）MPa，取 Pc=P=1.34MPa由于 ，所以此容器属于低压容器，又由于介质为高度危害，容积为MPaca6.11.015 ，根据压力容器分类图查得该容器为第类容器。3m9四、 工艺计算4.1 储罐筒体公称直径，筒体长度以及椭圆封头结构型式尺寸的确定选用标准椭圆形确定椭圆形封头的公称直径、深度、容积和筒体的长度 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 取 L/D=4 23154Lm将 L/D=4 代入得： m。.69i圆整后， 170i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 ，封头深度 H=450mm，容积为 0.6999 。iDN= 3m根据上图，可算出封头直边长度 h=H-Di/4=25mm根据 g1.05V筒 封20.69.4DiL10得 ,圆整得 mm6.3mL筒 630筒在 36 之间，设计合理。0.71gD234.04gV筒筒 3215.698mV筒 封所以计算容积为 15.6998 ，工作容积为 15.6998 0.9=14.13m误差为： 0.95%V逻实 逻误差很小，可忽略。最终确定：DN1700 mm，取 L6300mm4.2 确定筒体厚度、封头厚度：液柱静压力: 1P=4709.810.245MghP