25立方米液氯压力储罐课程设计说明书

过程装备基础

课程设计说明书

SPECIFICATION

25m液氨储罐设计

学 院 ：xxxxx学院 班 级 ：xxxxxx 姓 名 : xxxxxx 学 号 : xxxxxx 指导教师 : xxxxxxxx 完成时间 : 2012.1.17

3

目录

第一章 工艺设计

1.1存储量***************************************** 1.2设备的选型及轮廓尺寸*************************** 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********************************** 筒体壁厚的设计计算************************** 封头壁厚的设计计算*************************** 2.1.2接管及接管法兰设计

接管尺寸选择********************************* 管口表及连接标准***************************** 接管法兰的选择 ***************************** 垫片的选择 ********************************* 紧固件的选择 ******************************* 2.1.3人孔的结构设计

密封面的选择 ****************************** 人孔的设计******************************** 2.1.4 核算开孔补强**************************** 2.1.5支座的设计

支座的选择********************************** 支座的位置********************************** 2.1.6液面计及安全阀选择 2.1.7总体布局 2.1.8焊接接头设计 2.2强度校核 参考文献

第一章工艺设计

序号 1 2 3 名称 用途 最高工作压力 液氯储罐 液氯储存站 由介质温度确定 4 5 工作温度 公称容积 25 项目 数值 备注 6 7 8 9 工作压力波动情况 装量系数 工作介质 使用地点

可不考虑 液氯（高度危害） 太原市，室外 1.1 存储量

盛装液化气体的压力容器设计存储量

W??V?t

式中：W——储存量，t； ?——装载系数； V——压力容器容积；

?t——设计温度下的饱和溶液的密度，m3； 根据设计条件W??V?t=0.9?25?1.511t

?33.9975tt

1.2 设备的选型及轮廓尺寸

粗略计算内径： 一般L得Diπ4DL?25mi23

D?3—6 ，取

LD?3

?2.1m?2.1974m，取其长度得：Di

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B?565mm，内表面积A?5.0443m2，容积V封根据Vg?1.3508m3

?V?2V筒封??4DL?2Vi2封?25m3

L?Vg?2V封?4D2i?6441mm，圆整得:L?6500mm

?4?2.0?7.3?2?1.1257?25.125m23V计?V筒?2V封??4DiL?2V封?2

误差

V计?VgVg?100%?0.5%

3V工??V计?0.9?25.125?22.694m

所以，筒体的公称直径Di?2100mm,长度L?6500mm

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

常见的压力容器用碳素钢和低合金钢钢板有Q245，Q345R，Q370R等；无缝钢管材料有10，20,16M等。考虑到该容器的内径为

n2100mm，所以选用筒体由钢板卷制而成，由于低合金钢有较高的强度，良好的塑性，价格相对较低，所以选用Q345R。

?.筒体壁厚设计计算

I.设计压力

液氯储罐的工作温度-20℃——50℃，故选取设计温度t=50℃，

由本次的《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，该温度下液氯的绝对饱和蒸汽压为1.430MPa。由于通常的设计压力在没有说明的

情况下，均指表压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1.05——1.10倍，所以安全阀的开启压力为

pb?1.1?(1.430?0.10)?1.463MPa，因为p>pb,所以p=1.47MPa公称压力选

1.6MPa。

II.液柱静压力

由《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，液氯的密度为1511㎏／m，内径2100mm由《各地区重力加速度表》查的太原地区的g?9.79684m/s2，则根据公式p静??gDi可PIII.计算压力p

c3静?0.0414MPa

P静因为

P?2.8%?5%，所以可忽略静压力的影响。即

pc?p?1.466MPa

t???IV.设计温度下材料的许用应力

t为?20～50C。，假设筒体厚度为3～16mm?189MPa，由《材料许用应力表》

可得Q345R的???t

V.焊接接头系数?

本次液氯储罐的设计采用双面对接焊的全焊透对接接头，局部无损检测，所以?=0.85。 VI.内压容器的计算厚度?

根据内压容器的计算厚度公式

【2】

：

?9.63mm

。??pcDi2?????pct2?1.466?21002?189?0.85?1.466取腐蚀裕量C?3mm， 所以设计厚度 ?d???C2?12.63mm 。

由于GB 713《锅炉和压力容器用钢钢板》和GB 3513《低温压力容器用低合金钢板》中列举的锅炉和压力容器专用钢板的厚允许偏差按GB/T 709中的B类要求，即厚度负偏差C另外取负偏差C11?0.3mm。

?0.3mm， 所以名义厚度 ?d?C1?12.93mm ，经过圆整后

为14mm,在3～16mm之间，故假设是成立的。

?.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：

??pcDi2?????0.5pct2?1.466?21002?189?0.85?0.5?1.466?9.603mm

取腐蚀裕量C?3mm，?n经过圆整后为14mm.

可见标准椭圆形封头与筒体等厚

2.1.2接管及接管法兰设计

1，本次设计所用的接管的尺寸表如下所示：

公称尺寸 DN50 DN25 DN25 DN25 DN32 DN50 DN32 DN32 外径?壁厚do??nt 57×6 32×6 32×6 32×6 38×6 57×6 38×6 38×6 用途或名称 液氯进口管 排气管 温度仪接口 压强表接口 安全阀接口 液氯出口管 排污管 液位计接口 理论质量kg/m 7.50 3.82 3.82 3.82 4.70 7.50 4.70 4.70 2,本次设计所用的接管及管口表如下

表2管口表

接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 A B TI PI SV C D LG DN50 DN25 DN25 DN25 DN32 DN50 DN32 DN32 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 HG20595-2009 连接面形式 FM FM FM FM FM FM FM FM 用途或名称 液氯进口管 排气管 温度仪接口 压强表接口 安全阀接口 液氯出口管 排污管 液位计接口 3接管法兰的选泽

查《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》HG-20660-2000得：液氯的毒性为高等危害，故采用带颈对焊法兰，密封面为凹凸面，带加强环的缠绕式垫片和专用级紧固件结合。根据设计压力为p?1.47MPa，操作温度为—20~50℃，故采用锻件，材料选16Mn，类别为1C1，由于设计压力为p?1.47MPa，查《中华人民共和国化工行业标准.》HG/T 20592-2009得，PN16材料16Mn为的钢制管法兰材料的最大允许工作压力16.0bar,因此该法兰的公称压力为PN16，由于PN≤25,但介质有毒，所以采用专用级全螺纹螺柱和?型六角螺母

接管的法兰结构如下：

表3 接管法兰结构尺寸表【3

名称或 钢管法兰序 用途 公称外径 外径 直径D A1 号 DN 螺栓孔中心圆直径K 螺螺栓螺栓法兰厚栓孔数Th 度 孔量 C 直n 径 L 4 4 4 4 4 4 M16 M12 M12 M12 M16 M16 20 18 18 18 18 20 法兰颈 法兰 高度 H 法兰质量 (Kg) 50 25 25 25 32 50 N S H1 R 5 4 4 4 6 5 45 40 40 40 42 45 3.0 1.0 1.0 1.0 2.0 3.0 A 液氯进口管 B 排气管 TI 温度仪接口 PI 压强表接口 SV 安全阀接口 C 液氯出口管 B 57 165 125 18 32 115 32 115 32 115 85 85 85 14 14 14 B 74 4 8 46 2.6 6 46 2.6 6 46 2.6 6 56 2.6 6 74 4 8 38 140 110 18 57 165 125 18 D 排污管 32 LG 液位计32 接口

38 140 110 18 38 140 110 18 4 4 M16 M16 18 18 56 2.6 6 56 2.6 6 6 6 42 42 2.0 2.0 表5 接管法兰标记

名称 液氯进口管法兰 液氯出口管法兰 排气管 压强表 温度仪接口 液面计接管法兰 安全阀接管法兰 HG 20595 法兰 WN 25(B)-16 FM 20 法兰标记 HG 20595 法兰 WN 50（B）-16 FM 20 HG 20595 法兰 WN 25（B）-16 FM 20 2.1.3人孔的结构设计

① .密封面的选择

由于本次设计的介质是高度危害的，所以本次设计采用凹凸法兰密封面（MFM）。

② .人孔的设计

本次设计的储罐设计压力为

HG/T21514～21535?20051.47MPa，根据

【3】

《钢制人孔和手孔》，采用回转盖带颈对焊

法兰人孔。

该人孔标记为：人孔

HG/T21518?2005

MFMⅢS?35CM

B 450?2.5

图3.1 人孔结构示意图

2.1.8焊接结构设计及焊条的选择

综合考虑各种因素，针对本次设计储存的介质是高毒性介质，所以本次设计的壳体A、B类焊接接头应为X型的如图。而对于法兰与壳体、接管连接的接头，应采用全焊透接头。 对于人孔、补强圈与壳体的接头选用，如图

1300

图8.1 x型焊接接头

图8.2 接管与筒体的接头

图8.3 补强圈接头形式

2.2强度校核

内压圆筒校核 计算条件 计算压力 Pc 设计温度 t 内径 Di 材料 试验温度许用应力 ??? t设计温度许用应力 ??? 试验温度下屈服点 ?s 钢板负偏差 C1 腐蚀裕量 C2 焊接接头系数 ? 计算单位 筒体简图 1.466 MPa 50.00 ? C 2100.00 mm 16MnR(热轧) ( 板材 ) 189.00 MPa 189.00 MPa 345.00 MPa 0.30 mm 3.00 mm 0.85 厚度及重量计算 ? = PcDi2[?]??Pct 计算厚度 mm = 9.63 mm mm Kg 有效厚度 名义厚度 重量 ?e =?n - C1- C2= 10.7 ?n = 14.00 4680 压力试验时应力校核 液压试验 PT = 1.25P [?][?]压力试验类型 试验压力值 压力试验允许通过 的应力水平 ???T 试验压力下 圆筒的应力 校核条件 校核结果 = 1.828 MPa ???T? 0.90 ?s = 310.5 ?T = pT.(Di??e)2?e.?MPa = 212.11 MPa ?T? ???T 合格 压力及应力计算 2?e[?]?(Di??e)t最大允许工作压力 设计温度下计算应力 ???t? 校核条件 结论 [Pw]= = 1.628 = 144.59 MPa MPa MPa ? = ttPc(Di??e)2?e 160.65 ???? ≥? t 合格

六 结束语

为期两周的课程设计很快就结束了，在这两周里，我们过的忙碌

而充实。在经历了一周的手工作图和一周了电脑绘图之后，我们深深地体会到了工程师们的不同意。我们不仅从中学到了过程装备设计的知识，也学到了设计中的种种细节对一个设备甚至一个工程的重要性。这对我们以后的学习也大有裨益。在以后的学习及实习中，我们会更加认真地对待每一个细节。总之，这两周，是很有收获的两周

主要参考文献（资料）：

过程装备基础.太原理工大学.2011

1） TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程.国家质

量监督检验检疫总局颁布，2009.8.31 2）

HG 20660-2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程

度分类 北京：全国化工工程建设标准编辑中心，2011 3） 4）

GB150-1998钢制压力容器 北京：中国标准出版社，1998 JB/T4736-2002,JB/T4746-2002.补强圈 钢制压力容器用封头

国家经济贸易委员会，2002 5）

HG20592～20635-2009钢制管法兰 中华人民共和国工业和信

息化部，2009 6） 7）

JB/T5117-1995碳钢焊条和JB/T5118～1995低合金钢焊条 JB4700～4707-2000.压力容器法兰.昆明:云南科技出版

社,2000 8）

HG/T21514～21535-2005钢制人孔和手孔.北京:中国计划出版

社,2005

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5jh6.html