液氯储罐设计计算说明书

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：40m3液氯储罐 指导教师：

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目录

一、 二、

课程设计任务书…………………………………………………………1 设计说明书正文…………………………………………………………1 2.1．物料的性质………………………………………………………….1

2.1.1物料的物理及化学性质……………………………………...1 2.1.2物料的储存形式………………………………………………1 2.2压力容器类别的确定…………………………………………………1 2.3液氯储罐构形的设计计算……………………………………………2

2.3.1储罐筒体公称直径和筒体长度的设计………………………2 2.3.2封头结构型式尺寸的确定……………………………………2 2.4壳体厚度设计及其校核………………………………………………2

2.4.1 设计温度T和设计压力P的确定…………………………..2 2.4.2 壳体材料的选择……………………………………………..2 2.4.3壳体A/B类焊接接头的设计……………………………… ..2 2.4.4壳体厚度设计及其校核………………………………………2 2.4.5封头厚度设计及其校核………………………………………2 2.4.6 压力试验种类和试验压力的确定…………………………...3 2.4.7 压力试验校核……………………………………………… ..4 2.4.8 卧式容器的应力校核………………………………………...5 2.5零部件设计……………………………………………………………7

2.5.1 支座的设计……………………………………………………7 2.5.2 人孔的设计及补强圈的计算…………………………………8 2.5.3接口管的设计.....................................11 2.5.4. 液位计的设计……………………………………………… .11 2.5.5. C/D类焊接接头设计…………………………………………11

三、参考文献……………………………………………………………………..11

四、结束语…………………………………………………………………………………… 12

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一、课程设计任务书

题目：40 m液氯储罐设计

设计条件表 序号 1 2 3 4 5 6 项目 最高工作压力 工作温度 公称容积（Vs） 装量系数（?V） 工作介质 使用地点 数值 1.5 -20-50 40 0.9 单位 MPa ℃ 备注 由介质温度确定 3m3 液氯 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Cl2，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 ℃ 饱和蒸汽压 MPa 饱和液密度 kg/m 液氨是有毒液体，属高度危害介质。

3-20 0.082 1528 20 0.565 1406 40 1.027 1342 50 1.303 1307 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。

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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Vg＝40m， 假使筒体公称直径与筒体长之比为

3π2L＝3.则由DiL＝40计算得=2571mm.

4Di可向上圆整Di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V1＝2×2.5131＝5.0262m

则筒体所占容积为V2＝

3?4Di2?L?40-5.0262=34.9738m3

π3×2.62×6.6=40.04976m 4计算得L=6591mm, 可取L=6000mm 则储罐实际体积为V＝V1?V2＝2×2.5131+误差分析

40.04976?40×100％﹦0.13％

40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＝7.6545mm，容积V＝2.5131m，结合后面的计算，

其标记为：EHA 2600×14—Q345 JB/T4746—2002

232.3.3 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Pw=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

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蒸汽压为P*=1.303MPa,所以其工作阀，取安全阀开启压力P.0=1.1Pw=1.1×1.303=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=1.5MPa

2.4.2 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pc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pc＝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[?]t ＝170 MPa。 计算厚度 ??2???-pctpcDi

式中， pc――计算压力，MPa；

Di――圆筒内直径，mm；

[?]t――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 ?＝

1.5?2600=11.52mm,上述假设成立

2?170?1.5根据GB3531，负偏差C1＝0.3mm,腐蚀裕量C2＝1.5mm,厚度附加量C?C1?C2＝1.8mm，故名义厚度

?n 取14mm，有效厚度 ?e ＝?n-C＝12.2mm

2.4.5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

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