15CM液氯儲罐課程設(shè)計(jì)

1目錄一、 設(shè)計(jì)概述和液氯特性(3)1.1 任務(wù)說明1.2 液氯（CL 2）的性質(zhì)1.3 液氯工業(yè)用途1.4 設(shè)計(jì)基本思路二、 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定(5)2.1 設(shè)計(jì)壓力2.2 設(shè)計(jì)溫度2.3 液氯設(shè)計(jì)溫度下對應(yīng)參數(shù)三、 主要元件材料的選擇(7)3.1 筒體材料的選擇：3.2 鋼管材料的選擇：3.3 壓力容器類別確定四、 工藝計(jì)算(9)4.2 確定筒體厚度、封頭厚度4.1 儲罐筒體公稱直徑，筒體長度以及橢圓封頭結(jié)構(gòu)型式尺寸的確五、 壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(11)5.1 接管管口及其法蘭設(shè)計(jì)5.2 補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計(jì)5.3 墊片、螺栓等的設(shè)計(jì)5.4 支座選型5.6 焊接接頭設(shè)計(jì)25.7 水壓試驗(yàn)六、 壓力容器校核(26)6.1 筒體校核6.2 左封頭校核6.3 右封頭校核6.4 鞍座校核6.5 補(bǔ)強(qiáng)校核七、 制造要求(40)7.1 無損檢測要求7.2 結(jié)論7.3 參考文獻(xiàn)3一、 設(shè)計(jì)概述和液氯特性1.1 任務(wù)說明設(shè)計(jì)一個(gè)容積為 15 的液氯儲罐，采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)3m等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算的設(shè)計(jì)順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后采用 SW6-1998 對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后形成合理的設(shè)計(jì)方案。1.2 液氯（CL 2）的性質(zhì)分子量 70.91，黃綠色有刺激性氣味的氣體。密度：相對密度(水=1)1.307；相對密度(空氣=1)2.48；穩(wěn)定性：穩(wěn)定； 危險(xiǎn)標(biāo)記：6(有毒氣體)；在工業(yè)上，液氯是一種很有用的化學(xué)物質(zhì)。氯可用于造紙、紡織工業(yè)的漂白；用作水和廢水的消毒、殺菌劑；且可用于制造無機(jī)、有機(jī)氯化物，如：金屬氯化物、氯溶劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。但由于液氯屬高毒性，是一種強(qiáng)烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強(qiáng)的危害，因此液氯的存儲、運(yùn)輸都是一個(gè)值得深思的問題。設(shè)計(jì)儲存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲介質(zhì)的性質(zhì)、容量、鋼材的耗費(fèi)量等等。而且液化氣體必須考慮它的膨脹性和壓縮性，液化氣體的體積會因溫度的改變而變化，所以必須嚴(yán)格控制儲罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲罐實(shí)際容積和設(shè)計(jì)溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積） 。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。因?yàn)閳A筒形貯罐加工制造安裝簡單，安裝費(fèi)用少， 但金屬耗量大占地面積大， 所以在總貯量小于 500 ，單罐容積小于 100 時(shí)選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。3m3m1.3 液氯工業(yè)用途用 途：氯可用于造紙、紡織工業(yè)的漂白；用作水和廢水的消毒、殺菌劑；且可用于制造無機(jī)、有機(jī)氯化物，如：金屬氯化物、氯溶劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。殺菌、消毒、漂白與制漿，是化工、醫(yī)藥、塑料、橡膠、紡織、造紙等工業(yè)的重要原料。廣泛用于金屬冶金、漂白制漿、制造有機(jī)、無機(jī)氯化物、塑料、增塑劑、合成橡膠、合成4纖維、農(nóng)藥、醫(yī)藥品、制冷劑、合成甘油等。1.4 設(shè)計(jì)基本思路本設(shè)計(jì)綜合考慮環(huán)境條件、介質(zhì)的理化性質(zhì)等因素，對液氯儲罐的工藝條件，結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。1、首先進(jìn)行筒體基本計(jì)算，確定筒體，接管的材料和類別，確定厚度，長度，公稱直徑，結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)。2、筒體上連接其他部分的接管計(jì)算：液位計(jì)，空氣出入口，液氯出入口，安全閥，人孔等。3、計(jì)算以上各設(shè)備是否需要補(bǔ)強(qiáng)，若需要計(jì)算補(bǔ)強(qiáng)圈相關(guān)參數(shù)。4、各個(gè)接管墊片、螺栓的選取。5、支座選型和位置計(jì)算。5二、 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定表 1：設(shè)計(jì)參數(shù)表序號 項(xiàng) 目 數(shù) 值 單 位 備 注1 名 稱 液氯儲罐2 用 途 液氯儲存站3 最高工作壓力 1.414 MPa 由介質(zhì)溫度確定4 工作溫度 -2045 5 公稱容積（V g） 15 M36 公稱直徑 1700 MM7 裝量系數(shù)( V) 0.98 工作介質(zhì) 液氯（高度危害）9 使用地點(diǎn) 室內(nèi)10 工作介質(zhì) 液氯11 其它要求 100%無損檢測2.1 設(shè)計(jì)壓力根據(jù)液氯飽和蒸汽壓力圖首先確定 50對應(yīng)的最高工作壓力為 1.414MPa。而設(shè)計(jì)壓力為壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.051.1 倍。經(jīng)過查壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程，取設(shè)計(jì)壓力為 1.62Mpa。計(jì)算容積 15.M3 工作容積為計(jì)算容積與裝量系數(shù)的乘積 13.5M3 ,計(jì)算壓力是指在相應(yīng)的設(shè)計(jì)溫度下，用以確定元件最危險(xiǎn)截面厚度的壓力，其中包括液柱靜壓力。通常情況下，計(jì)算壓力等于設(shè)計(jì)壓力與液柱靜壓力之和，當(dāng)元件所承受的液柱靜壓力小于 5%設(shè)計(jì)時(shí)，可忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)壓力：P 設(shè) =(1.414-0.1)1.1=1.62 MPa液柱靜壓： 1=4709.810.245MghPa,可忽略。/.25/.6%P計(jì)算壓力：Pc=P 設(shè) =1.62MPa2.2 設(shè)計(jì)溫度6設(shè)計(jì)溫度也是壓力容器的設(shè)計(jì)載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設(shè)定元件的金屬溫度。當(dāng)元件金屬溫度不低于 0時(shí)，設(shè)計(jì)溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度;當(dāng)元件金屬溫度低于 0時(shí)，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度。所以設(shè)計(jì)溫度選擇為 50。2.3 液氯設(shè)計(jì)溫度下對應(yīng)參數(shù)液氯 50對應(yīng)的粘度 0.3510-3Pa.S 密度 1.511t/m3沸點(diǎn)-34.6熔點(diǎn)-103，在 15時(shí)比重為 1.4256。7三、 主要元件材料的選擇3.1 筒體材料的選擇：根據(jù)液氯的特性，查 GB713-2008 選擇 Q345R。Q345R 是壓力容器專用鋼，適用范圍：用于介質(zhì)具有一定腐蝕性,壁厚較大（ ）的壓力容器。50時(shí)的許用應(yīng)力為 189Mpa,8m鋼板標(biāo)準(zhǔn) GB713。圖為 150-2011鋼制壓力容器的性能變化3.2 鋼管材料的選擇：根據(jù) JB/T4731,鋼管的材料選用 20 鋼，其許用應(yīng)力 13saMP83.3 壓力容器類別確定由于常溫壓力容器其容器內(nèi)的物料溫度隨季節(jié)溫度變化，工作壓力為相應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，工作壓力 Pw 取液氯 t=50時(shí)的飽和蒸汽壓（表壓） ，查表得：液氯 50時(shí)的飽和蒸汽壓為 13.03Bar（絕壓） ，則 Pw=13.03/10-0.10 =1.218 MPa =1307kg/ m3在有安全閥的情況下:Pc=(1.051.10)Pw=（1.28-1.34）MPa，取 Pc=P=1.34MPa由于 ，所以此容器屬于低壓容器，又由于介質(zhì)為高度危害，容積為MPaca6.11.015 ，根據(jù)壓力容器分類圖查得該容器為第類容器。3m9四、 工藝計(jì)算4.1 儲罐筒體公稱直徑，筒體長度以及橢圓封頭結(jié)構(gòu)型式尺寸的確定選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形確定橢圓形封頭的公稱直徑、深度、容積和筒體的長度 筒體的公稱直徑 有標(biāo)準(zhǔn)選擇，而它的長度 L 可以根據(jù)容積要求來決定。Di根據(jù)公式 取 L/D=4 23154Lm將 L/D=4 代入得： m。.69i圓整后， 170i采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，查標(biāo)準(zhǔn) JB/T4746-2002 鋼制壓力容器用封頭中表 1，得公稱直徑 ，封頭深度 H=450mm，容積為 0.6999 。iDN= 3m根據(jù)上圖，可算出封頭直邊長度 h=H-Di/4=25mm根據(jù) g1.05V筒 封20.69.4DiL10得 ,圓整得 mm6.3mL筒 630筒在 36 之間，設(shè)計(jì)合理。0.71gD234.04gV筒筒 3215.698mV筒 封所以計(jì)算容積為 15.6998 ，工作容積為 15.6998 0.9=14.13m誤差為： 0.95%V邏實(shí) 邏誤差很小，可忽略。最終確定：DN1700 mm，取 L6300mm4.2 確定筒體厚度、封頭厚度：液柱靜壓力: 1P=4709.810.245MghP