40）m3液氯储罐设计

专 业： 过程装备与控制工程 题 目：（40）M3液氯储罐设计 2012年06月22日设计目的：1) 使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。2) 掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3) 掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4) 掌握工程图纸的计算机绘图。设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1.存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量式中：W储存量，t；装载系数； V压力容器容积；设计温度下的饱和溶液的密度，；根据设计条件=0.9*40*1.314t=47.304t2.设备的选型及轮廓尺寸粗略计算内径： 一般 ，取得，圆整得：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，内表面积，容积根据，圆整得:误差所以，筒体的公称直径,长度3.材料的选择液氯属于高危害性的介质，但其腐蚀性小,使用温度为，根据压力容器设计手册中钢板的使用条件，选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。4.压力(1) 设计压力液氯储罐的工作温度-2045，故选取设计温度t=50，由压力容器介质手册【1】查的，该温度下的绝对饱和蒸汽压为1.432MPa。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1.051.1倍，所以设计压力。(2)液柱静压力由某些无机物重要物理性质表【1】查的，液氯的密度为，内径由各地区重力加速度表查的太原地区的，则根据公式可得液柱静压力为(3)计算压力因为，所以可忽略静压力的影响。即5.设计温度下材料的许用应力为，假设筒体厚度为，由钢板许用应力表可得的6.焊接接头系数液氯为高度危害介质，所以本次液氯储罐的设计采用双面焊对接接头和相当于双面焊的全焊透对接接头，100%无损检测，所以。7.内压容器的计算厚度根据内压容器的计算厚度公式【2】： 在之间，故假设是成立的。液氯为高度危害介质，取腐蚀裕量，。由压力容器用钢板规定压力容器用钢板的厚度负偏差不大于，使用该标准中钢板厚度超过时的，查钢板厚度的常用规格表，将其圆整为，即名义厚度的钢板。8.封头壁厚的设计计算(1).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【2】： 取腐蚀裕量，由压力容器用钢板规定压力容器用钢板的厚度负偏差不大于，使用该标准中钢板厚度超过时的，查钢板厚度的常用规格表，将其圆整为，即名义厚度的钢板。9.管口表及连接标准表 管口表接管代号公称尺寸连接尺寸标准连接面形式用途或名称aDN80HG20595-1997MFM液氯进口管bDN80HG20595-1997MFM安全阀接口c1-2 DN500MFM人 孔dDN65HG20595-1997MFM空气进口管eDN65HG20595-1997MFM空气出口管fDN25HG20595-1997MFM压力表接口g1-2DN20HG20595-1997MFM液位计接口hDN80HG20595-1997MFM液氯出口管10.接管及接管法兰设计表10.1 液位计接口、压力计接口、人孔接管尺寸表用途公称直径dN外径壁厚液氯进出口管80896.0安全阀接口80896.0空气进出口管65766.0液位计20253.5压力计25323.5人 孔50053012接管法兰的选择,选择带颈对焊法兰表10.2 接管法兰结构尺寸表【3】序号名称公称直径DN钢管外径选B型法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺栓Th法兰厚度C法兰颈法兰高度H法兰质量NSRBBa液氯进口8089200160188M16241105.6126585.03b安全阀接口8089200160188M16241105.6126585.03c1-2人 孔5005307306603620M33*24458011201212592.d空气进口6576185145188M1622925106523.94e空气出口6576185145188M1622925106523.94f压力表口253211585144M1216463.264401.26g1-2液位计口202510575144M1216403.264401.05h液氯出口8089200160188M16241105.6126525.03表10.3 接管法兰标记表名称法兰标记液氯进口管法兰HG 20595 法兰 WN 80-2.5 MFM 16MnR液氯出口管法兰人孔接口管法兰HG 20595 法兰 WN 80-2.5 MFM 16MnR安全阀接口管法兰HG 20595 法兰 WN 80-2.5 MFM 16MnR空气进口管法兰HG 20595 法兰 WN 65-2.5 MFM 16MnR空气出口管法兰液面计接管法兰HG 20595 法兰 WN 20-2.5 MFM 16MnR压力表接管法兰HG 20595 法兰 WN 25-2.5 MFM 16MnR11.垫片的选择垫片选用石棉橡胶垫片，石棉橡胶板是用石棉、橡胶、配合剂经辊压而成的管法兰、高压容器法兰及各种接触面所用的密封材料。使用中压石棉橡胶垫片，使用温度小于等于350，选择凹凸面。查HG/T 20606-1997钢制管法兰用非金属平垫片，得：表11.1垫片尺寸表【3】符号管口名称垫片厚度公称直径内径D1外径D2a液氯进口1.58089120b安全阀口1.58089120c1-2人孔3.0500530573d空气进口1.56577109e空气出口1.56577109f压力表口1.5253457g1-2液位计口1.5202750h液氯出口1.5808912012.紧固件的选择查HG 20613-97钢制管法兰用紧固件，选用商品级双头螺柱及螺母，得螺柱的长度和平垫圈尺寸：表12.1螺栓及垫片【3】符号公称直径螺纹螺柱圆直径螺栓个数螺柱长紧固件用平垫圈 mmha80M16160810017303b80M16160810017303C1-2500M33*266020165d65M1614589517303e65M1614589517303f25M128547013242.5g1-220M127547013242.5h80M16160810017303接管尺寸选择2.1液氯进、出口接管和空气进、出口接管。查化工容器及设备简明设计手册【3】得：液氯进出口管 进口管管端成45°角可使液流集中，避免成滴水，对卧式容器插入深度为全高的，计算得进口管深度为1600mm，插入液体中对减少液面形成泡沫及稳定液面等都有利。接管高度和安全阀同为150mm。根据压力容器与化工设备实用手册,采用磁性液位计，普通型，压力等级为2.5Mpa。根据设计要求，选用规格为2000mm和800mm的液位计。HG21588-21592空气进出口管、压力表接管高度均为150mm。13.液位计及安全阀选择本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为2.5 Mpa。根据实际要求，选用液位计的中心距为2000 mm。标记 HG/T 21584-95 UZ 1.6M-2000-1.314 BF 321C。根据公称压力PN=1.6和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。14.人孔的结构设计本次设计的储罐设计压力为1.466MPa，根据钢制人孔和手孔【3】，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。容器直径在之间时，选用，因为筒体长度大于6000mm,所以选择开设两个人孔。该人孔标记为：人孔图4.1 人孔结构示意图表4.1 人孔结构尺寸【3】密封面型式公称压力PN公称直径DNdwSdDD1H1H2bMFM2.55005301250673066027012344b1b2ABLd0螺柱螺母螺柱总质量数量直径长度4348405200300302040M33217030215.核算开孔补强由钢板许用应力表可知厚度为厚度的低合金钢在时的。由钢管许用应力表可知厚度为厚度的低合金钢在时的。人孔的厚度负偏差C取为0，腐蚀裕量厚度。(1)补强及补强方法a 补强判别 本次设计人孔的公称外径为，故需另行考虑其补强。b 补强计算方法判别 开孔直径人孔直径，满足等面积法开孔补强计算的适应条件，故可用等面积法进行开孔补强计算。（2）开孔所需补强面积 计算强度消弱系数，接管有效厚度开孔所需补强面（3）有效补强范围a 有效厚度B取二者的大值故B=1016mmb 有效高度 有效补强范围的外侧高度应取二者中的较小值，接管实际外伸高度为。小于接管实际外伸高度，所以。有效补强范围的内侧高度应取二者中的较小值，其中，接管实际内伸高度设计为，接管实际内伸高度小于，所以。(4)有效补强面积a 人孔有效厚度减去计算厚度之外的多余面积 人孔有效厚度b 接管多余金属面积接管计算厚度根据公式接管有效厚度减去计算厚度之外的多余面积c 接管区焊缝面积（焊脚取6.0mm）由于本次设计的储罐是存放有毒介质的，所以选用D类接头形式进行焊接，因此， d 有效补强面积（5）所需另行补强拟采用补强圈补强。（6）补强圈设计，查表规定的