15立方米液氯储罐课程设计说明书解析.doc

一、绪论1任务说明设计一个容积为15m3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SW6-2011对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案2、液氯（C12）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）1.47 ；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500m3，单罐容积小于100m3时选用卧式贮罐比较经济设计参数的确定表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最咼工作压力1.414MPa由介质温度确定4工作温度-20 〜45C5公称容积（Vg）15M6工稈直径1700MM7装量系数（0 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1、 设计压力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1.05~1.1倍经过查表我们取设计压力为 1.62 Mpa2、 设计温度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 0C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 0C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 50C3、 主要元件材料的选择筒体材料的选择：根据液氯的特性，查 GB150-1998选择16MnR 16MnR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（_8mm）的压力容器。

50C时的许用应力［匚］t =l70Mpa,钢板标准GB6645 钢管材料的选择：根据JB/T4731，钢管的材料选用20号钢，其许用应力二：-137MPasa三、压力容器结构设计1、筒体和封头筒体的公称直径Di有标准选择，而它的长度 L可以根据容积要求来决定根据公式 n Di2L = 15m3 （1+5%） 取 L/D=44将 L/D=4 代入得：Di = 1.69 m圆整后，Di fc1700mm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DN=Dj=1700mm ,3封头深度 H=450mm容积为0.6999 m根据V筒.V封二Vg 1.05n 2Di2L 0.6999 2 =15 1.054得l筒=6.3m,圆整得l筒=6300 mmL 63003.706 在3~6之间Dg 17002 3 3V 筒二 4 D g L 筒=14.30m V 筒 封=15.6998m所以计算容积为15.6998 m3，工作容积为15.6998 0.9=14.13 m3计算压力PC :液柱静压力：P1二 ph =1470 9.81 1.7 =0.0245M PaP1/P =0.0245/1.62 =1.5%：：： 5%,故液柱静压力可以忽略，即 巳=P =1.62MPa该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为 =1.0。

p D-由中径公式 冷——可得筒体的计算厚度 7.925mm,钢板厚度负偏差 G = 0，腐蚀余量C2 = 2mm，2[® -Pc故筒体的名义厚度为= 10mm oPCDi由椭圆厚度计算公式可得：二 t -7.865mm2[6] * -0.5PC腐蚀裕度C^2mm，钢板负偏差 G =0，圆整后取名义厚度 -n= c C1 C^10mm有效厚度 、匕=、n — C1-C2 二10 -2 =8mm2、接管、法兰、垫片和螺栓的选择液氯储罐要开设液氯进口管、安全阀口、人孔、空气进口管、空气出口管、压力表接口、液位计接口、液氯出口管，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片表2:接管法兰数据表公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度垫片D2D3D4T T1液氯进口管50571652066841074.5 3安全阀100108235241201401684.5 3人孔400426620384464785144.5 3空气进口50571652066841074.5 3管空气出口管50571652066841074.5 3压力表接口101490142436464.5 3液位计接口3238140184965824.5 3液氯出口管50571652066841074.5 3跟据管口公称直径选择相应的法兰， 2.5MPa时选用带颈对焊法兰，主要参数如下:表3 :法兰数据表公称通径钢管外径连接尺寸法兰法兰颈法兰高度HB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螺纹Th厚度CNBSHR10149060144M1214282.333353238140100184M1618563.665425057165125184M16207448548100108235190228M20241346.3126653、补强圈设计根据GB150,当设计压力小于或等于 2.5Mpa时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的2.5倍，且接管公称外径不大于 89mn时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中有DN=400mm 的人孔和DN=100的安全阀孔需要补强。

补强设计方法判别 按HG/T 21518-2005,选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔开孔直径 d =di 2C2 二 400 2 2 = 404mmd ::Di217002=850mm采用等面积法进行开孔补强计算接管材料选用20号钢，其许用应力 卜t =137MPa根据 GB150-1998，A=d、 2…et(1-fr)其中：壳体开孔处的计算厚度 = 7.865mm接管的有效厚度二=-C1 -C2 =13-2=11mm厲1 137强度削弱系数f-［血二—— -0.806［町 170所以开孔所需补强面积为 A=d、 2；^et(1-fr) =404 10+2 10 11 1 - 0.806 = 4082.68mm2有效补强范围有效宽度B的确定按 GB150中式 8-7，得：B, =2d =2 404= 808mmB2 = d 2、n 2、nt = 404 2 10 2 13 = 450mmB = max(B,, B2) = 808mm有效高度的确定(1 )外侧有效高度的确定根据 GB15Q 得： h '=屈二=J404x13 = 72.47mmh,"=接管实际外伸咼度=H, = 240mmh, =min(h',h'')= 72.47mm(2 )内侧有效高度 h2的确定根据 GB150-1998，得： h2'= dlnt、€404 1^72.47mm h2” = 0h2 二 min(d ',0 ”)= 0有效补强面积根据GB15Q分别计算如下：代=A +人+人筒体多余面积AA =(B—d)(、n i )-2、et(「ni )(1-fr)= (808-404)(10-7.965)-2 11 (10-7.965)(1 - 0.806) = 813mm2接管的多余面积接管厚度：PcDi2［汀 ' -0.5PC=1.91mm1.62 疋 4002 170 1-0.5 1.62A2 =2h1(、nt - t)fr 26(飞 Of=2 72.47 (13-1.91) 0.806 0 = 1607.3846mm2焊缝金属截面积焊角取6.0mm1 2 2A3 6 2 = 36mm2补强面积代=A +A2 +A3 =813+1607.3846+36 = 2456.3846mm22因为Ae ：：： A =6885mm，所以开孔需另行补强所需另行补强面积： 代二A -代=6885-2456.3846二4428.6mm2补强圈设计：根据 DN400取补强圈外径 D'= 680mm。

因为B>D，所以在有效补强范围补强圈内径d'= 428mm补强圈厚度:AD' — d'4428.6680-428= 17.57mm#圆整取名义厚度为 18mm同理可得安全阀的补强圈厚度 6mm外径190mm4、鞍座选型鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 Q235-B估算鞍座的负荷:储罐总质量 m = g • 2m2 m3m,――筒体质量： m xp =3.14x1.7x6.3x10x 10’X7.85X1O3 = 2905.37kgm2 ――单个封头的质量：查标准 JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表 B.2 EHA椭圆形封头质量,可知，叫=251.6kg叫 充液质量："水<:■液氯，故=23078.33kgm3 =二液氯 Z =1470 V =1000 1.72 6.3 2 0.6999\4叫一一附件质量：人孔质量为 300kg，其他接管质量总和估 100kg，即g = 400kg综上所述，m = m 2m2 m3 m4 = 26888.8kgG=mg=263.51kN,每个鞍座承受的重量为 131.75N由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型,焊制为BI,包角为120。

有垫板的鞍座查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表 4：表4 :鞍式支座结构尺寸 单位：mm公称直径DN1700底板l11200筋板277允许载。