液氯储罐设计(20立方米)文档格式.doc
《液氯储罐设计(20立方米)文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液氯储罐设计(20立方米)文档格式.doc（37页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
，于是
2）选取EHA椭圆形封头的直径
将圆筒直径圆整为,得，则
解得，将其圆整为。
。
误差为：
;
余量适中，合适。
选取的椭圆形封头为：
公称直径DN/mm
总深度H/mm
内表面积A/m2
容积Ｖ封头/m3
2000
540
4.5873
1.1739
表1.1椭圆封头尺寸
1.2.3筒体长度确定
DN＝2000mm，取L＝6000mm
1.3.压力容器类型选择
温度℃
-20
20
40
50
饱和蒸汽压MPa
0.082
0.565
1.027
1.401
饱和液密度kg/L
1.528
1.406
1.342
1.307
表1.2液氯物理性质
1.3.1参数确定
（1）设计压力
温压力容器其容器内的物料温度随季节温度变化，工作压力为相应温度下的饱和蒸汽压，工作压力Pw取液氯t=50℃时的饱和蒸汽压（表压），查表得：
液氯50℃时的饱和蒸汽压为1.401MPa（绝压），则Pw=1.1×
（1.401-0.1）=1.432MPa
设计压力
由于，所以此容器属于低压容器，又由于介质为高度危害，所以此类容器属于第三类容器。
根据《过程设备设计》，在容器设计选用零部件时，应选用设计压力相近且稍高一级的公称压力，故公称压力
（2）液柱静压力
由《某些无机物重要物理性质表》查得，液氯的密度为,太原地区的重力加速度为，则根据公式
，
可得
（3）焊接接头系数φ
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φ=1.0.
1.3．材料的选择
1.3.1.初步选择
纯液氯是高危害性的介质，但其腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,有因为使用温度为，根据《课程设计指导书》中钢板的使用条件，应选用Q245R或Q345R。
常用的有20R和16MnR两种。
如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。
所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。
1.3.2壳体的材料选择，受压壳体的厚度设计及其校核
（1）Q245
设δ<
16mm，σs=245MPa,[σ]t=133MPa
==10.58mm<
16mm
=+C1+C2=12.88mm向上圆整至13mm
PT=1.25Pc=1.75MPa164.43MPa
0.9φσs=0.9×
1×
245MPa=220.5MPa>
164.43MPa校验合格
（2）Q345
16mm，σs=345MPa,[σ]t=170MPa
==8.27mm<
=+C1+C2=10.57mm向上圆整至12mm
=-C2-C2=9.7mm
PT=1.25Pc=1.79MPa
345MPa=310.5MPa>
202.02MPa校验合格
（3）Q245，Q345比较
1）耗材厚度越大，耗用量越大。
Q345厚度小，省材料，重量小，但Q345价格贵，由此看来，两者均可。
2）制造，运输，安装费用板厚小，重量少，则更经济
综合上述分析，选用Q345（16MnR）更合适
1.3.3水压试验
液体的温度不得低于5℃；
试验方法：
试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。
试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。
然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。
如有渗漏，修补后重新试验。
查表得：
16MnR：
20钢：
水压试验时的压力
（3.3）
水压试验的应力校核：
水压试验时的应力
（3.4）
水压试验时的许用应力为
20钢：
故筒体满足水压试验时的强度要求[1]。
1.4.储罐的存储量
由以上数据计算储罐的存储量：
可得：
二、结构设计
2.1.人孔其法兰设计
2.1.1人孔结构设计
图2.1人孔结构尺寸示意
本次设计压力为1.432MPa,根据《化工容器及设备简明设计手册》JB578-64，采用回转盖带颈对焊法兰人孔。
人孔采用带颈对焊法兰法兰密封面形式为凹凸面（MFM），选择公称压力为2.5MPa，查表可得：
DN
dw×
s
d
D
Di
H1
H2
450
480×
12
456
660
600
378
115
b
b1
b2
A
B
L
d0
48
46
375
175
200
24
螺柱
螺母
总质量
20个
40个
M33×
2×
165
245
表2.1人孔尺寸
材料选择：
零件名称
筒节
法兰
法兰盖
垫片
公称压力MPa
允许工作温度℃
材料类别及代号
16MnR
缠绕式垫片
2.5
-20~50
表2.2人孔选材
2.1.2人孔的补强计算
（1）圆筒开孔所需补强面积
为圆筒计算厚度
D为开孔直径d=450+22.25=454.5mm
A=8.27454.5=3758.7
（2）有效补强范围内的补强面积
1）人孔接管
人孔材料选择16MnR，在50℃时
2）
因为2d=2454.5=909mm
3）
所以需要补强。
（3）补强面积
（4）补强圈的厚度
根据DN=450mm，选择补强圈尺寸：
D’=760,d’=480;
2.2．开孔接管位置设计
由《化工工艺设计手册》查得常用介质流速推荐值：
液氯流速为0.8m/s，压缩空气的流速为12m/s,根据该数据设计个各接管尺寸：
（1）液氯进口管与法兰设计
取液氯进口管与筒体环焊缝距离为500mm，入筒体的长度为1500mm。
要求DN=50,取管伸出筒外长度150mm。
选材20钢。
（2）液氯出口管与法兰设计
按照无补强要求：
两管口中心线间距不得小于两孔直径之和的两倍，取间距为250mm。
要求 DN=50,取管伸出筒外长度150mm。
距筒体底部的长度为200mm。
液氨出口接管的PN为2.5MPa选用的材料为20钢。
（3）空气进口与空气出口设计
由实际要求得：
空气进口的DN为50mm,空气出口的DN为50mm
空气进口与空气出口间的距离为250mm，外伸高度为150mm，内伸高度为0；
同理可取等级压力为2.5MPa，空气进口的材料选用20钢。
（4）安全阀接口管及安全阀设计
安全阀接口管设计要求的公称通径为80mm,接口管伸出筒体外均为150mm,
取等级压力2.5MPa,选用材料20钢。
安全阀的选择：
1.弹簧微启封闭式高压安全阀
微启式安全阀的开启高度小于流道直径的1/4，通常为流道直径的1/40一1/20。
微启式安全阀的动作过程是比例作用式的，主要用于液体场合，有时也用于排放量很小的气体场合。
2.全封闭安全阀
全封闭式安全阀排气时，气体全部通过排气管排放，介质不能间外泄漏，主要用于介质为有毒。
易燃气体的容器。
随着使用要求的不同，有封闭式和不封闭式。
封闭式即排出的介质不外泄，全部沿着规定的出口排出，一般用于有毒和有腐蚀性的介质。
不封闭式一般用于无毒或无腐蚀性的介质。
液氯为极度危险的有毒有腐蚀性的介质，故须采用封闭式排气阀。
根据公称压力PN=2.5和适用介质，选择型号为A41H-16C的安全阀。
设计参数：
容器外径D0
2024mm
超压限度Pd
1.827MPa
容器总长L
7080mm
液体汽化潜热q
219.81kJ/kg
容器受热面积Ar
48.45
经计算，安全泄放量为
最小泄放面积
故，安全阀直径为：
，取公称直径
安全阀设计如下：
公称直径DN
20mm
适用介质
液氯
材质
LCB
适用温度
-50—150℃
安全阀开启高度
全启式安全阀
结构形式
弹簧式
型号
A42H-25C
阀体构造
封闭式
表2.3安全阀尺寸
（5）压力表接管及压力表设计
根据设计要求得：
选用的公称通经为DN25mm
压力表接管伸出筒体长度为158mm
压力表接管的等级压力为2.5MPa选用的材料
压力表的选择：
根据《压力管道技术规定PGG13-2008》选择压力表型号为Y100B-25C
（6）液位计及液面计的选择
此容器选用磁性液位计，由于此储罐介质温度在太原地区随四季温度的变化而变化，最低-20℃，最高48℃，密度黏度也随之变化，又根据需要满足筒体内径DN=1800，公称压力PN=2.5其他的液位计均不符合要求，所以选用此液位计。
液位计必须安装在最高液面以上液化石油气的装量系数为0.9，材质选用321号不锈钢.
试差法计算可得最高液面距离筒体中心线约688mm处
液位计选用的PN=2.5MPa液位计，按其常用规格安装在距离筒体中心线700mm处
（7）排污口接管设计
排污管入筒体的长度为0mm。
要求DN=50,取管伸出筒外长度100mm。
（8）接管尺寸表
用途
公称直径
外径壁厚
伸出筒体长度
伸入筒体长度
理论质量
液氯进口管
φ57×
8.5
150
1500
1.6
液氯出口管
空气进口管
11
1.2
空气出口管
液位计
φ25×
5
安全阀
压力表
158
排污口
100
表2.4接管尺寸
符号
ITEM
公称尺寸
N.SIZE
公称压力
PN
连接标准
CONNECT.STD
法兰型式
TYPE
密封面形式
FACING
用途或名称
SERVICE
设备中心线至法栏面距离/mm
h
HG20592
WN
FM
液位计接口
见图
1198
a
e
g
安全阀接口
c
25
压力表接口
f
530
人孔
i
表2.5管口表
2.3．接管法兰设计
，查得最大允许工作压力为2.25MPa，
查得20钢（50℃）
由HGT20592-2009钢制法兰垫片紧固件表PN2,5带颈对焊钢制管法兰设计：
（1）液氯进出口法兰设计
选用带颈对焊法兰（WN），凹面密封面（ＦＭ），设计压力为2MPa,取公称压力2.5MPa,选材16MnR。
（2）空气进出口法兰设计
选用带径对焊法兰（WN），凹面密封面（ＦＭ），公称压力2.5MPa,选材16MnR。
（3）压力表接口法兰设计
选用带径对焊法兰（WN），凹面密封面（ＦＭ），等级压力2.5MPa,选材16MnR。
（4）安全阀接管法兰设计
（5）液面计接管法兰设计
法兰的密封面形式凹面（FM）法兰垫片采用柔性石星垫片采用16个螺栓16个垫圈，采用16MnR。
各接管法兰尺寸查表HG/T20592～20635-2009得：
图2.2法兰尺寸示意
序号
接管法兰
焊接外径
A1
连接尺寸
厚度
C
法兰颈
法兰高度
H
法兰外径D
螺栓孔中心圆直径
K
螺栓孔直径
螺栓孔数量n（个）
螺栓Th
N
S
R
57
125
18
4
M16
75
8
6
52
105
14
M12
液面计接口
表2.6接管法兰尺寸
2.4.垫片的选择
因为使用压力PN=2.5MP，所以垫片选用石棉橡胶垫片，查HG/T20606-1997《钢制管法兰用非金属平垫片》，得：
图2.3金属包覆垫片
管口名称
垫片厚度
内径D1
外径D2
液氯进口
1.5
61
87
安全阀口
空气进口
空气出口
压力表口
27
液位计口
液氯出口
表2.7凹凸面法兰用MFM型垫片尺寸表
2.5.连接件的选择
查HG20613-97《钢制管法兰用紧固件》得螺柱的长度和平垫圈尺寸：
螺纹
螺柱长
紧固件用平垫圈mm
90
17
30
3
85
70
13
表2.8管法兰紧固件尺寸
2.6.鞍座设计
2.6.1鞍座尺寸设计
图2.4鞍座尺寸示意
选择双鞍式支座，支座中心与焊缝的距离为500mm选材为Q235-A、F
筒体的公称直径DN＝2000mm
筒体质量：
筒体质量：
封头质量：
充液质量：
由于，故取液氯的质量。
附件质量：
查表得，人孔质量为265kg，其余管口质量为100kg
所以，
所以，每个承重为：
查JB4712.1-2007得，选取轻型A，包角120.
DN＝2000mm时：
公称直径DN（mm）
鞍座高度h（mm）
底座（mm）
腹板δ2
筋板（ｍｍ）
δ1
l3
b3
250
1420
220
10
330
190
260
垫板（ｍｍ）
螺栓间距
ｌ２
鞍座质量（kg）
弧长
ｂ４
δ4
ｅ
2330
430
80
1260
160
表2.9鞍座尺寸
通常取尺寸A不超过0.2L值，中国现行标准JB4731《钢制卧式容器》规定A≤0.2L=0.2（L+2h），A最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。
由标准椭圆封头,有
故
由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。
若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。
因此，JB4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Rm（）,即
，取A=503mm
综上有：
A=500mm。
鞍座标记为：
JB/T4712.1-2007,支座A2000-F
JB/T4712.1-2007,支座A2000-S
2.7.总体设计
液氯进气管外伸度150mm，内伸高度1500mm。
液氯出口管外伸高度150mm，内伸高度1800mm。
安全阀外伸高度150mm，内伸高度0mm。
压力表外伸高度158mm,内伸高度0mm.
空气进/出口管外伸高度150mm,内伸高度0mm。
人孔外伸300mm，内伸0mm。
接管与接管间距500mm，接管与封头间距300mm,与人孔间距1500mm，与焊缝距离不小于150mm,鞍座距封头切线500mm。
2.8焊接接头设计
（1）壳体A，B类焊接接头的设计
该容器上的A,B类接头必须采用对接焊，不允许采用搭接焊。
对接焊易于焊透，质量容易保证，易于作无损检测，可获得最好的焊接接头质量。
该容器上的接管与壳体以及补强圈之间的焊接一般只能采用角接和搭接。
（2）壳体C，D类焊接接头的设计
平盖，管板与圆筒非对接连接的接头，法兰与壳体，接管连接的接头，内封头与圆筒的搭接接头以及多层包扎容器层板层纵向接头，均属C类焊接接头，但已规定为A，B类的焊接接头除外。
接管、人孔、凸缘、补强圈等与壳体连接的接头均属于E类焊接接头，但已规定为A，B类的除外。
（3）焊接接头坡口设计
容器筒体，封头与接管法兰的厚度均在δ=3~26mm的范围，为了减小焊接变形和残余应力，因此可取接头坡口形式为V形。
（4）常用焊接方法与焊条的选择
采用手工电弧焊，该方法设备简单，便于操作，使用于各种焊接，在压力容器制造中应用十分广泛，钢板对接，接管与筒体、封头的连接等都可以采用。
考虑母材力学性能与化学材料，构件的结构与刚性和经济性，该容器所用焊条使用型号如下表：
接头母材
焊条型号
焊条牌号
16MnR+16MnR
E5015（GB/T5117）
J507
20+16MnR
E4303（GB/T5117）
422
Q235-A+16MnR
表2.10焊条选型
容器盛放高度危害介质，要进行焊后热处理。
三．强度校核
钢制卧式容器
计算单位
四川科新机电股份有限公司
计算条件
简图
设计压力p
1.432
MPa
设计温度t
℃
筒体材料名称
Q345R
封头材料名称
封头型式
椭圆形
筒体内直径Di
mm
筒体长度L
6000
筒体名义厚度dn
支座垫板名义厚度drn
筒体厚度附加量C
2.3
腐蚀裕量C1
2
筒体焊接接头系数F
1
封头名义厚度dhn
封头厚度附加量Ch
鞍座材料名称
鞍座宽度b
鞍座包角θ
120
°
支座形心至封头切线距离A
鞍座高度H
地震烈度
低于7
度
内压圆筒校核
升级会员 