30M液氯储罐设计

第一章 课程设计任务书

设计条件表

液氯进口管DN50；液氯出口管DN50；空气进口管DN50；空气出口管DN50；安全阀接口DN50；压力表接口DN25. 液位计接口人孔按需设置。

第二章 绪论

（一）设计任务：

综合运用所学的专业课知识，设计一个第一类压力容器中的高度危险性内压容器——液氯储罐。

（二）设计思想：

综合运用所学的专业课知识，以《课程设计指导书》为根，以《过程装备基础》为本，结合所学的专业课知识，对储罐进行设计。在设计过程中综合考虑了经济效益，适用性，安全可靠性。各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准。

第三章 材料及结构的选择与论证

(一)材料选择

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C 。

～4520 ，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。

（二）结构选择与论证 （1）封头的选择

从受力与制造方面分析来看，球形封头是最理想的结构形式。但缺点是深度大，冲压较为困难；椭圆封头浓度比半球形封头小得多，易于冲压成型，是目前中低压容器中应用较多的封头之一。平板封头因直径各厚度都较大，加工与焊接方面都要遇到不少困难。从钢材耗用量来年：球形封头用材最少，比椭圆开封头节约，平板封头用材最多。因此，从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。 （2）人孔的选择

压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。本次设计在综合考虑公称压力、公称直径工作温度以及人孔的结构和材料等诸方面因素的情况下，选用回转盖带颈对焊法兰人孔。 （3）容器支座的选择

容器支座有鞍式支座、腿式支座、支撑式支座、耳式支座、裙式支座等，用来支撑容器的重量。鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。因为本次设计的容器直径在mm 1000以上，所以选用轻型鞍座，又因为容器有热胀冷缩的位移要求，所以应选两个轻型鞍座分别为固定式和滑动式。 （4）法兰型式的选择

法兰连接主要优点是密封可靠、强度足够及应用广泛。压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。法兰设计优化原则：法兰设计应使各项应力分别接近材料许用应力值，即结构材料在各个方向的强度都得到较充分的发挥。在考虑到本次储存的介质为高度毒性介质，所以应选用带颈对焊法兰。

（5）液面计的选择

液面计是用以指示容器内物料液面的装置，其类型很多，大体上可分为：玻璃管液面计、透光式玻璃板液面计、反射式玻璃板式玻璃板液面计、浮标式玻璃板液面计、防霜液面计、磁性液位计等。应为本次设计要成装毒性为高度介质的容器，所以不能选用玻璃管液面计。又因为要储存的介质稍有色泽，所以不能选用透光式玻璃板液面计。本次设计的设计高度小于m 3，因而不能选用浮标式玻

璃板液面计。本次设计的工作温度为C 。

～4520 ，所以不能用防霜液面计。综合

上述的内容，结合经济效益，本次设计选用反射式玻璃板式玻璃板液面计。 （6）保温层的选择

本次设计中液氯的操作温度小于C 。50，工艺也没有要求限制热损失，保温层的价格比较贵，保温层岩棉还有致癌作用，再从经济效益方面综合考虑，本次设计决定不涉及保温层。 （7）视镜的选择

视镜用来观察设备内部物料的工作情况，本次设计选用不带颈视镜，因为其结构简单，不易粘料，有比较宽的视察范围。 （8）压力表的选择

压力容器上的压力表的最大量程应与设备的工作压力相适应。压力表的量程一般为设备工作压力的35.1～倍，压力表的使用压力范围，应不超过刻度极限的

%7060～又考虑到液氯是高毒性的介质，所以综合考虑应选用钽材料的压力表，测量范围为MPa 5.10～。

（9）焊接结构设计及焊条的选择

综合考虑各种因素，针对本次设计储存的 介质是高毒性介质，所以本次设计的壳体A 、B 类焊接接头应为X 型的如图1。对应的焊条选用E5016.

而对于法兰与壳体、接管连接的接头，应采用全焊透接头，如图2. 对应的焊条选用E5016.

对于人孔、补强圈与壳体的接头选用D 类接头形式，如图3. 对应的焊条选用E5016.

。50

2

12 图1

2 2

12

3

。45

图2

图3

6

12

10

12

2

。35

。50

2

2

第四章 设计计算及结构设计

（一）筒体厚度设计

1. 303M 液氯储罐的工作压力（1p ）

所成装液氯的临界温度为144C 。＞50C 。，因为无保冷设施，所以该储的最

高工作压力不得低于液氯在50C 。时的饱和蒸汽压，即Mpa Bar p 303.103.131=≥。

（由《液化气饱和蒸汽压及饱和液密度表》查的）

2．设计压力（2p ）

液氯储罐的最高温度可达到45C 。

由《液化气饱和蒸汽压及饱和液密度表》查的，该温度下的饱和蒸汽压为Bar 65.11。在本次设计中的液氯储罐上装有安全阀，通常认为安全阀的开启压力为1.1倍的Bar 65.11，所以

MPa Bar p 2815.1815.121.165.112==⨯=。

3.液柱静压力（3p ）

由《某些无机物重要物理性质表》查的，液氯的密度为3/1468m kg ，取内径

mm D i 2500=由《各地区重力加速度表》查的太原地区的2/79684.9s m g =，则

根据公式i gD p ρ=3可得MPa p 03595.03=。

4.计算压力(c p ) 因为

%5%8.22

3

＜=p p ，所以可忽略静压力的影响。即MPa p p c 2815.12== 5.设计温度下材料的许用应力[]t

σ

t 为C 。

～4520-，假设厚度为mm 166～，由《钢板许用应力表》可得MnR 16的[]MPa t

170=σ

6.焊接接头系数（Φ）

因为φ的取值是根据焊接接头的形式，及无损检测的长度比例来确定的。本次液氯储罐的设计采用双面对接接头和相当于双面对接焊的全焊透对接接头，

100%无损检测，所以0.1=Φ。