50M3液氯储罐设计要点

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：学号：

学院：机械与动力工程学院

专业：

题目：（50）M3液氯储罐设计

指导教师：职称:

2014年06月16日

中北大学

课程设计任务书

2013/2014 学年第二学期

学院：机械与动力工程学院

专业：

学生姓名：学号：

课程设计题目：（50）M3液氯储罐设计

起迄日期：

课程设计地点：校内

指导教师：

基层教学组织负责人：

下达任务书日期: 2014年06月16日课程设计任务书

课程设计任务书

课程设计任务书

目录

第一章工艺设计

1.1存储量 (1)

1.2设备的选型及轮廓尺寸 (1)

第二章机械设计

2.1结构设计

2.1.1筒体及封头设计

材料的选择 (2)

壁厚的设计计算 (4)

2.1.2接管及接管法兰设计

接管法兰的选择 (4)

垫片的选择 (6)

螺栓的选择 (6)

人孔的选择 (7)

视镜的选用 (9)

液面计的选用 (9)

安全阀的选用 (9)

支座结构设计及位置的确定 (9)

焊接接头的设计 (12)

2.1.3核算开孔补强 (13)

2.1.4总体布局 (15)

2.1.5焊接结构设计及焊条的选择 (15)

2.2强度校核 (17)

参考文献 (29)

第一章 工艺设计

1.1 存储量

盛装液化气体的压力容器设计存储量

t V W ρφ=

式中：W ——储存量，t ； φ——装载系数； V ——压力容器容积；

t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t

；

将数据代入得到W=φV ρt =0.9*50*1.314=59.13t

1.2 设备的选型及轮廓尺寸

筒体直径一般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。标准椭圆型封头是中低压容器经常采用的封头形式。封头公称直径必须与筒体的公称直径相一致。

根据公式 π/4*D i 2L=Vg （1+5％）； 其中V g =50m 3 ， 取 L/D i =4 得D i =2556.6mm,圆整得D i =2600mm.

查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.1 EHA 椭圆形封头内表面积、容积，如下表： EHA 椭圆形封头内表面积、容积

由Vg=V封头+V筒体则：50*1.05=π/4*D i2*L+2V封

计算得L=8941.6mm，取L=9000mm

L/D i=9000/2600=3.46

在3＜3.46＜6，设计合理

计算容积V计=π/4*D i2*L+2V封=52.81m3

工作容积V g=φV计=0.9×52.81=47.529m3

直边段高度为690-2600/4=40mm

第二章机械设计

2.1 结构设计

2.1.1筒体及封头设计

.材料的选择

设计温度系指容器在正常操作情况下，在相应设计压力下，设定受压元件的金属温度，其值不得低于元件金属可能达到的最高金属温度，对于0°C以下的金属温度，则设计温度不高于元件金属可能达到的最低金属温度，容器的设计温度是指壳体的设计温度，可知器设计温度选取的依据：其值不得低于最高金属温度或不得高于最低金属温度（0°C以下），最高工作温度为45°C，则设计温度取50°C。

根据液氯的物性选择罐体材料，碳钢对液氯有良好的耐蚀性腐蚀率，且又属于中压储罐，根据GB150-2011，选用筒体和封头材料为Q345R（钢材标准为GB713）。假设厚度范围在3~16mm之间，50℃时的许用应力[σ]t=189Mpa 。Q345R 适用范围：用于介质含有少量硫化物，具有一定腐蚀性,壁厚较大（≥8mm）的压力容器。根据GB713-2008中规定，厚度负偏差C1取0.25mm，

.壁厚设计计算

I.设计压力

设计压力为容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，而最高工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压。装设安全阀的容器，考虑到安全阀开启动作的滞后，容器不能及时泄压，设计压力不得低于安全阀的开启压力，通常可取最高工作压力的1.05——1.10倍。

计算压力是指在相应的设计温度下，用以确定元件最危险截面厚度的压力，其中包括液柱静压力。通常情况下，计算压力等于设计压力与液柱静压力之和，当元件所承受的液柱静压力小于5%设计时，可忽略不计。

T=50℃时，根据《压力容器介质手册》可得液氯的密度是1314kg/m³，饱和蒸汽压Pv=1.414MPa，大气压Pa=0.1Mpa 。液氯在50℃是的饱和蒸汽压为1.414 Mpa，由于按《压力容器安全技术监察规程》规定，盛装液化气体无保冷设施的压力容器，其设计压力应不低于液化气50℃时的饱和蒸汽压力Pv=1.414Mpa，大气压Pa=0.1Mpa。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1.05——1.1倍，而最高工作压力指容器顶部在正常工作过程中可能产生的最高表压可取液氯容器的设计压力为最大工作压力的1.1倍。

即：设计压力：P设=1.1*Pv=1.1*(1.414-0.1) =1.466 Mpa公称压力选1.6MPa。

液柱静压：P设 =ρgD i=1314*9.8*2.7=0.035＜5%*P设所以忽略液柱静压力计算压力：Pc=P设=1.466Mpa

Ⅱ.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 1.0

φ=。