5立方儲存罐課程設(shè)計

1、<p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1、任務(wù)說明</b></p><p>　　設(shè)計一個容積為5的液氯儲罐，采用常規(guī)設(shè)計方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質(zhì)等因素并參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按工藝設(shè)計、設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備強(qiáng)度計算的設(shè)計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進(jìn)行設(shè)計，然后采用SW6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核

2、，最后形成合理的設(shè)計方案。</p><p><b>　　2、液氯（）的性質(zhì)</b></p><p>　　分子量 70.91 </p><p>　　黃綠色有刺激性氣味的氣體。密度：相對密度(水=1)1.47；相對密度(空氣=1)2.48；</p><p>　　穩(wěn)定性：穩(wěn)定； 危險標(biāo)記：6(有毒氣體)；</p&g

3、t;<p>　　在工業(yè)上，液氯是一種很有用的化學(xué)物質(zhì)。氯可用于造紙、紡織工業(yè)的漂白；用作水和廢水的消毒、殺菌劑；且可用于制造無機(jī)、有機(jī)氯化物，如：金屬氯化物、氯溶劑、染料中間體、殺蟲劑、合成橡膠、塑料等。但由于液氯屬高毒性，是一種強(qiáng)烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強(qiáng)的危害，因此液氯的存儲、運輸都是一個值得深思的問題。</p><p>　　設(shè)計儲存設(shè)備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲介質(zhì)

4、的性質(zhì)、容量、鋼材的耗費量等等。而且液化氣體必須考慮它的膨脹性和壓縮性，液化氣體的體積會因溫度的改變而變化，所以必須嚴(yán)格控制儲罐的充裝量（指裝量系數(shù)與儲罐實際容積和設(shè)計溫度下介質(zhì)的飽和液體密度的乘積）。目前我國普遍采用常溫壓力貯罐一般有兩種形式：球形貯罐和圓筒形貯罐。因為圓筒形貯罐加工制造安裝簡單，安裝費用少， 但金屬耗量大占地面積大， 所以在總貯量小于500，單罐容積小于100時選用臥式貯罐比較經(jīng)濟(jì)。</p><p

5、><b>　　設(shè)計參數(shù)的確定</b></p><p><b>　　表1：設(shè)計參數(shù)表</b></p><p><b>　　1、 設(shè)計壓力</b></p><p>　　設(shè)計壓力為壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.05~1.1倍。經(jīng)過查 我們?nèi)≡O(shè)計壓力為

6、1.56Mpa。</p><p><b>　　2、設(shè)計溫度</b></p><p>　　設(shè)計溫度也是壓力容器的設(shè)計載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設(shè)定元件的金屬溫度。當(dāng)元件金屬溫度不低于0℃時，設(shè)計溫度不得低于元件可能達(dá)到的最高溫度;當(dāng)元件金屬溫度低于0℃時，其值不得高于元件金屬可能達(dá)到的最高溫度。所以設(shè)計溫度選擇為50℃。</p><p&g

7、t;　　3、主要元件材料的選擇</p><p><b>　　筒體材料的選擇：</b></p><p>　　根據(jù)液氯的特性，查GB150-1998選擇16MnR。16MnR是壓力容器專用鋼，適用范圍：用于介質(zhì)具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。50℃時的許用應(yīng)力,鋼板標(biāo)準(zhǔn)GB6645。</p><p><b>　　鋼管材料的選擇：&

8、lt;/b></p><p>　　根據(jù)JB/T4731,鋼管的材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力</p><p><b>　　壓力容器結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　筒體和封頭</b></p><p>　　筒體的公稱直徑有標(biāo)準(zhǔn)選擇，而它的長度L可以根據(jù)容積要求來決定。</p>

9、;<p>　　根據(jù)公式 (1+5%) 取 L/D=4 </p><p>　　將L/D=4代入得：</p><p><b>　　Di=1168mm</b></p><p>　　圓整得Di=1200mm. </p><p>　　采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，查標(biāo)準(zhǔn)JB/T474

10、6-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表1，得公稱直徑 Di=1200mm. </p><p>　　，封頭深度H=325mm，容積為0.0，2545。</p><p><b>　　根據(jù) </b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得圓整得mm，</

11、b></p><p>　　L/DG=3，5（在3-6之間）</p><p>　　所以計算容積為5.769，工作容積為5.769x0.9=5.1921。</p><p><b>　　計算壓力：</b></p><p><b>　　液柱靜壓力: </b></p><p>&

12、lt;b>　　,</b></p><p>　　所以液柱靜壓力可以不考慮，計算壓力與設(shè)計壓力相等。</p><p>　　該容器需100%探傷，所以取其焊接系數(shù)為。</p><p>　　由中徑公式可得筒體的計算厚度5.531mm，鋼板厚度負(fù)偏差，腐蝕余量，故筒體的名義厚度為8</p><p>　　由橢圓厚度計算公式可得 &l

13、t;/p><p>　　腐蝕裕度，鋼板負(fù)偏差，取名義厚度</p><p><b>　　有效厚度為6</b></p><p>　　接管、法蘭、墊片和螺栓的選擇</p><p>　　液氯儲罐要開設(shè)液氯進(jìn)口管、安全閥口、人孔、空氣進(jìn)口管、空氣出口管、壓力表接口、液位計接口、液氯出口管，并根據(jù)各接口的大小選擇相對應(yīng)的法蘭及墊片。<

14、;/p><p><b>　　管口表</b></p><p>　　接管及接管補(bǔ)強(qiáng)詳細(xì)數(shù)據(jù)見強(qiáng)度校核書。</p><p>　　表4：接管和法蘭尺寸</p><p><b>　　七、 墊片</b></p><p>　　查HG/T 20609-2009《鋼制管法蘭用金屬包覆墊片》，得：&

15、lt;/p><p><b>　　表5 墊片尺寸表</b></p><p>　　注：1：包覆金屬材料為純鋁板，標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 3880，代號為L3。</p><p>　　2：填充材料為有機(jī)非石棉纖維橡膠板。</p><p><b>　　3、補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計</b></p><p>　　

16、根據(jù)GB150，當(dāng)設(shè)計壓力小于或等于2.5Mpa時，在殼體上開孔，兩相鄰開孔中心的間距大于兩孔直徑之和的2.5倍，且接管公稱外徑不大于89mm時，接管厚度滿足要求，不另行補(bǔ)強(qiáng)，故該儲罐中有DN=400mm的 人孔和DN=100的安全閥孔需要補(bǔ)強(qiáng)。</p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計方法判別</b></p><p>　　按HG/T 21518-2005,選用水平吊蓋帶

17、頸對焊法蘭人孔。</p><p><b>　　開孔直徑</b></p><p>　　采用等面積法進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)計算。</p><p>　　接管材料選用20號鋼，其許用應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)GB150-1998，</p><p>　　其中：殼體開孔處的計算厚度 </p><

18、p><b>　　接管的有效厚度 </b></p><p><b>　　強(qiáng)度削弱系數(shù)</b></p><p>　　所以開孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積為 </p><p><b>　　有效補(bǔ)強(qiáng)范圍</b></p><p><b>　　有效寬度B的確定</b></

19、p><p>　　按GB150中式8-7，得：</p><p><b>　　有效高度的確定</b></p><p>　　(1）外側(cè)有效高度的確定</p><p>　　根據(jù)GB150，得： </p><p>　　接管的實際外伸高度=</p><p>　　(2）內(nèi)側(cè)有效高度的確

20、定</p><p>　　根據(jù)GB150-1998，得： </p><p><b>　　有效補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p>　　根據(jù)GB150，分別計算如下：</p><p><b>　　筒體多余面積</b></p><p><b>　　2接管多余面積&l

21、t;/b></p><p><b>　　接管厚度：</b></p><p><b>　　由厚度公式得：</b></p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　焊縫金屬截面積</b></p><p><

22、;b>　　焊角取6.0mm</b></p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)面積</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　因為，所以開孔需另行補(bǔ)強(qiáng)</p><p><b>　　所需另行補(bǔ)強(qiáng)面積：</b></p><p&g

23、t;<b>　　2</b></p><p>　　補(bǔ)強(qiáng)圈設(shè)計：根據(jù)DN400取補(bǔ)強(qiáng)圈外徑D’=680mm　。因為B>D’，所以在有效補(bǔ)強(qiáng)范圍。補(bǔ)強(qiáng)圈內(nèi)徑d’=428mm</p><p><b>　　補(bǔ)強(qiáng)圈厚度：</b></p><p>　　圓整取名義厚度為20mm</p><p><b&g

24、t;　　4、鞍座選型</b></p><p><b>　　鞍座結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用 </p><p>　　估算鞍座的負(fù)荷： </p><p><b>　　儲罐總質(zhì)量</b></p

25、><p><b>　　——筒體質(zhì)量：</b></p><p>　　——單個封頭的質(zhì)量：查標(biāo)準(zhǔn)JB/T4746=-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.2 EHA橢圓形封頭質(zhì)量，可知， </p><p>　　——充液質(zhì)量：，故 </p><p>　　——附件質(zhì)量：人孔質(zhì)量為300kg，其他接管質(zhì)量總和估100kg，即</

26、p><p><b>　　綜上所述， </b></p><p>　　G=mg=307961.406N,每個鞍座承受的重量為153.98kN</p><p>　　由此查JB4712.1-2007容器支座，選取輕型，焊制為BI,包角為120，有墊板的鞍座。查JB4712.1-2007得鞍座結(jié)構(gòu)尺寸如下表4：</p><p>　　表

27、4：鞍式支座結(jié)構(gòu)尺寸 單位：mm</p><p><b>　　鞍座位置的確定</b></p><p>　　通常取尺寸A不超過0.2L值，中國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JB 4731《鋼制臥式容器》規(guī)定A≤0.2L=0.2（L+2h），A最大不超過0.25L.否則由于容器外伸端的作用將使支座截面處的應(yīng)力過大。</p><p><

28、;b>　　由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭</b></p><p><b>　　故：</b></p><p>　　由于封頭的抗彎剛度大于圓筒的抗變鋼度，故封頭對于圓筒的抗彎鋼度具有局部的加強(qiáng)作用。若支座靠近封頭，則可充分利用罐體封頭對支座處圓筒截面的加強(qiáng)作用。因此，JB 4731還規(guī)定當(dāng)滿足A≤0.2L時，最好使A≤0.5R m（）,即 </p>

29、<p><b>　　取A=300mm</b></p><p>　　綜上有：A=300mm。</p><p><b>　　5、焊接接頭</b></p><p>　　容器各受壓元件的組裝通常采用焊接。焊接接頭是焊縫、融合線和熱影響區(qū)的總稱，焊縫是焊接接頭的主要部分。焊接接頭的形式和坡口形式的設(shè)計直接影響到焊接的質(zhì)

30、量與容器的安全。</p><p>　　回轉(zhuǎn)殼體與封頭的焊接接頭采用對接接頭</p><p>　　接管與筒體的焊接接頭坡口為</p><p>　　人孔處接管、補(bǔ)強(qiáng)圈的焊接采用角焊，坡口為</p><p>　　注：帶#的材料數(shù)據(jù)是設(shè)計者給定的</p><p><b>　　結(jié)論</b></p>

31、;<p>　　本次課程設(shè)計，我完成了容積為15的液氯儲罐的設(shè)計，并采用SW6-1998對其進(jìn)行強(qiáng)度校核，最后形成合理的設(shè)計方案。</p><p>　　通過此次課程設(shè)計，增強(qiáng)了我把知識運用到實際的能力，加深了對課本知識的理解。使用國家壓力容器標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，掌握了液氯儲罐設(shè)計的全過程；并且鍛煉了查閱和綜合分析文獻(xiàn)資料的能力，進(jìn)行設(shè)計方法和設(shè)計方案的可行性研究和論證。</p><

32、p><b>　　六、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，GB150-1998《鋼制壓力容器》，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998</p><p>　　[2] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，中國勞動社會保障出版社，1999</p><p>　　[3] 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站，《化工設(shè)備圖樣技術(shù)要求

33、》，2000，11</p><p>　　[4] 鄭津洋、董其伍、桑芝富，《過程設(shè)備設(shè)計》，化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[5] 黃振仁、魏新利，《過程裝備成套技術(shù)設(shè)計指南》，化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[6] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院，《化工工藝設(shè)計手冊》，化學(xué)工業(yè)出版社，1996</p><p>　　[