5立方儲存罐課程設計

1、<p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　1、任務說明</b></p><p>　　設計一個容積為5的液氯儲罐，采用常規(guī)設計方法，綜合考慮環(huán)境條件、液體性質等因素并參考相關標準，按工藝設計、設備結構設計、設備強度計算的設計順序，分別對儲罐的筒體、封頭、鞍座、人孔、接管進行設計，然后采用SW6-1998對其進行強度校核

2、，最后形成合理的設計方案。</p><p><b>　　2、液氯（）的性質</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物質。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、有機氯化物，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，是一種強烈的刺激性氣體。它對人體、環(huán)境都有很強的危害，因此液氯的存儲、運輸都是一個值得深思的問題。</p><p>　　設計儲存設備，首先必須滿足各種給定的工藝要求，考慮存儲介質

4、的性質、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，所以必須嚴格控制儲罐的充裝量（指裝量系數與儲罐實際容積和設計溫度下介質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濟。</p><p

5、><b>　　設計參數的確定</b></p><p><b>　　表1：設計參數表</b></p><p><b>　　1、 設計壓力</b></p><p>　　設計壓力為壓力容器的設計載荷條件之一，其值不得低于最高工作壓力，通?？扇∽罡吖ぷ鲏毫Φ?.05~1.1倍。經過查 我們取設計壓力為

6、1.56Mpa。</p><p><b>　　2、設計溫度</b></p><p>　　設計溫度也是壓力容器的設計載荷條件之一，指容器在正常工作情況下，設定元件的金屬溫度。當元件金屬溫度不低于0℃時，設計溫度不得低于元件可能達到的最高溫度;當元件金屬溫度低于0℃時，其值不得高于元件金屬可能達到的最高溫度。所以設計溫度選擇為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：用于介質具有一定腐蝕性,壁厚較大（）的壓力容器。50℃時的許用應力,鋼板標準GB6645。</p><p><b>　　鋼管材料的選擇：&

8、lt;/b></p><p>　　根據JB/T4731,鋼管的材料選用20號鋼，其許用應力</p><p><b>　　壓力容器結構設計</b></p><p><b>　　筒體和封頭</b></p><p>　　筒體的公稱直徑有標準選擇，而它的長度L可以根據容積要求來決定。</p>

9、;<p>　　根據公式 (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>　　采用標準橢圓封頭，查標準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 </b></p><p><b>　　根據</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，計算壓力與設計壓力相等。</p><p>　　該容器需100%探傷，所以取其焊接系數為。</p><p>　　由中徑公式可得筒體的計算厚度5.531mm，鋼板厚度負偏差，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>　　液氯儲罐要開設液氯進口管、安全閥口、人孔、空氣進口管、空氣出口管、壓力表接口、液位計接口、液氯出口管，并根據各接口的大小選擇相對應的法蘭及墊片。<

14、;/p><p><b>　　管口表</b></p><p>　　接管及接管補強詳細數據見強度校核書。</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，標準為GB/T 3880，代號為L3。</p><p>　　2：填充材料為有機非石棉纖維橡膠板。</p><p><b>　　3、補強圈設計</b></p><p>　　

16、根據GB150，當設計壓力小于或等于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，不另行補強，故該儲罐中有DN=400mm的 人孔和DN=100的安全閥孔需要補強。</p><p><b>　　補強設計方法判別</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>　　采用等面積法進行開孔補強計算。</p><p>　　接管材料選用20號鋼，其許用應力</p><p>　　根據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>　　強度削弱系數</b></p><p>　　所以開孔所需補強面積為 </p><p><b>　　有效補強范圍</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）外側有效高度的確定</p><p>　　根據GB150，得： </p><p>　　接管的實際外伸高度=</p><p>　　(2）內側有效高度的確

20、定</p><p>　　根據GB150-1998，得： </p><p><b>　　有效補強面積</b></p><p>　　根據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>　　補強面積</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　因為，所以開孔需另行補強</p><p><b>　　所需另行補強面積：</b></p><p&g

23、t;<b>　　2</b></p><p>　　補強圈設計：根據DN400取補強圈外徑D’=680mm　。因為B>D’，所以在有效補強范圍。補強圈內徑d’=428mm</p><p><b>　　補強圈厚度：</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>　　鞍座結構</b></p><p>　　該臥式容器采用雙鞍式支座，材料選用 </p><p>　　估算鞍座的負荷： </p><p><b>　　儲罐總質量</b></p

25、><p><b>　　——筒體質量：</b></p><p>　　——單個封頭的質量：查標準JB/T4746=-2002《鋼制壓力容器用封頭》中表B.2 EHA橢圓形封頭質量，可知， </p><p>　　——充液質量：，故 </p><p>　　——附件質量：人孔質量為300kg，其他接管質量總和估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得鞍座結構尺寸如下表4：</p><p>　　表

27、4：鞍式支座結構尺寸 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，中國現行標準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力過大。</p><p><

28、;b>　　由標準橢圓封頭</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作用。因此，JB 4731還規(guī)定當滿足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計直接影響到焊接的質

30、量與容器的安全。</p><p>　　回轉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、補強圈的焊接采用角焊，坡口為</p><p>　　注：帶#的材料數據是設計者給定的</p><p><b>　　結論</b></p>

31、;<p>　　本次課程設計，我完成了容積為15的液氯儲罐的設計，并采用SW6-1998對其進行強度校核，最后形成合理的設計方案。</p><p>　　通過此次課程設計，增強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準、規(guī)范進行設計，掌握了液氯儲罐設計的全過程；并且鍛煉了查閱和綜合分析文獻資料的能力，進行設計方法和設計方案的可行性研究和論證。</p><

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

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