1、计算说明书 一 .绪论 1设计目的 ： 设计目的 按过程装备与控制工程专业教学计划要求，在学完专业核心课过程设备设计后，进行过程设备课程设计教学环节，其主要目的是使学生在学习过程设备设计的基础上，进行一次工程设计训练，培养学生解决工程实际问题的能力。 2设计内容和要求 ： 2.1 原始数据 设计条件表 序号 项 目 数 值 单 位 备 注 1 名 称 液氯储罐 2 用 途 液氯储存站 3 最高工作压力 1.466 MPa 由介质温度确定 4 工作温度 -20 45 5 公称容积（ Vg） 50 M3 6 工作压力波动情况 可不考虑 7 装量系数 ( V) 0.9 8 工作介质 液氯（高度危害）
2、 9 使用地点 绵阳市室内 10 安装与地基要求 11 其它要求 管口表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 a DN65 HG20595-1997 FM 液氯进口管 b DN50 HG20595-1997 FM 安全阀接口 c DN500 HG/T21523-2005 FM 人 孔 d DN50 HG20595-1997 FM 空气进口管 e DN50 HG20595-1997 FM 空气出口管 f DN25 HG20595-1997 FM 压力表接口 g DN20 HG20595-1997 FM 液位计接口 h DN65 HG20595-1997 M 液氯出口管 j
3、DN65 HG20595-1997 M 排污口 2.2 设计要求 2.2.1.使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的全过程。 2.2.2.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。 2.2.3.设计计算要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。 2.2.4.工程图纸要求绘图。 2.2.5.毕业设计全部工作由学生本人独立完成。 学生应交出的设计文件 2.液氯性质 分子量： 70.91 黄绿色有刺激性气味的气体。 密度：相对密度 (水 =1)1.47；相对密度 (空气 =1)2.48； 稳定性：稳定； 危险标记： 6(有毒气体 )； 在工业上，液
4、氯是一种很有用的化学物质。氯可用于造纸、纺织工业的漂白；用作水和废水的消毒、杀菌剂；且可用于制造无机、有机氯化物，如：金属氯化物、氯溶剂、染料中 间体、杀虫剂、合成橡胶、塑料等。但由于液氯属高毒性，是一种强烈的刺激性气体。它对人体、环境都有很强的危害，因此液氯的存储、运输都是一个值得深思的问题。 设计储存设备，首先必须满足各种给定的工艺要求，考虑存储介质的性质、容量、钢材的耗费量等等。而且液化气体必须考虑它的膨胀性和压缩性，液化气体的体积会因温度的改变而变化，所以必须严格控制储罐的充装量（指装量系数与储罐实际容积和设计温度下介质的饱和液体密度的乘积）。目前我国普遍采用常温压力贮罐一般有两种形式
5、：球形贮罐和圆筒形贮罐。因为圆筒形贮罐加工制造安装简单，安 装费用少， 但金属耗量大占地面积大， 所以在总贮量小于 3500m ，单罐容积小于 3100m 时选用卧式贮罐比较经济。 二 .工艺参数确定 1.设计压力 设计压力应根据最高工作压力来确定。对于盛装液化气体的压力容器，应按以下几条来确定最高工作压力： 没有实测数据或没有保冷设施的压力容器，其最高工作压力不得低于所装液化气体在规定的最大充装量时，温度为 50的气体压力。 由于没 有保冷措施，选 50下饱和蒸汽压 1.414MPa。 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
6、最高工作压力的 1.05 1.10 倍。 1 . 1 1 . 1 1 . 4 1 4 0 . 1 1 . 4 6 6vP P M P a 设 液柱静压： 1 3 1 4 9 . 8 2 . 7 0 . 0 3 5 5 %P g D i P 设 所以忽略液柱静压力。 2.设计温度 应该不低于最高使用温度 45。 选取 45为设计温度。 3.设计材料的选择 根据液氯的特性，查 GB150-1998 选择 Q345R。 Q345R 是压力容器专用钢，适用范围：用于介质具有一定腐蚀性 ,壁厚较大（ 8mm）的压力容器。 50时的许用应力 189Mpa。 根据 JB/T4731,钢管的材料选用 20 号
7、钢，根据 GB8163，其许用应力 150.1Mpa。 三 .结构设计 1.筒体和封头 1.1 筒体直径确定 筒体的公称直径有标准选择，而它的长度 L 可以根据容积要求来决定。 根据公式 23i 5 0 % m4 DL （ 1+5 ）将 L/D=5 代入得： D=2373mm 圆整后， D=2400mm 1.2 筒体长度计算 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： 25 0 * 1 .0 5 / 4 * * 2iD L V 封 计算得 10725.3L
8、mm ，取 11000L mm / 1 1 0 0 0 / 2 4 0 0 4 .5 8L D i 在 3 4.58 6，设计合理 计算容积 23i 1 . 9 9 0 5 2 5 3 . 7 44V D L m 计 工作容积 3= =48.37V V m 计 1.3 筒体壁厚计算 根据 GB150-2011 可知 Q345R 的许用应力 189t MPa 筒体的计算厚度为 :9.678mm 9 .6 7 82 -cit cpD mmfp 腐蚀余量 2 4C mm ，钢板厚度负偏差 1 0.3C mm （ GB713） 设计厚度： 2 1 3 .6 7 8d C m m 名义厚度： 0 .3
9、1 3 .9 7 8nd mm 圆整： 14n mm 有效厚度： 12 9 .7en C C m m 设计温度下允许最大工作压力： tew ie2 1 .5 2 1+P M P aD 序 号 公称直径 DN（ mm） 总深度 H（ mm） 内表面积 A（ m2） 容积 V（ m3） 29 2400 640 6.5433 1.9905 1.4 封头厚度计算 封头的计算厚度为： 9.332 0 .5cit cPD mmP 设计厚度： 2 1 3 .3 3d C m m 名义厚度： 0 .3 1 3 .6 3nd mm 圆整至 14mm 有效厚度： 12 9 .7en C C m m 设计温度下允许
10、最大工作压力： tew ie2 1 . 5 2 5+ 0 . 5P M P aD 1.5 水压试验 根据公式， it + 0.92Te ssPD 式中 : t1 . 2 5 1 . 9 0 6 2 5 M PaTPP e 1 2 9 .7n C C m m s 345 aMP 故符合工艺条件的要求。 2.法兰选型 法兰简图如图所示 接管选型如下表 接管代号 公称尺寸 连接尺寸标准 连接面形式 用途或名称 a DN65 HG20595-1997 FM 液氯进口管 b DN50 HG20595-1997 M 安全阀接口 c DN500 HG/T21523-2005 FM 人 孔 d DN65 HG
11、20595-1997 FM 空气进口管 e DN65 HG20595-1997 FM 空气出口管 f DN25 HG20595-1997 FM 压力表接口 g DN20 HG20595-1997 FM 液位计接口 h DN65 HG20595-1997 FM 液氯出口管 j DN65 HG20595-1997 M 排污口 注：此设计接管厚度对于外径 89mm 的按照 GB150 的不另行补强标准 根据 HG/20592-2009（ PN16）钢管制法兰表 PN16 查取法兰尺寸质量等： 序号 名 称 公称直径钢管外径法兰法兰外径螺栓孔中螺栓孔直螺栓孔数螺 栓 法 兰厚度 法兰颈 法兰法兰质量
12、R DN 焊端外径 D 心圆直径 K 径 L 量 n（个） Th C N S H1 高度 H a 液氯进口管 65 76B 185 145 18 4 M16 20 92 2.9 10 6 48 3.74 b 安全阀接口 50 57B 165 125 18 4 M16 20 74 2.9 8 5 48 3.11 c 人 孔 500 530B 715 650 33 20 M30*2 34 546 11 16 12 90 70.7 d 空气进口管 65 76B 185 145 18 4 M16 20 92 2.9 10 6 48 3.74 e 空气出口管 65 76B 185 145 18 4 M1
13、6 20 92 2.9 10 6 48 3.74 f 压力表接口 25 32B 115 85 14 4 M12 16 46 2.6 6 4 40 1.26 g 液位计接口 20 25B 105 75 14 4 M12 16 40 2.3 6 4 40 1.05 h 液氯出口管 65 76B 185 145 18 4 M16 20 92 2.9 10 6 48 3.74 j 排污口 100 108B 220 180 18 8 M16 20 131 3.2 10 10 50 4.5 3.垫片的选择 查 HG/T 20609-2009钢制管法兰用金属包覆垫片得： 符号 管口名称 公称直径 内径 D1
14、 外径 D2 a 液氯进口管 65 97.5 127 b 安全阀接口 50 77.5 107 c 人 孔 500 561 624 d 空气进口管 65 97.5 127 e 空气出口管 65 97.5 127 f 压力表接口 25 54 71 g 液位计接口 20 45.5 61 h 液氯出口管 65 97.5 127 J 排污口 100 131.5 168 4.螺栓（螺柱）的选择 查 HG/T 20613-2009 钢制管法兰用紧固件中表 5.0.7-9 和附录中表 A.0.1,得螺柱的长度和平垫圈尺寸： 型号 紧固件用平垫圈 mm 公称直径 螺纹 螺柱长 1d 2d h a 65 M16
15、85 17 30 3 b 50 M16 85 17 30 3 c 500 M24 125 25 44 4 d 50 M24 90 17 30 3 e 50 M16 90 17 30 3 f 25 M12 75 13 24 2.5 g 20 M12 75 13 24 2.5 h 65 M16 85 17 30 3 j 100 M16 90 17 30 3 5.人孔的选择 压力容器开设人孔和手孔是为了检查设备内部空间以及装拆设备的内部零部件。一般当设备的公称直径在 900mm 以下时可根据需要设置适当数量的手孔，超过 900mm 时应开设人孔。人孔也有圆形和长圆形两种。人孔大小的设置原 则是方便人
16、的进出。因此，圆形人孔的公称直径规定为 400-600mm，可根据容器直径及所在地区的冷暖程度来选择。当人孔经常需要打开时，可选用快开人孔。人手孔已有相应标准，设计师可根据设计条件直接选用。 拟采用回转盖带颈对焊法兰人孔，根据前文对法兰的选取密封面选用凹凸面MFM 的法兰，尺寸如下表： 密封面型式 凹凸面MFM D 715 1b 38.5 螺栓螺柱数量 20 公称压力 PN （ Mpa） 1.6 1D 650 2b 44 螺母数量 40 公称直径 DN 500 1H 260 A 390 螺柱尺寸 115230 M wds 530 10 2H 119 B 200 质量 273 0d 24 b 4
17、4 L 300 6.安全阀的选用 考虑由于泄放的液氯有毒、会污染环境，应采用封闭式安全阀。所以选用弹簧封闭全启式（带扳手）安全阀。 7.液面计 透光式玻璃面液面计，型号 T；利用连通器原理，通过液面计的玻璃板视窗可以观察容器内部液面位置的变动情况。结构形式： UZ 2.5M-29001.3 AF 304,标准 HG21584.1-1995 8.鞍座 8.1 鞍座选型 该卧式容器采用双鞍座式支座，根据工作温度为 -2045，选择鞍座材料为Q345R，使用温度为 -20250，许用应力为 t = 189Mpa。 估算鞍座的负荷： 储罐总质；量 1 2 3 42m m m m m 1 2 . 4 1
18、 1 1 4 7 . 8 5 9 1 1 4 . 9m D L n k g m1 为筒体质量：对于 Q345R，取 =7.85 103kg/m3 m2 为单个封头的质量：根据 JBT4746 得，封头质量 m=706kg，可知2 2 7 0 6 1 4 1 2m kg m3 为充液质量 ,故 3 1 3 1 4 5 3 . 7 4 7 0 6 1 4 . 3 6m m a x V k g （ ） （ 液 氯 ） m4 为附件质量取人孔质量为 300kg，其他接管质量总和估 100kg，即 400kg 由此查 JB 4712.1-2007 容器支座。选取轻型，焊制 A，包角为 120，有垫板的鞍座，筋板数为 6。
