1、計算說明書一.緒論1設計目的：設計目的按過程裝備與控制工程專業教學計劃要求，在學完專業核心課過程設備設計后，進行過程設備課程設計教學環節，其主要目的是使學生在學習過程設備設計的基礎上，進行一次工程設計訓練，培養學生解決工程實際問題的能力。2設計內容和要求：2.1原始數據設計條件表序號項 目數 值單 位備 注1名 稱液氯儲罐2用 途液氯儲存站3最高工作壓力1.466MPa由介質溫度確定4工作溫度-20455公稱容積（Vg）50M36工作壓力波動情況可不考慮7裝量系數(V)0.98工作介質液氯（高度危害）9使用地點綿陽市室內10安裝與地基要求11其它要求管口表接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式

2、用途或名稱aDN65HG20595-1997FM液氯進口管bDN50HG20595-1997FM安全閥接口cDN500HG/T21523-2005FM人 孔dDN50HG20595-1997FM空氣進口管eDN50HG20595-1997FM空氣出口管fDN25HG20595-1997FM壓力表接口gDN20HG20595-1997FM液位計接口hDN65HG20595-1997M液氯出口管jDN65HG20595-1997M排污口2.2設計要求2.2.1.使用國家最新壓力容器標準、規范進行設計，掌握典型過程設備設計的全過程。2.2.2.廣泛查閱和綜合分析各種文獻資料，進行設計方法和設計方案的

3、可行性研究和論證。2.2.3.設計計算要求設計思路清晰，計算數據準確、可靠。2.2.4.工程圖紙要求繪圖。2.2.5.畢業設計全部工作由學生本人獨立完成。學生應交出的設計文件2. 液氯性質分子量：70.91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；穩定性：穩定； 危險標記：6(有毒氣體)；在工業上，液氯是一種很有用的化學物質。氯可用于造紙、紡織工業的漂白；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、環境都有很強的危害，

4、因此液氯的存儲、運輸都是一個值得深思的問題。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，單罐容積小于時選用臥式貯罐比較經濟。2. 工藝參數確定1.設計壓力設計壓力應根據最高工作壓力來確定。對于盛裝液化氣體的壓力容器，應按以下幾條

5、來確定最高工作壓力：沒有實測數據或沒有保冷設施的壓力容器，其最高工作壓力不得低于所裝液化氣體在規定的最大充裝量時，溫度為50的氣體壓力。由于沒有保冷措施，選50下飽和蒸汽壓1.414MPa。裝設安全閥的容器，考慮到安全閥開啟動作的滯后，容器不能及時泄壓，設計壓力不得低于安全閥的開啟壓力，通常可取最高工作壓力的1.051.10倍。液柱靜壓： 所以忽略液柱靜壓力。2. 設計溫度應該不低于最高使用溫度45。選取45為設計溫度。3.設計材料的選擇根據液氯的特性，查GB150-1998選擇Q345R。Q345R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（8mm）的壓力容器。50時的許用

6、應力189Mpa。根據JB/T4731,鋼管的材料選用20號鋼，根據GB8163，其許用應力150.1Mpa。3. 結構設計1. 筒體和封頭1.1 筒體直徑確定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。 根據公式 將L/D=5代入得：D=2373mm圓整后，D=2400mm1.2 筒體長度計算查標準JB/T4746-2002鋼制壓力容器用封頭中表B.1 EHA橢圓形封頭內表面積、容積，如下表：EHA橢圓形封頭內表面積、容積序號公稱直徑DN（mm）總深度H（mm）內表面積A（m2）容積V（m3）2924006406.54331.9905 由 Vg=V封頭+V筒體 則： 計算得

7、，取在34.586，設計合理計算容積工作容積1.3筒體壁厚計算根據GB150-2011可知Q345R的許用應力筒體的計算厚度為:9.678mm腐蝕余量，鋼板厚度負偏差（GB713）設計厚度：名義厚度：圓整：有效厚度：設計溫度下允許最大工作壓力：1.4封頭厚度計算封頭的計算厚度為：設計厚度：名義厚度： 圓整至14mm有效厚度：設計溫度下允許最大工作壓力：1.5水壓試驗根據公式，式中: 故符合工藝條件的要求。2. 法蘭選型法蘭簡圖如圖所示接管選型如下表接管代號公稱尺寸連接尺寸標準連接面形式用途或名稱aDN65HG20595-1997FM液氯進口管bDN50HG20595-1997M安全閥接口cDN

8、500HG/T21523-2005FM人 孔dDN65HG20595-1997FM空氣進口管eDN65HG20595-1997FM空氣出口管fDN25HG20595-1997FM壓力表接口gDN20HG20595-1997FM液位計接口hDN65HG20595-1997FM液氯出口管jDN65HG20595-1997M排污口注：此設計接管厚度對于外徑89mm的按照GB150的不另行補強標準根據HG/20592-2009（PN16）鋼管制法蘭表PN16查取法蘭尺寸質量等：序號名稱公稱直徑DN鋼管外徑法蘭焊端外徑法蘭外徑D螺栓孔中心圓直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數量n（個）螺栓Th法蘭厚度C法蘭頸法蘭

9、高度H法蘭質量NSH1Ra液氯進口管 6576B185145184M1620922.9106483.74b安全閥接口 5057B165125184M1620742.985483.11c人 孔 500530B7156503320M30*2345461116129070.7d空氣進口管 6576B185145184M1620922.9106483.74e空氣出口管 6576B185145184M1620922.9106483.74f壓力表接口 2532B11585144M1216462.664401.26g液位計接口 2025B10575144M1216402.364401.05h液氯出口管 65

10、76B185145184M1620922.9106483.74j排污口100108B220180188M16201313.21010504.53. 墊片的選擇查HG/T 20609-2009鋼制管法蘭用金屬包覆墊片得：符號管口名稱公稱直徑內徑D1外徑D2a液氯進口管6597.5127b安全閥接口5077.5107c人 孔500561624d空氣進口管6597.5127e空氣出口管6597.5127f壓力表接口255471g液位計接口2045.561h液氯出口管6597.5127J排污口100131.51684. 螺栓（螺柱）的選擇查HG/T 20613-2009 鋼制管法蘭用緊固件中表5.0.

11、7-9和附錄中表A.0.1,得螺柱的長度和平墊圈尺寸：型號緊固件用平墊圈 mm公稱直徑螺紋螺柱長ha65M168517303b50M168517303c500M2412525444d50M249017303e50M169017303f25M127513242.5g20M127513242.5h65M168517303j100M1690173035. 人孔的選擇壓力容器開設人孔和手孔是為了檢查設備內部空間以及裝拆設備的內部零部件。一般當設備的公稱直徑在900mm以下時可根據需要設置適當數量的手孔，超過900mm時應開設人孔。人孔也有圓形和長圓形兩種。人孔大小的設置原則是方便人的進出。因此，圓形人

12、孔的公稱直徑規定為400-600mm，可根據容器直徑及所在地區的冷暖程度來選擇。當人孔經常需要打開時，可選用快開人孔。人手孔已有相應標準，設計師可根據設計條件直接選用。擬采用回轉蓋帶頸對焊法蘭人孔，根據前文對法蘭的選取密封面選用凹凸面MFM的法蘭，尺寸如下表：密封面型式凹凸面MFMD71538.5螺栓螺柱數量20公稱壓力PN （ Mpa）1.665044螺母數量 40公稱直徑DN500260A390螺柱尺寸53010119B200質量 27324b44L3006. 安全閥的選用考慮由于泄放的液氯有毒、會污染環境，應采用封閉式安全閥。所以選用彈簧封閉全啟式（帶扳手）安全閥。7. 液面計透光式玻璃

13、面液面計，型號T；利用連通器原理，通過液面計的玻璃板視窗可以觀察容器內部液面位置的變動情況。結構形式：UZ 2.5M-29001.3 AF 304,標準HG21584.1-19958. 鞍座8.1鞍座選型該臥式容器采用雙鞍座式支座，根據工作溫度為-2045，選擇鞍座材料為Q345R，使用溫度為-20250，許用應力為 t = 189Mpa。估算鞍座的負荷： 儲罐總質；量m1 為筒體質量：對于Q345R，取=7.85103kg/m3m2為單個封頭的質量：根據JBT4746得，封頭質量m=706kg，可知m3為充液質量,故m4為附件質量取人孔質量為300kg，其他接管質量總和估100kg，即400

14、kg由此查JB 4712.1-2007 容器支座。選取輕型，焊制A，包角為120，有墊板的鞍座，筋板數為6。公稱直徑DN允許載荷Q /kN鞍座高度h底板腹板筋板l1b1l3b2b32400435250172024014102652081908墊板螺栓配置鞍座質量kg增加100mm高度增加的質量/kg弧長b4e間距l2螺孔d螺紋孔長l280050010100152024M2040234238.2 鞍座位置確定通常取尺寸A不超過0.2L值，為此中國現行標準JB 4731 規定A0.2L=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。由標準橢圓封頭，有

15、 故 JB 4731 還規定當滿足A0.2L時，最好使A0.5Rm（Rm=Ri+n/2），即 。 ,綜合考慮取A=1040。綜上所述：A=10400 mm9. 開孔補強9.1.核算開孔補強根據JBT4736-2002,人孔接管直徑為500mm，選取補強圈外徑840mm，內徑530mm。管材料選用20號鋼，正火，由GB9948得其許用應力由GB6654得低合金鋼Q345R 在-2045時的t=189MPa由強度消弱系數計算公式得：鋼管厚度負偏差，腐蝕裕量厚度根據GB150-2011，其中：殼體開孔處的計算厚度接管的有效厚度開孔直徑圓柱開孔所需補強面積:9.2.有效補強范圍(1） 外側有效高度的確

16、定根據GB150，得： (2） 內側有效高度的確定： 殼體有效厚度減去計算厚度之外的多余面積A1接管的厚度接管的多余面積焊縫金屬面積A3：于本次設計的儲罐是存放有毒介質的，所以選用D類接頭形式進行焊接， 因此有效補強范圍內的補強面積：補強圈的選取根據JB/T4736-2002，DN500取補強圈外徑D2=840mm,內徑D1=530mm。因為BD2，所以在有效補強范圍。因為AeA，所以需要另加補強，其補強面積為：補強圈厚度：圓整取名義厚度為5mm4. 壓力容器校核臥式容器（雙鞍座）計算單位西安交通大學計 算 條 件簡 圖計算壓力 pC1.466MPa設計溫度 t45圓筒材料Q345R鞍座材料Q

17、345圓筒材料常溫許用應力 189MPa圓筒材料設計溫度下許用應力t189MPa圓筒材料常溫屈服點 s345MPa鞍座材料許用應力 sa170MPa工作時物料密度 1314kg/m3液壓試驗介質密度1000kg/m3圓筒內直徑Di2400mm圓筒名義厚度 14mm圓筒厚度附加量 4.3mm圓筒焊接接頭系數 1封頭名義厚度 16mm封頭厚度附加量 Ch4.3mm兩封頭切線間距離 11080mm鞍座墊板名義厚度 10mm鞍座墊板有效厚度 10mm鞍座軸向寬度 b240mm鞍座包角 120鞍座底板中心至封頭切線距離 A600mm封頭曲面高度 640mm試驗壓力 pT1.9MPa鞍座高度 H250mm

18、腹板與筋板組合截面積0mm2腹板與筋板組合截面斷面系數0mm3地震烈度7圓筒平均半徑 Ra1207mm物料充裝系數 0.9一個鞍座上地腳螺栓個數2地腳螺栓公稱直徑24mm地腳螺栓根徑0mm鞍座軸線兩側的螺栓間距1520mm地腳螺栓材料支 座 反 力 計 算 圓筒質量(兩切線間)kg 封頭質量(曲面部分)kg 附件質量kg 封頭容積(曲面部分)m3 容器容積(兩切線間)m3 容器內充液質量工作時, 壓力試驗時, kg 耐熱層質量kg總質量工作時, 壓力試驗時, kg單位長度載荷 N/mm支座反力 N筒 體 彎 矩 計 算圓筒中間處截面上的彎矩工作時壓力試驗 Nmm支座處橫截面彎矩操作工況： 壓力試驗工況： Nmm系 數 計 算K1=1K2=1K3=0.879904K4=0.401056K5=0.760258K6=0.013212