课程设计张红英 w

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1、设计题目：30m3氯液储罐设计学院：化学化工学院专业：化学工程与工艺指导老师：王丽萍学生姓名：张红英学号：2011133150完成日期2013年12月9日星期一目录1引言12设计任务书13设计参数及材料的选择13.1设备的选型与轮廓尺寸13.2设计压力23.2筒体及封头材料的选择33.3许用应力34结构设计34.1筒体壁厚计算34.2封头设计44.2.1半球形封头44.2.2标准椭圆形封头54.2.3标准蝶形封头54.2.4圆形平板封头64.2.5不同形状封头比较74.3压力试验84.4鞍座84

2、.4.1容器支座的选择84.4.2鞍座的位置115结果14参考文献16总结151引言液氯，化学名称：液态氯；分子式：Cl2；分子量：70.91g/mol；液氯为黄绿色的油状液体，有毒；在标准状况下，-34.6℃下沸腾，在-101.5℃时凝固；在常温下，氯气是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体；氯气可溶于水和碱性溶液，易溶于二硫化碳和四氯化碳等有机溶剂。氯气是一种化学性质很活泼的非金属单质，因而自然界中没有游离态的氯。氯原子的最外电子层有7个电子，在化学反应中容易结合一个电子，使最外电子层达到8个

3、电子的稳定状态，因此氯气具有强氧化性。液氯为基本化工原料，可用于冶金、纺织、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药的原料。氯气能与许多化学品如乙炔、松节油、乙醚、氯、燃料气、烃类、氢气、金属粉末等猛烈反应发生爆炸或生成爆炸性物质。会危害生物体健康，引发各种疾病。此外，液氯不会燃烧，但可助燃。一般可燃物大都能在氯气中燃烧，一般易燃气体或蒸汽也都能与氯气形成爆炸性混合物。需要用高压钢瓶包装，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热、防漏。因此，液氯的储存需要考虑其本身的物理化学性质以及诸多的环

4、境因素。2设计任务书综合应用所学的专业知识设计一30m3的液氯储罐，要求设计中需要综合考虑成都的环境条件、液氯的理化性质等因素，结合给定的工艺参数，设计按容器的选材、储罐设计参数及材料的确定、压力容器结构设计、压力试验及强度校核壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。3设计参数及材料的选择3.1设备的选型与轮廓尺寸筒体结构设计为圆筒形。因为作为容器主体的圆柱形筒体，制造容易，安装内件方便，而且承压能力较好，这类容器应用最广。筒体直径一

5、般由工艺条件决定，但是要符合压力容器的公称直径。15图1筒体粗略计算内径：一般，取，,代入计算：，得圆整至，则3.2设计压力查阅文献，40oC时，液氯密度为1340kg/m3，由《各地区重力加速度表》[3]查的成都地区的重力加速度，则液柱静压为：。本储罐在成都使用，夏季最高温度为38oC，冬季最低温度为-2oC，工作温度在-2~38oC，取最高工作温度为40oC,。根据《化学化工物性数据手册》[3]查得40℃蒸汽压为1114kPa，可以判断设计的容器为内压容器，按《压力容器安全技术监察规程》[2

6、]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40℃时的饱和蒸汽压力。当容器上装有安全阀时，取1.05～1.1倍的最高工作压力作为设计压力，即液氨储设计压力为：15则所以可忽略静压强，即。由于，故该储罐属于低压容器。3.2筒体及封头材料的选择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小于0.1mm/a，且又属于中压储罐，可以考虑20R和16MnR这两种钢材。如果纯粹从技术角度看，建议选用20R类的低碳钢板，16MnR钢板的价格虽比20R贵，但在制造费用方面，同

7、等重量设备的计价，16MnR钢板为比较经济。所以在此选择16MnR钢板作为制造筒体和封头材料。钢板标准号为GB6654-1996。3.3许用应力设计温度为最高为40ºC，属于常温容器。当16MnR钢板厚度δ＞6~16mm时，16MnR钢板的强度极限σb=510MPa，屈服极限σs=345MPa[1]。常温下，当取强度极限作为16MnR钢板的极限应力时，许用应力，得nb=3[1]，；当取屈服极限作为16MnR钢板的极限应力时，许用应力，ns=1.6[1]，。则许用应力[σ]取两者这间的较小值，则[

8、σ]t=170MPa。4结构设计4.1筒体壁厚计算计算壁厚δ按照（4-1）式计算。15（4-1）式中：pc：计算压力，MPaDi：筒体内径，mm[σ]t：设计温度下的许用应力，MPaφ：焊接接头系数容器筒体的纵向焊接接头采用双面焊或相当于双面焊的全焊透的焊接接头，取焊接接头系数φ=1.00，全部无损探伤[1]。把相关数据带入（4-1）式，得到圆柱形筒体的计算壁厚δ。查材料腐蚀手册，40℃下液氨对钢板的腐蚀速率小于0.05mm/n，取双面腐蚀裕量C2=2mm[1]。所以，筒体的设计壁厚δd=δ+C