30立方米液氯储罐的设计毕业设计任务书.doc
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1、目录1 引言12设计任务书23设计参数及材料的选择23.1 设备的选型与轮廓尺寸23.2 设计压力23.2 筒体及封头材料的选择53.3 许用应力54结构设计54.1筒体壁厚计算54.2 封头设计64.2.1 半球形封头64.2.2 标准椭圆形封头74.2.3 标准蝶形封头74.2.4 圆形平板封头84.2.5 不同形状封头比较94.3 压力试验94.4鞍座104.4.1鞍座的选择104.4.2 鞍座的位置115 结 果13参考文献151 引言转发删除重新发送液氯化学名称液态氯,为黄绿色液体,沸点-34.6,溶点-103,在常压下即气化成气体,吸入人体能严重中毒,有剧烈刺激作用和腐蚀性,在日光
2、下与其它易燃气体混合时发生燃烧和爆炸,氯是很活泼的元素,可以和大多数元素(或化合物)起反应。分子式:Cl2, 相对分子量:70.906,性能:液氯为黄绿色的油状液体,有毒,在15时比重为1.4256,在标准状况下,沸点为-34.6,凝固点为-101.5。在水分存在下对钢铁有强烈腐蚀性。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。危害特性: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。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。
3、它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用。健康危害:对眼、呼吸系统粘膜有刺激作用。可引起迷走神经兴奋、反射性心跳骤停。急性中毒:轻度者出现粘膜刺激症状:眼红、流泪、咳嗽,肺部无特殊所见;中度者出现支气管炎和支气管肺炎表现,病人胸痛,头痛、恶心、较重干咳、呼吸及脉搏增快,可有轻度紫绀等;重度者出现肺水肿,可发生昏迷和休克。有时发生喉头痉挛和水肿。造成窒息。还可引起反射性呼吸抑制,发生呼吸骤停死亡。慢性中毒:长期低浓度接触,可引起慢性支气管炎、支气管哮喘和肺水肿;可引起职业性痤疮及牙齿酸蚀症。泄漏处置 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并隔离直至气体散尽,建议应急处理人员戴正压自给式呼吸器,穿厂商特别推荐的
4、化学防护服(完全隔离)。避免与乙炔、松节油、乙醚、氯等物质接触。切断气源,喷雾状水稀释、溶解,然后抽排(室内)或强力通风(室外)。如有可能,用管道将泄漏物导至还原剂(酸式硫酸钠或酸式碳酸钠)溶液。漏气容器不能再用,且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。设计基本思路:本设计综合考虑环境条件、介质的理化性质等因素,结合给定的工艺参数,机械按容器的选材、壁厚计算、强度核算、附件选择、焊缝标准的设计顺序,分别对储罐的筒体、封头、鞍座、焊接形式进行了设计和选择。设备的选择大都有相应的执行标准,设计时可以直接选用符合设计条件的标准设备零部件,也有一些设备没有相应标准,则选择合适的非标设备。各项设计参数都正
5、确参考了行业使用标准或国家标准,这样让设计有章可循,并考虑到结构方面的要求,合理地进行设计。2设计任务书请设计一30m3的液氯储罐,具体要求:1) 储罐设计参数及材料的选定2) 压力容器结构设计3) 压力试验及强度校核4) 使用地点:成都5) 编写储罐说明书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。筒体直径一般由工艺条件决定,但是要符合压力容器的公称直径。粗略计算内径:,一般,得:,所以:,圆整至,则。3.2 设计压力 本储罐在成都使用,夏季最高温度为38oC,冬季最低温度为
6、-5 oC,工作温度在-538 oC,取最高工作温度为38oC。由图1-1可得,38oC时,液氯密度为kg/m3。图1-1 液氯密度温度图表1-1 全国各地区重力加速度表序号地区重力加速度序号地区重力加速度序号地区重力加速度1包头9.798612海口9.7863 23沈阳9.8035 2北京9.801513合肥9.7947 24石家庄9.7997 3长春9.804814吉林9.8048 25太原9.7970 4长沙9.791515济南9.7988 26天津9.8011 5成都9.791316昆明9.7830 27乌鲁木齐9.8015 6重庆9.791417拉萨9.7799 28西安9.7944
7、 7大连9.801118南昌9.7920 29西宁9.7911 8广州9.783319南京9.7949 30张家口9.8000 9贵阳9.7968 20南宁9.7877 31郑州9.7966 10哈尔滨9.806621青岛9.7985 11杭州9.7936 22上海9.7964 地球各点重力加速度近似计算公式: g=g0(1-0.00265cos&)/1+(2h/R)g0:地球标准重力加速度9.80665(m/平方秒)&:测量点的地球纬度h:测量点的海拔高度R:地球的平均半径(R=6370km)由表1-1,查得成都地区的重力加速度m/s2,则液柱静压为:MPa。图1-2 液氯温度与饱和蒸汽压图
8、根据图1-1,查得38oC蒸汽压为kPa,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38oC时的饱和蒸汽压力1.11 MPa。当容器上装有安全阀时,取1.051.1倍的最高工作压力作为设计压力,液氯储罐的设计压力p为1.22MPa。则:,所以可忽略静压强,即。由于,故该储罐属于中压容器。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,液氯对碳钢腐蚀率是0.5mm/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
9、在制造费用方面,同等重量设备的计价,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38C,属于常温容器。查阅文献1,当16MnR钢板厚度616mm时,16MnR钢板的强度极限b=510 MPa,屈服极限s=345MPa。常温下,当取强度极限作为16MnR 钢板的极限应力时,许用应力,查阅文献2得;,取,那么MPa;当取屈服极限作为16MnR 钢板的极限应力时,许用应力,取,MPa。则许用应力取两者这间的较小值,则t=170MPa。4结构设计4.1筒体壁厚计算计算壁厚按照(4-1)式计算。 (4-1)式中
10、:pc计算压力,MPa;Di筒体内径,mm;t设计温度下的许用应力,MPa;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=1.00,全部无损探伤。把相关数据带入(4-1)式,得到圆柱形筒体的计算壁厚。mm查材料腐蚀手册,38下液氯对钢板的腐蚀速率0.5mm/年,计划用10年,取腐蚀裕量C2=5 mm。所以,筒体的设计壁厚d=+ C2=12.92mm。查阅钢板厚度负偏差表,钢板厚度在8.025mm范围内,负偏差C1=0.8 mm。所以,筒体的名义壁厚n=d+ C1+圆整量=14mm。在mm之间,故假设是成立的。查GB9019-2001,得到圆柱形筒
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