液氯储罐 课程设计

1.工艺设计......................................... 错误！未定义书签。

1.1设计储量 ............................................. 错误！未定义书签。

1.2初步设计 ............................................. 错误！未定义书签。

2.机械设计......................................... 错误！未定义书签。

2.1设计条件 .............................................. 错误！未定义书签。

2.1设计原始数据 ..................................... 错误！未定义书签。

2.2.1设计温度 .......................................... 错误！未定义书签。

2.2.2设计压力 .......................................... 错误！未定义书签。

2.2结构设计 ............................................. 错误！未定义书签。

2.2.1筒体和封头结构设计....................... 错误！未定义书签。

2.2.2 人孔设计 ......................................... 错误！未定义书签。

2.2.4接管及法兰设计 .............................. 错误！未定义书签。

2.2.5补强设计 .......................................... 错误！未定义书签。

2.2.6鞍座设计 .......................................... 错误！未定义书签。

一、绪论1、任务说明设计一个容积为703m的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

Cl）的性质2、液氯（2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）。

在总贮量小于5003m，单罐容积小于1003m时选用卧式贮罐比较经济。

二、设计参数的确定表1：设计参数表1、设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的 1.05~1.1倍。

经过查 我们取设计压力为 1.1 1.4327 1.576d P MPa=⨯=2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择为50℃。

3、主要元件材料的选择 筒体材料的选择：a 、 压力容器的选择：根据液氯的特性，查GB150-1998选择16MnR 。

《化工设备机械基础课程设计》课程设计说明书设计题目：10m³液氯储罐设计学校：太原理工大学学院：化学化工学院专业班级：化学工程与工艺1103班姓名：陈铎学号：2011002212指导老师：张铱鈖1、课程设计任务书10m3液氯储罐设计1.1课程设计要求及原始数据（资料）：1.1.1课程设计要求：1、按照国家压力容器设计标准、规范进行设计，掌握典型过程设备设计的过程。

2、设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3、工程图纸要求计算机绘图。

4、独立完成。

1.1.2原始数据：表1-1 设计条件表序号项目数值备注1 名称液氯储罐2 用途液氯储存站3 最高工作压力MPa 1.330 由介质温度确定4 工作温度℃-20~505 工称容积M3106 工作压力波动情况可不考虑7 装量系数f 0.98 工作介质液氯（高度危害）9 使用地点太原市，室内1.2 课程设计主要内容：1、设备工艺设计2、设备结构设计3、设备强度计算4、技术条件编制5、绘制设备总装配图6、编制设备说明书1.3 学生应交出的设计文件（论文）：1、设计说明书一份2、总装配图一张（折合A1图纸一张）本设计是在完成课程《过程装备基础》的学习后，针对该课程所安排的一次课程设计，其目的是在过程装备课程的基础上加强对知识的学习和应用，更好的学习和体会在实际化工生产中知识的重要性，培养学生解决工程实际问题的能力，为我们以后的学习和工作打下牢固的实践基础。

本课程设计要求设计一个容积为6m3的液氯储罐，采用常规设计标准，设备型号及相关设计参数的设计和使用均采用国家/行业规定标准，本着可靠、经济、实用的原则选取。

液氯储罐是盛装液氯的常用设备，因为液氯属于剧毒品，如果泄漏将对环境和人会造成重大危害，因此在设计时该储罐时要注意安全及制造、安装方面的特点。

而液氯作为一种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。

目录第一章工艺设计.............................................................................................................................................. - 1 -1.1存储量................................................................................................................................................ - 1 -1.2设备的选型及轮廓尺寸.................................................................................................................... - 1 - 第二章机械设计............................................................................................................................................ - 3 -2.1 结构设计........................................................................................................................................... - 3 -2.1.1筒体以及封头设计................................................................................................................. - 3 -2.1.2接管及接管法兰设计............................................................................................................. - 5 -2.1.3人孔的结构设计..................................................................................................................... - 9 -2.1.4 核算开孔补强...................................................................................................................... - 11 -2.1.5支座的设计........................................................................................................................... - 13 -2.1.6液面计及安全阀选择........................................................................................................... - 15 -2.1.7总体布局............................................................................................................................... - 20 -2.1.8焊接结构设计及焊条的选择 ............................................................................................... - 20 -2.2强度校核.......................................................................................................................................... - 22 -2.2.1内压圆筒的校核................................................................................................................... - 22 -2.2.2内压椭圆封头的校核........................................................................................................... - 24 -2.2.3右封头校核........................................................................................................................... - 25 -2.2.4卧式容器（双鞍座）的校核 ............................................................................................... - 25 -2.2.5开孔补强计算....................................................................................................................... - 32 - 参考文献........................................................................................................................................................ - 39 - 致谢................................................................................................................................................................ - 40 -第一章工艺设计1.1存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=式中：W ——储存量，t ；φ——装载系数； V ——压力容器容积；t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t；根据设计条件t V W ρφ==0.9×25×1.307=29.408t1.2设备的选型及轮廓尺寸选型：目前我国普遍采用常温压力储罐一般有两种形式，球形贮罐和圆筒形贮罐。

目录一、绪论1.任务说明2.液氯的性质二、设计参数的确定1.设计压力2.设计温度3.主要元件材料的选择4.焊接结构系数5．液化气体储罐的设计储存量三、压力容器结构设计1.筒体和封头2.压力的确定计算3.接管的选择4.法兰的选择5.人孔的选择6.液氯进出口管7.液面计及安全阀选择8.垫片的选择9.螺栓的选择10.鞍座选型11.焊接接头四、补强圈设计1.补强圈设计方法判别2.补强的确定3.开孔所需补强面积4.有效补强围5.有效高度的确定6.有效补强面积7.补强面积五、校核.六、总结七、参考文献一、绪论1．任务说明设计一个容积40m³的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑液氯性质、所在环境等条件并参考相关标准，分别对储罐进行工艺设计、结构设计、设备强度计算，得出储罐的筒体、封头、鞍座、人孔和接管的尺寸，然后用SW6-2011校核软件对其进行强度校核，最终形成合理的设计方案。

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）。

在总贮量小于5003m，单罐容积小于1003m时选用卧式贮罐比较经济。

2．液氯性质液氯化学名称液态氯，沸点-34.6℃，溶点-103℃，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。

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、氨、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、补强圈设计根据GB150，当设计压力小于或等于2.5Mpa 时，在壳体上开孔，两相邻开孔中心的间距大于两孔直径之和的2.5倍，且接管公称外径不大于89mm 时，接管厚度满足要求，不另行补强，故该储罐中有DN=400mm 的 人孔和DN=100的安全阀孔需要补强。

4、鞍座选型鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用Q235-B 。

估算鞍座的负荷： 储罐总质量12342m m m m m =+++1m ——筒体质量：331× 3.14 1.7 6.310107.85102905.37m DL kg πδρ-==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=2m ——单个封头的质量：查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，2251.6m kg =3m ——充液质量：<ρρ水液氯，故2314701000 1.7 6.320.699923078.33k 4m V V g πρ⎛⎫=•=⨯=⨯⨯⨯+⨯= ⎪⎝⎭液氯4m ——附件质量：人孔质量为300kg ，其他接管质量总和估100kg ，即4400kg m =综上所述，1234226888.8kg m m m m m =+++= G=mg=263.51kN,每个鞍座承受的重量为131.75N由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为BI,包角为120。

，有垫板的鞍座。

查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表4：表4：鞍式支座结构尺寸 单位：mm鞍座位置的确定通常取尺寸A 不超过0.2L 值，中国现行标准JB 4731《钢制卧式容器》规定A ≤0.2L=0.2（L+2h ），A 最大不超过0.25L.否则由于容器外伸端的作用将使支座截面处的应力过大。

由标准椭圆封头2,252()4i iD D mm H h ==-有h=H-故0.2(2)0.2(6300225)1272A L h mm ≤+=+⨯=由于封头的抗弯刚度大于圆筒的抗变钢度，故封头对于圆筒的抗弯钢度具有局部的加强作用。

20M³液氯储罐课程设计说明书学院：班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：课程设计任务书课程设计要求及原始数据（资料）一：课程设计要求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过程。

2)设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3)工程图纸要求计算机绘图。

4)独立完成。

二：原始数据课程设计主要内容1设备工艺设计；2设备结构设计；3设备强度计算与校核；4技术条件编制；5绘制设备总装配图；6编制设计说明书。

学生应交出的设计文件（论文）2总装配一张（折合A1图纸一张）摘要液氯：化学名称：液态氯分子式：Cl2，分子量：70.906性能：液氯为黄绿色液体，沸点-34.6℃，溶点-100.98℃，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。

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，-34.6℃沸腾。

在-101.5℃时凝固，如遇有水份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。

用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。

用途：液氯一般气化后使用，用途较为广泛，为强氧化剂，用于纺织、造纸工业的漂白，自来水的净化、消毒，镁及其它金属的炼制，制取农药、洗涤剂、塑料、橡胶、医药等各种含氯化合物。

液氯属剧毒品，应储存在阴凉、通风的库房中，专库专储。

切勿与易燃物，易爆物及氨气共储或拼车运输。

目录课程设计任务书 (I)摘要...................................................................... I I 1．设备总体尺寸的确定..................................... 错误！未定义书签。

西南科技大学城市学院课程设计说明书设计题目：压力容器课程设计（25m3）液氯储罐的设计学院、系：机电工程系专业班级：过控0901学号：200940256学生姓名：罗刚指导教师：王忠成绩：2012年10月15日第一部分《过程设备课程设计》教学大纲适用专业：过程装备与控制工程教学周数：2周学分数：2分一、课程设计的性质、目的与任务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。

本课程设计的先修课程为：《过程装备力学基础》，《过程装备制造技术》，《工程材料》二、程设计的主要内容与要求本课程设计以化工生产中的单元过程设备为主，包括：塔、换热器、反应器、储罐等设备的设计。

设计条件由工艺人员提供工艺条件、设备的初步选型及轮廓尺寸。

1.课程设计的主要内容1.1设备的机械设计1.1.1设备的结构设计1.1.2设备的强度计算1.2.技术条件的编制1.2.1 总装配图技术条件1.2.2 零部件技术条件1.3绘制设备总装配图及零部件图1.4编制设计说明书2.课程设计要求学生应交出的设计文件2.1设计说明书一份2.2总装配图一张（1号图纸）三、课程设计教学的基本要求（一）教学的基本要求1．课程设计是一次综合应用所学知识的实际训练环节，要求学生独立完成2．课程设计实行指导教师负责制，指导教师根据本教学大纲制定课程设计任务书、指导书；准备设计所需要的有关设计资料；安排设计进度及其答疑时间；指导学生完成设计任务。

学生在教师指导下应独立、按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量；（二）课程设计的能力培养要求1．巩固、灵活运用本课程基础理论知识2．通过课程设计，培养学生(1) 国家、专业标准及规范熟悉、使用能力；(2) 分析、综合解决实际工程问题能力；(3) 计算机综合应用能力；(4) 对过程装备工程概念的理解能力；(5) 综合素质、创新意识及创新能力。

课程设计说明书设计题目：压力容器课程设计3）液氯储罐的设计（40m学院、系：机电工程系专业班级：过控0901学号：学生姓名：指导教师：成绩：2011 年10 月15 日目录第一章．《过程设备课程设计》指导书 (2)一．课程设计的性质、目的与任务 (2)二．程设计的主要内容与要求 (2)三、课程设计教学的基本要求 (2)四、课程设计进度与时间安排 (3)五、课程设计考核 (4)第二章、课程设计任务书 (5)第三章、设计计算说明书正文 (6)3.1. 储存物料性质 (6)3.1.1 物料的物理及化学特性 (6)3.1.2 物料储存方式 (6)3.2. 压力容器类别的确定 (6)3.3.液氯储罐构形的设计计算 (6)3.3.1 储罐筒体公称直径和筒体长度的设计 (6)3.3.2 封头结构型式尺寸的确定 (7)3.3.3 物料进出口管及人孔等各种管口的布置 (7)3.4.壳体厚度设计及其校核 (8)3.4.1 设计温度T 和设计压力P 的确定 (8)3.4.2 壳体材料的选择 (8)3.4.3 壳体A/B 类焊接接头的设计 (8)3.4.4 壳体厚度设计及其校核 (8)3.4.5 封头厚度设计及其校核 (9)3.4.6 压力试验种类和试验压力的确定 (9)3.4.7 压力试验校核 (10)3.4.8 卧式容器的应力校核 (10)3.4.8.1 液氯储罐的质量计算 (10)3.4.8.2 正常操作和液压试验时跨中截面处的弯矩 (12)3.4.8.3 液氯储罐的应力校核 (12)3.5 零部件设计 (13)3.5.1 支座的设计 (13)3.5.2 人孔的设计及补强圈的计算 (14)3.5.2.1 人孔设计 (14)3.5.2.2 补强圈计算 (14)3.5.3 接口管的设计 (16)3.5.4. 液位计的设计 (17)3.5.4.1 液位计选型 (17)3.5.4.2 液位计接口设计 (17)3.5.5 法兰选择 (18)3.5.5. C/D 类焊接接头设计 (19)第四章、参考文献 (20)第五章、结束语 (21)第一章．《过程设备课程设计》指导书适用专业：过程装备与控制工程教学周数：2 周分数：2 分一．课程设计的性质、目的与任务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。

中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王米雪学号： X07系别：机械工程系专业：进程装备与操纵工程题目：（35）M3液氯储罐设计指导教师：陆辉山职称: 副教授2021年06月29日中北大学信息商务学院课程设计任务书2021/2021 学年第二学期系别：机械工程专业：进程装备与操纵工程学生姓名：王米雪学号：X07课程设计题目：（35）M3液氯储罐设计起迄日期：06 月29日～07月10日课程设计地址：校内指导教师：陆辉山系主任：暴建刚下达任务书日期: 2021年06月29日目录一工艺设计1. 存储量2. 设备的选型及轮廓尺寸二机械设计1. 材料选择2. 设计压力3. 厚度设计4. 接管及接管法兰、人孔设计5. 鞍座的设计6. 焊接7. 校核8. 内压圆筒校核 9. 内压椭圆形封头校核 10. 法兰的校核 11. 开孔补强计算 12. 卧式容器（双鞍座）三 参考文献 四 终止语一 工艺设计1. 存储量盛装液化气体的压力容器设计存储量t V W ρφ=式中：W ——贮存量，t ； φ——装载系数；t ρ——设计温度下的饱和溶液的密度，3m t；依照设计条件t V W ρφ==×35×= 2. 设备选型及轮廓尺寸筒体直径一样由工艺条件决定，可是要符合压力容器的公称直径。

标准椭圆 型封头是中低压容器常常采纳的封头形式。

封头公称直径必需与筒体的公称直径相一致。

依照公式 ： 4π2i D L ＝35L/D=4得D i =2233mm,圆整得D i =2200mm.可选用标准椭圆封头的公称直径DN ＝2200mm ，总深度H ＝590mm ，内表面积 ＝2mm ，容积V ＝3m现在封头现在封头体积为1V ，筒体所占容积为2V354221==+V LD V π L=8394mm 可取L=8400mm L/D=>3 符合要求那么储罐实际体积为V ＝21V 2V +＝4221LD V π+＝³ 误差分析%0657.0%1003535023.35=⨯-<5% 符合要求 因此可确信筒体公称直径为DN ＝2200 mm ，筒体长度为L=8400mm ；二 机械设计1. 材料选择依照液氯的特性，选择16MnR 。

课程设计任务书设计条件表序号项目数值单位备注1 最高工作压力Mpa 由介质温度确定2 工作温度-20~453 公称容积304 装量系数0.95 工作介质液氯6 使用地点太原市,室内管口条件:液氯进口管DN50;液氯出口管DN50;空气进口管DN50;空气出口管DN50;安全阀接口DN50;压力表接口DN25.液位计接口人孔按需设置。

绪论(一)设计任务:综合运用所学的专业课知识,设计一个第一类压力容器中的高度危险性内压容器??液氯储罐。

(二)设计思想:综合运用所学的专业课知识,以《课程设计指导书》为根,以《过程装备基础》为本,结合所学的专业课知识,对储罐进行设计。

在设计过程中综合考虑了经济效益,适用性,安全可靠性。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准。

材料及结构的选择与论证一材料选择纯液氯是高危害性的介质,但其腐蚀性小,贮罐可选用一般钢材,有因为使用温度为,根据《课程设计指导书》中钢板的使用条件,应选用Q245R或Q345R。

常用的有20R和16MnR两种。

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。

(二)结构选择与论证(1)封头的选择从受力与制造方面分析来看,球形封头是最理想的结构形式。

但缺点是深度大,冲压较为困难;椭圆封头浓度比半球形封头小得多,易于冲压成型,是目前中低压容器中应用较多的封头之一。

平板封头因直径各厚度都较大,加工与焊接方面都要遇到不少困难。

从钢材耗用量来年:球形封头用材最少,比椭圆开封头节约,平板封头用材最多。

因此,从强度、结构和制造方面综合考虑,采用椭圆形封头最为合理。

(2)人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构件。

人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。

一般人孔有两个手柄。

本次设计在综合考虑公称压力、公称直径工作温度以及人孔的结构和材料等诸方面因素的情况下,选用回转盖带颈对焊法兰人孔。

1．设计目的：设计目的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)掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。

3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。

4)掌握工程图纸的计算机绘图。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：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MPa 由介质温度确定4 工作温度-20～45 ℃5 公称容积（V g）10/16/20/25 M36 工作压力波动情况可不考虑7 装量系数(φV) 0.98 工作介质液氯（高度危害）9 使用地点室内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液位计接口空气进口管空气出口管液氯进口管液氯出口管安全阀接口压力表接口人孔2．设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。

3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：1）设计说明书：主要内容包括：封面、设计任务书、目录、设计方案的分析和拟定、各部分结构尺寸的设计计算和确定、设计总结、参考文献等；2）总装配图设计图纸应遵循国家机械制图标准和化工设备图样技术要求有关规定，图面布置要合理，结构表达要清楚、正确，图面要整洁，文字书写采用仿宋体、内容要详尽，图纸采用计算机绘制。

4．主要参考文献：[1] 国家质量技术监督局，GB150-1998《钢制压力容器》，中国标准出版社，1998[2] 国家质量技术监督局，《压力容器安全技术监察规程》，中国劳动社会保障出版社，1999[3] 全国化工设备设计技术中心站，《化工设备图样技术要求》，2000，11[4] 郑津洋、董其伍、桑芝富，《过程设备设计》，化学工业出版社，2001[5] 黄振仁、魏新利，《过程装备成套技术设计指南》，化学工业出版社，2002[6] 国家医药管理局上海医药设计院，《化工工艺设计手册》，化学工业出版社，1996[7] 蔡纪宁主编，《化工设备机械基础课程设计指导书》，化学工业出版社，2003年5．设计成果形式及要求：1）完成课程设计说明书一份；2）草图一张（A1图纸一张）3）总装配图一张 (A1图纸一张)；6．工作计划及进度：2012年06月11日：布置任务、查阅资料并确定设计方法和步骤06月11日～06月15日：机械设计计算（强度计算与校核）及技术条件编制06月15日～06月20日：设计图纸绘制（草图和装配图）06月20日～06月22日：撰写设计说明书06月22日：答辩及成绩评定系主任审查意见：签字：年月日一、绪论1、任务说明m的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、设计一个容积为653液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

一、 绪论1、任务说明设计一个容积为703m 的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

2、液氯（2Cl ）的性质分子量 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）。

在总贮量小于5003m ，单罐容积小于1003m 时选用卧式贮罐比较经济。

二、设计参数的确定表1：设计参数表1、 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的 1.05~1.1倍。

经过查 我们取设计压力为1.1 1.4327 1.576d P MPa =⨯=2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择为50℃。

3、主要元件材料的选择筒体材料的选择：a 、 压力容器的选择：根据液氯的特性，查GB150-1998选择16MnR 。

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械与动力工程学院专业：题目：（50）M3液氯储罐设计指导教师：职称:2014年06月16日中北大学课程设计任务书2013/2014 学年第二学期学院：机械与动力工程学院专业：学生姓名：学号：课程设计题目：（50）M3液氯储罐设计起迄日期：课程设计地点：校内指导教师：基层教学组织负责人：下达任务书日期: 2014年06月16日课程设计任务书1．设计目的：设计目的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)掌握查阅和综合分析文献资料的能力，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。

3)掌握电算设计计算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。

4)掌握工程图纸的计算机绘图。

2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：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（V g）50 M36 工作压力波动情况可不考虑7 装量系数(υV) 0.98 工作介质液氯（高度危害）9 使用地点室内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 HG20595-1997FM液氯进口管b DN50 HG20595-1997FM安全阀接口c DN500 HG/T21523-2005FM人孔d DN50 HG20595-1997FM空气进口管e DN50 HG20595-1997FM空气出口管f DN25 HG20595-1997FM压力表接口g DN20 HG20595-1997FM液位计接口h DN65 HG20595-1997FM液氯出口管课程设计任务书2．设计内容1）设备工艺、结构设计；2）设备强度计算与校核；3）技术条件编制；4）绘制设备总装配图；5）编制设计说明书。

m'rtJAN UNIVERflTi OF TECHNOLOGY课程设计说明书SPECIFICATION25m3液氨储罐设计学院：班级：姓名：学号：指导教师完成时间：目录任务书 ..........................................第一章工艺设计1.1存储量.....................................1.2设备地选型及轮廓尺寸 ......................第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计材料地选择.................................筒体壁厚地设计计算.........................封头壁厚地设计计算.........................2.1.2接管及接管法兰设计接管尺寸选择•…管口表及连接标准接管法兰地选择垫片地选择 ......紧固件地选择•…2.1.3 人孔地结构设计密封面地选择… 人孔地设计……2.1.4 核算开孔补强…2.1.5 支座地设计支座地选择…………2.1.6液面计及安全阀选择2.1.7总体布局2.1.8 焊接接头设计2.2 强度校核参考文献任务书25立方M液氯储罐设计课程设计要求及原始数据（资料）—、课程设计要求：1、按照国家压力容器设计标准，规范进行设计，掌握典型过程设备设计地过程2、设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠•3、工程图纸要求计算机绘图.4、独立完成.二、原始数据：课程设计主要内容:1、设备工艺设计2、设备结构设计3、设备强度计算4、技术条件编制5、绘制设备总装配图6、编制设计说明书应交出地设计文件（论文）：1、设计说明书一份2、总装配图一张（折合A1 图纸一张）摘要液氯为黄绿色地油状液体，有毒，在15C时比重为1.4256，在标准状况下，沸点为-346C，凝固点为-101.5 C .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、防止、造纸等工业，并且是合成盐酸、聚氯乙烯、塑料、农药地原料.用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg ;槽车罐装，净重25吨左右/罐.贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热.工程指标一等品二等品氯含量，% 99.8 99.6 99.6水份含量，% 0.015 0.030 0.040技术指标：GB-T5138-1996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、氨、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•它几乎对金属和非金属都有腐蚀作用•第一章工艺设计a）存储量盛装液化气体地压力容器设计存储量W 二V「t式中：W――储存量，t；-――装载系数；V ――压力容器容积;根据设计条件W = V t= 0.9 25 1.511t = 33.9975tb）设备地选型及轮廓尺寸查表《容器参数》可得：筒体地公称直径D j = 2200mm,长度L = 5800mm，计算体积V 计=25.7m3选用EHA椭圆封头，查《EHA椭圆形封头内表面积及容积表》可得：深度第二章机械设计2.1结构设计2.1.1筒体及封头设计.材料地选择常见地压力容器用碳素钢和低合金钢钢板有Q245，Q345R，Q370R等；无缝钢管材料有10, 20,16M n等.考虑到该容器地内径为2100mm，所以选用筒体由钢板卷制而成，由于低合金钢有较高地强度，良好地塑性，价格相对较低，所以选用Q345R..筒体壁厚设计计算I.设计压力液氯储罐地工作温度-20 C ―― 50 C,故选取设计温度t=50 C,由本次地《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，该温度下液氯地绝对饱和蒸汽压为 1.430MPa.由于通常地设计压力在没有说明地情况下，均指表压在本次设计中地液氯储罐上装有安全阀，通常认为设计压力为工作压力地1.05―― 1.10倍，所以安全阀地开启压力为，A =(1.05~1.10) P w =1.5015，因为p> A，所以P=1.6MPa，公称压力选1.6MPa.II.液柱静压力3由《化工设备机械基础》课程设计指导书查得，液氯地密度为1511 kg/ m，内径22100mm由《各地区重力加速度表》查地太原地区地g = 9.79684m/s，则根据公式卩静=：?gD i可P静=0.0414MPaIII.计算压力P cP静—二2.8% 5%因为P，所以可忽略静压力地影响.即p c= p =1.6MPaIV.设计温度下材料地许用应力t为-2°〜50°C,假设筒体厚度为3〜16mm ,由《材料许用应力表》可得Q345R 地 t t=189MPav.焊接接头系数'本次液氯储罐地设计采用双面对接焊地全焊透对接接头，局部无损检测，所以=0.85.VI.内压容器地计算厚度根据内压容器地计算厚度公式【2】：「6 22°° =11.01mm2 189 0.85-1.6取腐蚀裕量 C 2 =4mm ，所以设计厚度 3•C 2=15.01mm .由于GB 713《锅炉和压力容器用钢钢板》和 举地锅炉和压力容器专用钢板地厚允许偏差按Ci =0.3mm另外取负偏差C1=0.3mm，所以名义厚度在3〜16mm 之间，故假设是成立地.GB 3513《低温压力容器用低合金钢板》中列GB/T 709中地B 类要求，即厚度负偏差a - C 1 = 15.30mm ，经过圆整后为16mm ,.封头壁厚地设计计算标准椭圆形封头地计算厚度 根据标准椭圆形封头地计算厚度公式:1&22002 189 0.85-0.5 1.6取腐蚀裕量C 2 =4mm , :n 经过圆整后为16mm . 可见标准椭圆形封头与筒体等厚2.1.2接管及接管法兰设计1,本次设计所用地接管地尺寸表如下所示：p c D i 2 -ppQ 2 匕一= 10.98mm2,本次设计所用地接管及管口表如下表管口表3接管法兰地选泽查《压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类》HG-20660-2000得：液氯地毒性为高等危害，故采用带颈对焊法兰，密封面为凹凸面，带加强环地缠绕式垫片和专用级紧固件结合•根据设计压力为p =1.6MPa，操作温度为一20~50C,故采用锻件，材料选Q345R，类别为1C1,由于设计压力为p =1.6MPa，查《中华人民共和国化工行业标准.》HG/T 20592-2009得，PN16材料Q345R为地钢制管法兰材料地最大允许工作压力16.0bar,因此该法兰地公称压力为PN16，由于PN< 25但介质有毒，所以采用专用级全螺纹螺柱和I丨型六角螺母接管地法兰结构如下：RA3D表3接管法兰结构尺寸表【3表5接管法兰标记2.1.3人孔地结构设计①.密封面地选择由于本次设计地介质是高度危害地，所以本次设计采用凹凸法兰密封面( MFM)②.人孔地设计本次设计地储罐设计压力为 1.6MPa，根据HG /T21514〜21535 — 2005《钢制人孔和手孔》【3】，采用回转盖带颈对焊法兰人孔该人孔标记为：人孔MFM 川s -35CM B 450 - 2.5 HG/T21518- 20051______ _______密封面型式公称压力PN公称直径DN dw V d D D1 H1 H2 bMFM 2.5 450 480 汽12 456 67060025012142bl b2 A B L d0螺柱螺母螺柱总质量数量直径汉长度图3.1人孔结构示意图表3.1人孔结构尺寸【3】进行开孔补强.GB150采用等面积补强..查表《补强圈尺寸系列》，补强圈外径D 2 = 760mm ，补强圈地厚度为壳体地壁厚，材料与壳体相同，为Q345R ，考虑到液氯地毒性程度为高度危害，补强圈地坡口形式选为D 型，查JB/T 4736-2002知：DN500 ,-'■c = 16mm 时，该补强圈地质量为 33.9 kg,可确定补强圈为:JB/T4736 2.1.5支座地设计①.支座地选择 鞍座结构该卧式容器采用双鞍式支座，材料选用 Q235-A.估算鞍座地负荷： 储罐总质量m = m + 2m + m mm 1 —筒体质量m 2 —单个封头地质量：查标准 JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表 B.2 EHA 椭圆形封头质量，可知，m 2二683.2cg2.1.4人孔地开孔补强计算按照GB150壳体开孔满足以下要求时，可不另行1，设计压力小于等于2.5 MPa ；3, 接管地公称外径小于等于89mm ;4,接管厚度满足下表：接管外 径/mm 25 32 38 4548 57 最小壁 厚/mm 3.54565 76 896 6由于除人孔和备用口外，其他接管地外径均小于89mm ，故我们需要对人孔和备用口d z 450 16 -D -Q345R2，两相邻开孔中心地间距应不小于两孔直径之和地两倍;叫—充液质量：：■水 ＜：■液氯,m 3 二"氯V 计二130725.7=33589-^kgm 4 —附件质量：人孔质量为 245kg ，其他接管质量总和 292kg ，即m 4 = 546kg综上所述，m = m 1 2m 2 m 3 m 4 =5035 2 683.2 33589.9 546 = 40537.3kgG=mg=397.67kN,每个鞍座承受地重量为198.84kN表4：鞍式支座结构尺寸单位：mm公称 直径DN 允许 载荷Q /kN鞍座 高度h底板腹板筋板11b1q§213 b2 b362200 405 250 1580 240 14 10 245 208 290 8垫板 螺栓配置 鞍座增加100mm 高由此查JB4712.1-2007容器支座，选取轻型，焊制为 JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表 4:A,包角为120，有垫板地鞍座.查2.1.6液面计及安全阀选择本次设计采用磁性液位计，普通型，压力等级为 1.6 MPa.根据实际要求，选用液位计地长度为1400mm.标记HG/T21594-95Z-1.6FM-1400-LS.根据公称压力PN=1.6和适用介质，选择型号为A41H-16C地安全阀.2.1.7总体布局液氯进气管外伸度80mm，内伸高度1620mm.，备用口、排气口，压力表管外伸高度150mm，内伸高度0mm.排污口管外伸度150m，内伸高度0m.排液口管外伸高度150m,内伸高度0m.安全阀外伸高度150mm，内伸高度0mm.人孔外伸361mm，内伸0mm.接管与接管间距400mm，进液口接管与左侧人孔间距600mm，加强圈外侧与焊缝距离等于300mm,鞍座距圭寸头切线1190mm.2.1.8焊接结构设计及焊条地选择综合考虑各种因素，针对本次设计储存地介质是高毒性介质，所以本次设计地壳体A、B类焊接接头应为X型地如图.而对于法兰与壳体、接管连接地接头，应采用全焊透接头.对于人孔、补强圈与壳体地接头选用，如图一22强度校核图8.3补强圈接头形式图8.1 x型焊接接头图8.2接管与筒体地接头六、结束语为期两周地课程设计很快就结束了，在这两周里，我们过地忙碌而充实•在经历了一周地手工作图和一周了电脑绘图之后，我们深深地体会到了工程师地不容易•我们不仅从中学到了过程装备设计地知识，也学到了设计中地种种细节对一个设备甚至一个工程地重要性.这对我们以后地学习也大有裨益.总之，这两周，是很有收获地两周.主要参考文献(资料)：《化工设备机械基础》-课程设计指导书.太原理工大学.20151) TSG R0004-2009 固定式压力容器安全技术监察规程.国家质量监督检验检疫总局颁布，2009.8.312) HG 20660-2000 压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危险程度分类北京：全国化工工程建设标准编辑中心，20113) GB150-1998 钢制压力容器北京：中国标准出版社，19984) JB/T4736-2002,JB/T4746-2002. 补强圈钢制压力容器用封头国家经济贸易委员会，20025)HG20592〜20635-2009钢制管法兰中华人民共和国工业和信息化部，20096)JB/T5117-1995碳钢焊条和JB/T5118〜1995低合金钢焊条7)JB4700〜4707-2000.压力容器法兰•昆明：云南科技出版社,20008)HG/T21514 〜21535-2005 钢制人孔和手孔.北京:中国计划出版社,2005。

摘要本设计是根据《过程装备基础》这门课程所学知识进行的一次课程设计，运用这门课程的相关知识及查阅相关资料完成液氯储罐的设计要求。

本次设计的是12m³的液氯储罐。

液氯，化学名称液态氯。

，黄绿色液体。

沸点-34.6℃，熔点-103℃，在15℃时比重为1.4256，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。

液氯用高压钢瓶包装，贮于阴凉干燥通风出，防火，防晒，放热。

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，对液氯储罐的工艺条件，结构条件进行设计。

首先进行工艺设计，通过计算液氯的存储量，对液氯储罐的轮廓进行计算。

然后进行结构设计，分别对储罐的筒体，封头，人孔，人孔补强，接管，管法兰，液面计，鞍座焊接形式进行了选材、计算、设计、设备的选择大都根据相应的执行标准。

各项设计参数都正确参考了行业使用标准或国家标准，这样是设计合理进行。

1工艺设计1.1存储量工艺设计的内容是根据设计任务提供的原始数据和生产工艺要求，通过计算和选型确定装备的轮廓尺寸。

其中设计存储量W=fVρt式中，W——储存量tf ——装备系数V ——压力容器容积，m3ρt——设计温度下饱和液体密度，t/m3W=0.9×12.01×1.511=16.332t1.2设计压力和设计温度的确定设计压力应根据最高工作压力来确定。

通常设计压力可取最高工作压力的1.05～1.10倍。

即氯的饱和蒸汽压力的1.05～1.10倍。

因而选取设计压力为1.4MPa。

设计温度是指容器在正常工作下，设定元件的金属温度。

当元件的金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最低温度；当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择50℃。

2结构设计2.1设计条件管口表2.2结构设计化工设备的结构设计包括设备的吧承压壳体（一般为筒体和封头的）及其零部件的设计。

20M³液氯储罐课程设计说明书学院：班级：姓名：学号：指导老师：完成时间：课程设计任务书课程设计要求及原始数据（资料）一：课程设计要求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过程。

2)设计计算采用手算，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠。

3)工程图纸要求计算机绘图。

4)独立完成。

二：原始数据课程设计主要内容1设备工艺设计；2设备结构设计；3设备强度计算与校核；4技术条件编制；5绘制设备总装配图；6编制设计说明书。

学生应交出的设计文件（论文）2总装配一张（折合A1图纸一张）摘要液氯：化学名称：液态氯分子式：Cl2，分子量：70.906性能：液氯为黄绿色液体，沸点-34.6℃，溶点-100.98℃，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。

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，-34.6℃沸腾。

在-101.5℃时凝固，如遇有水份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。

用高压钢瓶包装，净重500kg、1000kg，贮于阴凉干燥通风处，防火、防晒、防热。

用途：液氯一般气化后使用，用途较为广泛，为强氧化剂，用于纺织、造纸工业的漂白，自来水的净化、消毒，镁及其它金属的炼制，制取农药、洗涤剂、塑料、橡胶、医药等各种含氯化合物。

液氯属剧毒品，应储存在阴凉、通风的库房中，专库专储。

切勿与易燃物，易爆物及氨气共储或拼车运输。

目录课程设计任务书 (I)摘要...................................................................... I I 1．设备总体尺寸的确定..................................... 错误！未定义书签。

70m3液氯储罐压力容器的课程设计一、绪论1、任务说明设计一个容积为703m 的液氯储罐，采用常规设计方法，综合考虑环境条件、液体性质等因素并参考相关标准，按工艺设计、设备结构设计、设备强度计算的设计顺序，分别对储罐的筒体、封头、鞍座、人孔、接管进行设计，然后采用SW6-1998对其进行强度校核，最后形成合理的设计方案。

2、液氯（2Cl ）的性质分子量 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）。

在总贮量小于5003m ，单罐容积小于1003m 时选用卧式贮罐比较经济。

二、设计参数的确定表1：设计参数表1、 设计压力设计压力为压力容器的设计载荷条件之一，其值不得低于最高工作压力，通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。

经过查 我们取设计压力为1.1 1.4327 1.576d P MPa =⨯=2、设计温度设计温度也是压力容器的设计载荷条件之一，指容器在正常工作情况下，设定元件的金属温度。

当元件金属温度不低于0℃时，设计温度不得低于元件可能达到的最高温度;当元件金属温度低于0℃时，其值不得高于元件金属可能达到的最高温度。

所以设计温度选择为50℃。