60m3的液氯储罐设计及工艺指导书编制

毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目60m3的液氯储罐设计及工艺指导书编制课题内容性质科学研究课题来源性质教师收集的结合生产实际的课题指导教师✘好好好✘联系方式123456789一、题目说明（目的和意义）：毕业设计是本专业教学过程的最后一个重要环节，也是培养学生分析问题和解决问题能力的主要方法，通过毕业设计，要求学生全面综合运用所学基本理论，基本技能和生产实践知识；学习系统地综合运用所学的知识和技能解决实际工程问题的本领，巩固和加深对所学知识的理解，并且通过毕业设计的实践扩大和补充知识，使认识提高到一个新的水平。通过毕业设计的实践，培养调查研究的习惯和工作能力，练习查阅资料和有关标准，查阅工具书或参考书，合理选择实验方法、实验设备，正确操作、分析，并能以实验分析过程和毕业论文表达设计的思想和结果。通过毕业设计，不但要提高解决具体问题的独立工作能力，而且应建立正确的设计和科研思想，加强思想性，牢固树立实事求是和严肃认真的工作态度。二、设计（论文）要求（工作量、内容）：1、总要求：设计一个容积为60m3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，形成合理的设计方案，并编制相应的焊接工艺指导书。2、给定的条件和要求：1、写出该结构的设计方案。 2、强度计算及尺寸选择。 3、绘制结构设计图。4、编制主要焊缝的焊接工艺指导书。5、毕业论文一份，外文翻译一篇，幅面大小为A4，全部由计算机打印。3、确定总体方案：分析国内外相应设备的结构，了解毕业设计任务书给定的条件，进行毕业设计可行性分析和论证，最后确定总体方案，并编制技术路线图，按照相关知识进行设计。注：技术路线图在论文中要以图表形式出现。4、具体要求1、压力容器设计要求：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1.4327MPa由介质温度确定4工作温度-20～45℃5公称容积（Vg）70m36工称直径3000mm7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其它要求100%无损检测2、工艺指导书编制要求：根据现场生产情况和经济性选择合适的焊接方法。5、撰写毕业设计论文包括内容：封面、任务书、摘要、目录、论文正文、总结论、致谢、参考文献、英文翻译（原文+中文翻译）等。应阐述整个毕业设计内容，要突出重点和特色，图文并茂，文字通畅。毕业论文的页数不少于20页（20页内不含英文翻译，幅面大小为A4，全部由计算机打印）。6、设备的要求：其它未要求指标（如绝缘等级）要符合相应国家标准。7、论文撰写格式、装订顺序及要求依毕业设计（论文）规范：三、进度表日期内容2016.12.5-2016.12.92016.12.12-2017.1.32017.1.4-2017.1.13毕业设计共6周，安排如下：1、文献查阅及方案论证1周（1）调查研究、搜集和查阅资料（0.5周）（2）总体设计方案的拟定和论证（0.5周）2、设计过程3.5周（1）结构设计计算（1.5周）（2）焊接工艺指导书编制（1.5周）（3）结果分析并得出结论（0.5周）3、撰写毕业设计论文1.5周完成日期2017.1.13答辩日期2017.3.1～2017.3.10指导教师签字教研室主任签字学院主管领导签字年月日年月日年月日注：本任务书要求一式两份，一份学院留存，一份报教务处实践教学科。一、绪论1、任务说明设计一个容积为的液氯储罐，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（）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）。目前我国普遍采用常温压力贮罐一般有两种形式：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，单罐容积小于时选用卧式贮罐比较经济。3、设计参数的确定表1：设计参数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1.414MPa由介质温度确定4工作温度-20～40℃5工作容积（Vg）60M36工程直径2600MM7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工作介质液氯11其它要求100%无损检测1.1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，当容器上装有安全阀时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P不得低于安全阀的开启压力通常可取最高工作压力的1.05~1.1倍。经过查介质手册取设计压力为1.62Mpa。1.2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℃。1.3主要元件材料的选择筒体材料的选择：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（）的压力容器。50℃时的许用应力,钢板标准GB6645和“关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见”。根据GB713-2008中规定，厚度允许偏差按GB/T709的B类偏差取0.3mm。钢管材料的选择：根据JB/T4731,钢管的材料选用20号钢，根据GB8163，其许用应力二、压力容器结构设计1、筒体和封头1.1、筒体公称直径计算：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(1+5%)取L/D=5将L/D=4代入得：。圆整后，1.2、筒体长度计算：采用标准椭圆封头，查标准JB/T4746-2002《钢制压力容器用封头》中表1，得公称直径，封头深度H=490mm，容积为。根据得,在3~6之间所以计算容积为，工作容积为1.3、计算压力：液柱静压力:,故液柱静压力可以忽略，即1.4、筒体壁厚计算：该容器需100%探伤，所以取其焊接系数为。腐蚀余量，钢板厚度负偏差，故由中径公式可得筒体的计算厚度为：筒体的设计厚度为：筒体的名义厚度为：。圆整后取名义厚度筒体的有效厚度为：。设计温度下允许最大工作压力：1.5、封头壁厚计算：由椭圆厚度计算公式可得封头的计算厚度为：封头的设计厚度为：封头的名义厚度为：，圆整后取名义厚度。封头的有效厚度为：。设计温度下允许最大工作压力：。1.6、水压试验：根据公式，式中:，，则，故符合工艺条件的要求2、鞍座选型2.1、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——筒体质量：——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.2EHA椭圆形封头质量，可知，——充液质量：，故——附件质量：人孔质量为300kg，其他接管质量总和估500kg，即综上所述，每个鞍座承受的重量为q=mg/2=455577N,由此查JB4712.1-2007容器支座，选取重型，焊制为BI,包角为120，有垫板的鞍座。即JB/T4712-1992鞍座B2600-F,JB/4712-1992鞍座B2600-S。查JB4712.1-2007得鞍座结构尺寸如下表2：表2：DN2200mm轻型带垫板包角120°的鞍座尺寸单位：mm公称直径DN鞍座高度h允许载荷kN底板腹板筋板垫板螺栓间距L2鞍座质量kg增加100mm高度增加的质量kgl1b1δ1δ2L3b2b3δ3弧长b4δ4e260025019501880300181829526828883030620121201640488472.2、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JB4731《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。由标准椭圆封头故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。若支座靠近封头，则可充分利用罐体封头对支座处圆筒截面的加强作用。因此，JB4731还规定当满足A≤0.2L时，最好使A≤0.5Rm（）,即，取A=650mm综上有：A=650mm。3、接管、法兰、垫片和螺栓的选择液氯储罐要开设排污口、出液口、温度计口、压力表口、液位计口、人孔、安全阀口、排空口、进液口、气相口，并根据各接口的大小选择相对应的法兰及垫片。表3：接管法兰数据表公称直径钢管外径法兰外径法兰厚度垫片D1D3D4TT1排污口505716520619210743出液口505716520619210743温度计口M27×248压力表口20251151827506143液位计口32381401843708243人孔4504806704648052856454安全阀口8089200248912614243排空口505716520619210743进液口505716520619210743气相口505716520619210743跟据管口公称直径选择相应的法兰，2.5MPa时选用带颈对焊法兰，主要参数如下：表4：法兰数据表公称通径钢管外径连接尺寸法兰厚度C法兰颈法兰高度HB法兰外径D螺栓孔中心圆直径K螺栓孔直径L螺栓孔数量n螺纹ThNSHRB202510575144M121840764403238140100184M161856766425057165125184M162075786488089200160188M16241057128584、补强圈设计根据GB150，当设计压力小于或等于2.5Mpa，腐蚀裕度为1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，故该储罐中所有接管开孔处均需要补强计算。4.1、补强设计方法判别按HG/T21518-2005,选用水平吊盖带颈对焊法兰人孔。开孔直径采用等面积法进行开孔补强计算。接管材料选用20号钢，其许用应力根据GB150-1998，其中：壳体开孔处的计算厚度接管的有效厚度强度削弱系数所以开孔所需补强面积为4.2、有效补强范围有效宽度B的确定按GB150中式8-7，得：有效高度的确定(1）外侧有效高度的确定根据GB150，得：(2）内侧有效高度的确定根据GB150-1998，得：4.3、有效补强面积根据GB150，分别计算如下：筒体多余面积

接管的多余面积接管厚度：焊缝金属截面积4.4、补强面积因为，所以开孔需另行补强所需另行补强面积：补强圈设计：根据DN450取补强圈外径D’=760mm。因为B>D’，所以在有效补强范围。补强圈内径d’=mm补强圈厚度：圆整取名义厚度为16mm三、压力容器校核钢制卧式容器计算单位计算条件简图设计压力p1.62MPa设计温度t50℃筒体材料名称Q345R封头材料名称Q345R封头型式椭圆形筒体内直径Di2600mm筒体长度L10950mm筒体名义厚度n16mm支座垫板名义厚度rn12mm筒体厚度附加量C4.3mm腐蚀裕量C14mm筒体焊接接头系数1封头名义厚度hn16mm封头厚度附加量Ch4.3mm鞍座材料名称Q235-B鞍座宽度b300mm鞍座包角θ120°支座形心至封头切线距离A650mm鞍座高度H250mm地震烈度低于七度内压圆筒校核计算单位计算条件筒体简图计算压力Pc1.62MPa设计温度t50.00C内径Di2600.00mm材料Q345R(板材)试验温度许用应力189.00MPa设计温度许用应力t189.00MPa试验温度下屈服点s345.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算计算厚度==11.19mm有效厚度e=n-C1-C2=11.70mm名义厚度n=16.00mm重量11302.61Kg压力试验时应力校核压力试验类型液压试验试验压力值PT=1.25P=2.0250(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.90s=310.50MPa试验压力下圆筒的应力T==226.01MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[Pw]==1.69338MPa设计温度下计算应力t==180.81MPat189.00MPa校核条件t≥t结论合格压力试验时应力校核压力试验类型气压试验试验压力值PT=1.15P=1.6200(或由用户输入)MPa压力试验允许通过的应力水平TT0.80s=276.00MPa试验压力下圆筒的应力T==180.81MPa校核条件TT校核结果合格压力及应力计算最大允许工作压力[Pw]==1.69338MPa设计温度下计算应力t==180.81MPat189.00MPa校核条件t≥t结论合格左封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.62MPa设计温度t50.00C内径Di2600.00mm曲面高度hi650.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算形状系数K==1.0000计算厚度==11.17mm有效厚度e=n-C1-C2=11.70mm最小厚度min=3.90mm名义厚度n=16.00mm结论满足最小厚度要求重量944.14Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==1.69718MPa结论合格右封头计算计算单位计算条件椭圆封头简图计算压力Pc1.62MPa设计温度t50.00C内径Di2600.00mm曲面高度hi650.00mm材料Q345R(板材)设计温度许用应力t189.00MPa试验温度许用应力189.00MPa钢板负偏差C10.30mm腐蚀裕量C24.00mm焊接接头系数1.00厚度及重量计算形状系数K==1.0000计算厚度==11.17mm有效厚度e=n-C1-C2=11.70mm最小厚度min=3.90mm名义厚度n=16.00mm结论满足最小厚度要求重量944.14Kg压力计算最大允许工作压力[Pw]==1.69718MPa结论合格安全阀计算计算单位容器安全泄放量的计算介质液氯为易燃液化气体或有可能发生火灾的环境下工作的非易燃液化气体系数F1容器外直径D02.632m容器封头形式椭圆+椭圆容器总长L12.369m容器受热面积(卧式容器)108.75m2液化气体沸点下的汽化潜热q2305.3KJ/Kg液化气体的沸点t2-34.6℃液化气体的临界温度tk144℃液化气体排放压力下的饱和气体温度t160.2℃液化气体排放压力下的饱和气体绝对温度T333.2K液化气体的临界压力pk(绝压)7.71MPa液化气体排放压力下的汽化潜热229KJ/Kg容器的安全泄放量52068.7Kg/h安全阀排放面积的计算设计压力P1.62MPa安全阀的开启压力Pz（）1.58MPa安全阀的泄放压力(绝压)1.84MPa安全阀的出口侧压力Po(绝压).1MPaPo/Pd.0544气体绝热指数k1.327.34气体特性系数349.49对比温度.8对比压力.24气体的压缩系数Z.83安全阀的额定泄放系数K.65气体的摩尔质量M70.91Kg/kmol安全阀的最小排放面积（临界