液氯的物理性质 密度和饱和蒸汽压(1)

用10年，取腐蚀裕量C2=5mm。所以，筒体的设计壁厚δd=δC2=12.92mm。查阅钢板厚度负偏差表，钢板厚度在8.0~25mm范围内，负偏差C1=0.8mm。所以，筒体的名义壁厚δn=δdC1圆整量=14mm。在6～16mm之间，故假设是成立的。查GB9019-2001，得到圆柱形筒体的规格尺寸见表4-1。表4-1筒体标准公称直径DN/mm1m高的容积V1/m31m高的内表面积F1/m21m高筒节质量/kg22003.8016.817144.2封头设计4.2.1半球形封头球形封头的计算壁厚δ按照（4-2）式计算。δ=4[σ​]tφ−pc​pc​Di​​（4-2）式中：pc————计算压力，MPa；Di————半球形封头的内径，mm；[σ]t————设计温度下的许用应力，MPa；φ————焊接接头系数封头的拼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。把相关数据带入（4-2）式，得到半球形封头的计算壁厚δ。δ=4×170×1−1.221.22×2200​=3.95mm查材料腐蚀手册，38oC下液氯对钢板的腐蚀速率为0.5mm/年，取腐蚀裕量C2=5mm。所以，筒体的设计壁厚δd=δC2=8.95mm。查阅钢板厚度负偏差表，钢板厚度在8.0~25mm范围内，负偏差C1=0.8mm。所以，筒体的名义壁厚δn=δdC1圆整量=10mm。4.2.2标准椭圆形封头标准椭圆形封头的计算壁厚δ按照（4-3）式计算。δ=2[σ​]tφ−0.5pc​pc​Di​​（4-3）式中：pc————计算压力，MPa；Di————椭圆形封头的内径，mm；[σ]t————设计温度下的许用应力，MPa；φ————焊接接头系数封头的拼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。把相关数据带入（4-3）式，得到标准椭圆形封头的计算壁厚δ。δ=2×170×1−0.5×1.221.22×2200​=7.91mm查材料腐蚀手册，38oC下液氯对钢板的腐蚀速率为0.5mm/年，取腐蚀裕量C2=5mm。所以，筒体的设计壁厚δd=δC2=12.91mm。查阅钢板厚度负偏差表，钢板厚度在8.0~25mm范围内，负偏差C1=0.8mm。所以，筒体的名义壁厚δn=δdC1圆整量=14mm。4.2.3标准蝶形封头标准蝶形封头的计算壁厚δ按照（4-4）式计算。δ=2[σ​]tφ−0.5pc​1.2pc​Di​​（4-4）式中：pc————计算压力，MPa；Di————标准蝶形封头的内径，mm；[σ]t————设计温度下的许用应力，MPa；φ————焊接接头系数封头的拼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。把相关数据带入（4-4）式，得到标准蝶形封头的计算壁厚δ。查材料腐蚀手册，38oC下液氯对钢板的腐蚀速率为0.5mm/年，取腐蚀裕量C2=5mm。所以，筒体的设计壁厚δd=δC2=14.49mm。查阅钢板厚度负偏差表，钢板厚度在8.0~25mm范围内，负偏差C1=0.8mm。所以，筒体的名义壁厚δn=δdC1圆整量=16mm。4.2.4圆形平板封头圆形平板封头的计算壁厚δ按照（4-5）式计算。δ=Dc​[σ​]tφKpc​​​（4-5）式中：pc————计算压力，MPa；Di————标准蝶形封头的内径，mm；[σ]t————设计温度下的许用应力，MPa；φ————焊接接头系数圆形平板封头的计算直径Dc等于压力容器内径Di,则Dc=2200mm。封头的拼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。对于圆形平板封头，取K值等于0.25。把相关数据带入（4-5）式，得到圆形平板封头的计算壁厚δ。查材料腐蚀手册，38oC下液氯对钢板的腐蚀速率为0.5mm/年，取腐蚀裕量C2=5mm。所以，筒体的设计壁厚δd=δC2=98.18mm。查阅钢板厚度负偏差表，负偏差C1=2.2mm。所以，筒体的名义壁厚δn=δdC1圆整量=102mm。4.2.5不同形状封头比较不同形状封头壁厚见表4-2[1]。从表4-2可以看出，标准椭圆形封头[1]的壁厚与筒体的壁厚相同。标准椭圆形封头与厚度相等的筒体连接时，可以达到与筒体等强度。它吸取了蝶形封头深度浅的优点，用冲压法易于成形，制造比球形封头容易，所以，选择椭圆形封头，结构由半个椭球面和一圆柱直边段组成。因为封头壁厚≥20mm则标准椭圆形封头的直边高度h0=40mm。表4-2不同形状封头的壁厚封头半球形标准椭圆形标准蝶形圆形平板名义壁厚/mm101416102查椭圆形封头标准（JB/T4737-95），得到椭圆形封头规格尺寸见表3-3。表4-3标准椭圆封头公称直DN/mm曲面高度h1/mm直边高度h0/mm内表面积Fi/m2容积V/m32200550405.501.544.3压力试验水压试验，液体的温度不得低于5℃；试验：试验时容器顶部应设排气口，充液时应将容器内的空气排尽，试验过程中，应保持容器外表面的干燥。试验时压力应缓慢上升，达到规定试验压力后，保压时间一般不少于30min。然后将压力降至规定试验压力的80%，并保持足够长的时间以便对所有焊接接头和连接部位进行检查。如有渗漏，修补后重新试验。水压试验时的压力：PT​=1.25p[σ​]t[σ​]​=1.25×1.22×170170​=1.53MPa(4-6)筒体的有效壁厚δe=δn-(C1C2)=14-(0.85)=8.2mmσs=345MPa水压试验时的计算应力：σT​=2δe​φpT​(Di​δe​​)​=2×8.2×11.53×(22008.2)​=206.01MPa(4-7)水压试验时的许用应力为σT​＜0.9σS​，故筒体满足水压试验时的强度要求。4.4鞍座储罐总质量m按照（4-8）式计算。m=m1​m2​m3​（4-8）式中：m1————罐体质量，kg；m2————封头质量，kg；m3————充液质量，kg1)罐体质量根据DN=2200mm，δn=14mm的筒节，每米质量为q1=714kg/m，则m1​=q1​L=714×8.8=6283kg（4-9）2)封头质量根据DN=2200mm，δn=14mm，直边高度h0=40mm的椭圆形封头，其质量为q2=705kg，则m2​=2q2​=2×705=1410kg（4-10）3)充液质量储罐容积V按照（4-11式）计算：V=8.8V1​2V2​（4-11）式中：V————储罐容积，m3；V1————1m高的筒体容积，m3；V2————封头容积，m3根据DN=2200mm，1米高的筒体容积V1​=π×1.12×1=3.799m3。根据DN=2200mm，直边高度h0=40mm的椭圆形封头的容积V2​=1.54m3。把相关数据带入式（4-11），得：V=8.8×3.7992×1.54=38.19m3充液质量按照（3-12）式计算。m3​=Vρ（3-12）式中：m3————充液质量，kg；V————储罐容积，m3；ρ————液氯在-5oC时的的密度，ρ=−3.1400×(−5​)1466.4=1482.1kg/m3m3​=38.19×1482.1=56601kg设备总质量为：m=6283141056601=64294kg≈64.3t每个支座需承受640kN的负荷。根据筒体DN=2200mm，支座负荷320kN,鞍式支座标准JB/T4712选取轻型带垫板、包角120°的鞍座,即JB/T4712-92鞍座A2600-F，JB/T4712-92鞍座A2600-S。4.4.2鞍座的位置卧式容器可以简化成受均布载荷的外伸梁。图4-1表示受均布载荷q作用的筒体总长L=8800mm。图4-1卧式容器简化图1)求支反力根据：ΣFy​=0；RA​RB​=q(l2a)（4-8）Σmc​(F​)=0；RA​aRB​(al)=2q(l2a)2​（4-9）得到RA​=RB​=2q(l2a)​2)写弯矩方程截面1-1处的弯矩方程：M(x1​)=−2qx12​​,0≤x1​≤a（4-10）当x1=a时，弯矩最大值为M1max​=−2qa2​截面2-2处的弯矩方程：M(x2​)=2q​(l2a)(x2​−a−2qx22​​),a≤x2​≤al（4-11）当x2​=2l​a时，弯矩最大值为M2max​=8q(l2−4a2)​截面3-3处的弯矩方程：M(x3​)=−2q(l2a−x3​)2​,la≤x3​≤l2a（4-12）当x3​=la时，弯矩最大值为M3max​=−2qa2​欲使设备受力情况最好，就必须适当选择a和L的比例,使得外伸段和中间段的最大弯矩的绝对值相等，即要∣∣∣​M1max​​∣∣∣​=∣∣∣​M2max​​∣∣∣​，由此得到2qa2​=8q(l2−4a2)​(4-13)即             l2=8a2            (4-14)则             a=22​l​           (4-15)因为l=L−2a,带入（4-15）式，得a=2(12​)L​=0.207L（4-16）因此，支座位置应满足a=0.2L=1.76m。5结果通过计算和核算得到筒体和封头的参数及主要尺寸：（1）主要参数：工作压力：Pw=1.11KPa；设计压力：Pc=1.22MPa；计算压力：Pc=1.22MPa；许用应力：[σ​]t=170MPa；焊接系数：φ=1.0（2）筒体类型及尺寸筒体类型：圆筒形筒体厚度：计算厚度 δ=7.92mm；设计厚度 δd​=12.92mm；名义厚度 δn​=14mm圆筒体的规格尺寸见表3-1。图4-1圆筒体的规格公称直径DN/mm1m高的容积V1/m31m高的内表面积F1/m21m高筒节质量/kg22003.8016.81714（3）封头类型及尺寸封头类型：标准椭圆形封头厚度：计算厚度 δ=7.91mm；设计厚度 δd​=12.91mm；名义厚度 δn​=14mm；标准椭圆形封头的规格尺寸见表3-2。图4-2标准椭圆形封头的规格公称直DN/mm曲面高度h1/mm直边高度h0/mm内表面积Fi/m2容积V/m32200550405.501.54（4）鞍座类型及位置鞍座类型：鞍座JB/T4712-92鞍座A2600-F，JB/T4712-92鞍座A2600-S；鞍座位置：筒体外伸端到支座的距离a=1.76m。参考文献[1]陈国恒.化工机械基础（第二版）.北京:化学工业出版社,2006:300-315.[2]潘永亮.化工设备机械基础（第二版）.北京:科学出版社,2007:39.