Tải bản đầy đủ - 101 (trang)
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Tải bản đầy đủ - 101trang

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



C : Số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày (m)

3.1.1. Áp suất trong thiết bị.

Môi trường làm việc là hỗn hợp lỏng nên hơi áp suất làm việc phải bằng

tổng số áp suất hơi (P) và áp suất thủy tĩnh (P) của cột chất lỏng:



(



P = Pmt + Pl N / m 2



)



Áp suất hơi : P = 1at = 9,81.10 (N/m)

Pl = g .ρl .H l ( N / m 2 )



Áp suất thủy tĩnh được tính theo công thức:

Trong đó:

H : Chiều cao cột chất lỏng trong tháp (m) lấy : H = H = 19,7 (m)

ρ : Khối lượng của chất lỏng trong tháp (kg/m)

ρ = = = 743,0465(kg/m)

Suy ra: P = g.ρ.H = 9,81.743,0465.19,7 =143598,94 (N/m)

Áp suất trong thiết bị:

P = P + P = 9,81.10 + 143598,94= 241698,94 (N/m)

3.1.2. Ứng suất cho phép

Ứng suất cho phép của thép trong giới hạn bền khi kẽo và khi chảy được

tính theo công thức:



[σ k ] =



σk

σ

.η ( N / m 2 ) [σ c ] = c .η ( N / m 2 )

nk

nc



Trong đó:

58



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



η: Hệ số hiệu chỉnh, theo bảng XIII.2 (sổ tay T2 trang 356) đây là thiết bị

loại 2 đốt nóng gián tiếp chọn η = 1

n , n : Hệ số an toàn theo giới hạn bền và chảy, (XIII.3 - T II - 356)

n = 2,6; n = 1,5

σ , σ : Giới hạn bền khi kéo và chảy theo tiêu chuẩn của X18H10T (bảng

XIII.3 - T II - 356) ta có: σk = 550.106 (N/m2)



σch = 220.106 (N/m2)



=> Úng suất giới hạn bền kéo là:

[σ] = .η = .1 = 211,538.10 (N/m)







Ứng suất giới hạn bền chảy là:

[σ] = .η = .1 = 146,666.10 (N/m)







Chọn ứng suất cho phép là ứng suất nhỏ nhất trong hai ứng suất trên:

[σ] = [σ]= 146,667.10 (N/m)

3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc:

Chọn phương pháp chế tạo theo phương pháp hàn tay bằng hồ quan điện

kiểu hàn giáp mối 2 bên, thành có lỗ nhưng được gia cố hoàn toàn. Khi đó hệ số

mối hàn



được chọn như sau: φ = φ = 0,95 (sổ tay T2 trang 362)



Lập tỉ số : = = 576,476> 50 như vậy có thể bỏ qua P ở mẫu của công thức

tính chiều dày.

3.1.4. Đại lượng bổ sung.

Đại lượng bổ sung được tính theo công thức

C = C + C + C (m)

C : Bổ sung do ăn mòn,xuất phát từ điều kiện ăn mòn của vật liệu, của môi

trường và của time làm việc của thiết bị, (m) . đối với vật liệu thép không gỉ mã

X18H10T chọn C = 1(mm) = 10 (m).

C : Bổ sung do bào mòn (m), Tháp chưng luyện chỉ chứa lỏng và hơi nên

ít ăn mòn => C = 0



59



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



C : Bổ sung do dung sai về chiều dày (m)

Chọn dung sai: C = 0,8 mm = 0,8.10 (m) (XIII.9-TR364-II)

=> C = 1,8.10 (m)

3.1.5. Chiều dày thân tháp.

S= +C

=







+ 1,8.10 = 3,708.10 (m) = 3,707 (mm)



Theo quy chuẩn lấy chiều dày tháp là S = 8 mm

Kiểm tra ứng suất theo tháp thử:

Áp suất thử tính toán: P = P + P (N/m)

Trong đó:

P : Áp suất thủy lực (N/m)

Theo bảng áp suất thủy lực khi thử (sổ tay T2 trang 358)



 P = 1,5P = 1,5. = 0,362.10 (N/m)

 P : Áp suất cột chất lỏng trong tháp (N/m): P = g.ρ.H=143598,94 N/m2

P = 0,362.10 + 143598,94 = 0,505.10 (N/m)

Ứng suất theo áp suất thử:

σ=

σ < = = 183,33.10 (N/m)







Vậy chọn S = 8mm là phù hợp.

3.2. TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ

Đáy và nắp thiết bị cũng là những bộ phận quan trọng của thiết bị và

thường được chế tạo cùng loại với vật liệu của than tháp, vì tháp làm việc ở áp

suất thường và được thân trụ hàn nên ta chọn đáy và nắp hình elip có gờ.



60



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



Các kích thước:



-



Đường kính: D = 2,2 (m); D = 2,2 (m)



-



Chiều cao phần lồi : dựa vào đường kính D t= 2,2m tra bảng

XIII.10-TR382- II, Ta có ht= 550mm



-



Chiều cao gờ : h =40 (mm)



-



Đường kính lỗ d = 150 (mm); d = 150 (mm)

Chiều dày đáy và nắp:

S = . + C (XIII.47 - Sổ tay T 2 trang 385)

Trong đó:



- φ : Hệ số bền mối hàn hướng tâm φ = 0,95

k



;



Hệ



số



không



thứ



nguyên



,



- Như vậy có thể bỏ qua P ở mẫu trong công thức tính chiều dày

Ta thấy S - C = 3,95(mm) < 10 (mm) nên phải tăng C lên 2 mm

C = (1,8 + 2).10 = 3,8.10 (m)

Do đó: S = (3,95+ 3,8).10 =7,75 .10 (m)

Quy chuẩn lấy chiều dày nắp tháp là : S = 10(mm)



 Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thử thủy lực theo công thức:



→ Thỏa mãn điều kiện bền nên chọn S = 10mm

Do chiều dày của nắp và đáy bằng 6mm nên ta có chiều cao gờ h= 25mm và

khối lượng bằng 79 kg.(bảng XIII.11- TR384-II)

Vậy các thông số của đáy và nắp thiết bị:



61



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



Đường



Chiều



Chiều



Chiều



kính, Dt, dày



cao



m



h,mm



lồi



40 mm



mm

0,55m



S,mm



2,2m



10mm



Bề



mặt V.10-3 m3



gờ cao phần trong



kính



hb, F,m2

5,53m2



Đường

phôi, mm



1991



2900



3.3. CHỌN MẶT BÍCH

Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như

các bộ phận khác với thiết bị

Có nhiều kiểu bích khác nhau, nhưng do tháp làm việc ở áp suất thường

nên ta chọn kiểu mặt bích liền bằng thép loại 1 để nối đáy, nắp… với thân.

3.3.1. Chọn mặt bích để nối thân tháp và nắp, đáy

Ta dùng mặt bích liền bằng thép không gỉ kiểu 1, (XIII.27 - T II - 417)



Mặt bích liền bằng thép không gỉ, với đường kính tháp: D t= 2,2m, áp suất tính

toán P=0,165266.10-6 N/m2

Theo bảng XIII.27-421-II ta có



62



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



Py.106



Dt



D



Db



D1



Do



h



Bu-lông

db



Z

(mm)

(cái )

2200 2350

2260

2215

40

25 M27

56

0,3

Tra bảng IX.5 trang 170 sổ tay tập 2 ta có: khoảng cách giữa 2 bích liên tiếp là

N/m2



2m. vậy số bích để nối thân thiết bị là: n = 19,7 : 2 = 9,85, ta chọn số bích n =

10

3.5. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN

Chọn vật liệu ống dẫn cùng loại vật liệu đáy tháp. Đường kính các ống dẫn

và cửa ra vào tính theo công thức

d = (m)

Trong đó:

V : Lưu lượng thể tích (m/s)

ω : Tốc độ lưu thể (m/s)

3.5.1. Đường kính ống chảy chuyền

Đường kính ống chảy truyền đã tính ở trên d = 0,22 m, d = 0,23 m

Khoảng cách từ chân đĩa đến ống chảy chuyền : S = 0,25.d

Đoạn luyện: S = 0,25. 0,22 = 0,055(m)

Đoạn chưng: S = 0,25.0,23 = 0,0575(m)

3.5.2. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp

Lượng hỗn hợp đầu vào tháp là F = 5870kg/h

Nhiệt độ của hỗn hợp đầu t =72,63C







Khối lượng riêng của metylic và etylic (bảng I.2, sổ tay T1 tr 9) t=72,63oC

ρC2H5OH = 771,52 (kg/m); ρCH3OH =743,37 (kg/m)

=>Khối lượng riêng của hỗn hợp đầu là:



63



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội







Lưu lượng thể tích của hỗn hợp đầu là:

V = = = 2,14.10 (m/s)



Chọn tốc độ hỗn hợp đầu là ω = 0,25 (m/s)







Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là:

d= =0,104(m)



Quy chuẩn d = 0,1 (m) = 100 (mm)

Theo bảng XIII.32 (T II - 434), chiều dài đoạn ống nối là:l = 120

(mm)





Tốc độ thực tế của hỗn hợp đầu:

ω= =



= 0,272(m/s)



3.5.3. Đường kính ống dẫn hơi đỉnh tháp.

Lượng hơi đỉnh tháp là g = 12573,72 (kg/h)

M = 34,17 (kg/kmol)

Nhiệt độ của hơi đỉnh tháp t = 66,45C

Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp:

ρ = = = 1,226(kg/m)

=> Lưu lượng thể tích của hơi đỉnh tháp là:

V = = = 2,849(m/s)

Chọn tốc độ hơi ở đỉnh tháp là ω = 25 (m/s)







Đường kính của ống dẫn hơi đỉnh tháp là:

d=



= 0,381(m)



Quy chuẩn: d = 0,4 (m) = 400 (mm)



Theo bảng XIII.32 (T II - 434), chiều dài đoạn ống nối là :l = 150

(m)





Tốc độ thực tế của hơi đỉnh tháp:

ω = = = 50,069 (m/s)



64



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



3.5.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy.

Nhiệt độ của hỗn hợp đáy t = 77,95C







Khối lượng riêng của metylicvà etylic

ρC2H5OH = 767,53 (kg/m); ρCH3OH = 738,05(kg/m)

=>Khối lượng riêng của hỗn hợp đáy là:



=> Lưu lượng thể tích của sản phẩm đáy là:

V = = = 1,26.10 (m/s)

Chọn tốc độ sản phẩm đáy là : ω = 0,25 (m/s)







Đường kính của ống dẫn sản phẩm đáy là:

d = = 0,0812 (m)

Quy chuẩn d = 0,08 (m) = 80 (mm)



Theo bảng XIII.32 (T2 - 434), chiều dài đoạn ống nối là :l = 110

(mm)





Tốc độ thực tế của sản phẩm đáy là:

ω= =



= 0,16(m/s)



3.5.5.Đường kính ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu

Lượng hơi ngưng tụ hồi lưu là

G = G.R=10188,72 (kg/h)

Nhiệt độ của hơi ngưng tụ hồi lưu là t = t = 66,45C

=> Khối lượng riêng của nước và etylic:

ρC2H5OH = 776,1625(kg/m); ρCH3OH = 749,55(kg/m)

=>Khối lượng riêng của hỗn hợp hồi lưu đỉnh là:



65



Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội



 Lưu lượng thể tích của hơi ngưng tụ hồi lưu là:

V = = = 3,753.10-3 (m/s)

Chọn tốc độ hơi ngưng tụ hồi lưu là ω = 0,25 (m/s)







Đường kính của ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu là:

d = = 0,138(m)

 Quy chuẩn d = 0,15 (m) = 150 (mm)



Theo XIII.32 (T2 trang 434), chiều dài đoạn ống nối là : l = 130

(mm)





Tốc độ thực tế của hơi ngưng tụ hồi lưu:

ω = = = 2,83. (m/s)

3.5.6. Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu.

Lượng hơi sản phẩm đáy hồi lưu là g = (kg/h)

Nhiệt độ của hơi sản phẩm đáy hồi lưu t = 77,95C

Khối lượng riêng của hơi ở đáy:

ρ = = = 1,5(kg/m)

=> Lưu lượng thể tích của hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:

V = = = 3,27(m/s)

Chọn tốc độ hơi sản phẩm đáy hồi lưu là: ω = 25 (m/s)







Đường kính của ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:

d = = 0,408 (m)

Quy chuẩn : d = 0,4 (m) = 400 (mm)



Theo bảng XIII.32 (T2 - 434), chiều dài đoạn ống nối là : l = 150

(mm)





Tốc độ thực tế của hơi sản phẩm đáy:

ω= =



= 26,035m/s)



3.5.7. Chọn mặt bích để nối ống dẫn thiết bị:



66



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Tải bản đầy đủ ngay(101 tr)

×