Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
III. Tính chi tiết ống dẫn

III. Tính chi tiết ống dẫn

Tải bản đầy đủ - 0trang

Lượng hoàn lưu G = RxGD = 2494.08x2.2 = 5487 ( Kg/h)



Q=



G

3600 × ρ x



=



5487

3600 × 750



= 0.002 (m3/s)



(ρx : khối lượng riêng pha lỏng trong đoạn cất = ρ’x = 750 Kg/m3 )

Chọn v = 0.6 ( m/s )



⇒ d2 =



4 × 0.002

3.1416 ×1



= 0.05 ( m )



Chọn d2 = 50 mm

Theo sổ tay tập hai – Bảng XIII-32 trang 434 , chọn l2 = 100 ( mm )

3.

Ống dẫn dòng nhập liệu :



d=



Q=



4Q

πv



GF

3600 ρ F



=



4500

3600 × 844.47



=0.0015 (m3/s)



Chọn v = 1 ( m/s )



⇒ d3 =



4 × 0.0015

3.1416 ×1



= 0.043 ( m )



Chọn d3 = 50 ( mm )

4.



l3 = 100 ( mm )

Ống dẫn dòng sản phẩm đáy :



d=



Q=



4Q

πv



G1'

3600 ρW



=



5168

3600 × 950.36



= 0.0015



Chọn v = 1.0 ( m/s )



⇒ d4 =



4 × 0.0015

3.1416 ×1



= 0.044 ( m )



Chọn d3 = 50 ( mm )

5.



l3 = 100 ( mm )

Ống dẫn từ nồi đun qua tháp :



4Q

πv



d=



Q=



g1'

3600 ρ "y



=



3162

3600 ×1.1



= 1.39 ( m3/s )



Chọn v = 50 ( m/s )



⇒ d5 =



4 × 1.39

3.1416 × 50



= 188 (m)



Chọn d5 = 200 ( mm )

l5 = 130 ( mm )



4.1. Tính trở lực tháp

Trở lực tháp chóp được xác định theo cơng thức :

∆P = Ntt × ∆Pđ ( N/m2)



(IX.235 – II.192)



Ntt: số mâm thực của tháp

∆Pđ: tổng trở lực qua một mâm

Ở phần chưng và phần cất, trở lực qua các đĩa khơng đồng đều. Do đó để chính

xác, trở lực sẽ được tính riêng cho từng phần .

A. Tổng trở lực phần cất :

Tổng trở lực qua một dĩa :

∆Pđ = ∆Pk + ∆Ps +∆Pt

1. Trở lực đĩa khơ ∆Pk :



∆Pk =



ξ × ρ y × ω02

2



(IX.136 – II.192)



( N/m2)



(IX.137 – II.192)



ξ : hệ số trở lực đĩa khô, ξ = 4.5 : 5 , chọn ξ = 5

ρy = ρ’y = 1,796 ( Kg/m3)

ωo : vận tốc hơi qua rãnh chóp ( m/s )



ωo =



ωmam

10



⇒ ωO = 8,703 (m/s)



3 ×1, 796 × 8, 7032

2



⇒ ∆Pk =

2. Trở lực do sức căng bề mặt :

4 ×σ

d td



∆Ps =



= 340,09 ( N/m2)



[II.193]



σ : sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

1

σ hh



1



=



1



σ acetone



+



σ nuoc



⇒ σhh = 0.01464 (N/m)

dtd : đường kính tương đương của khe rãnh :



dtd =



4. f x

H



=



4.a.b

2.( a + b)



=



4 × 5 × 35

2 × (5 + 35)



=8.75



fx : diện tích tiết diện tự do của rãnh

H : chu vi rãnh

4 × 0.01464

0.00875



⇒ ∆Ps =

=6.7 (N/m2)

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh ∆Pt )

∆Pt = ρb.g.( hb – hr /2) (N/m2)

ρb : khối lượng riêng của bọt, thường ρb = ( 0.4 ÷ 0.6 )ρx

Chọn ρb = 0.5ρx = 0.5x771.77 ( Kg/m3) = 385.88 ( Kg/m3)

hr : chiều cao của khe chóp (m), hr = b = 35 (mm)

hb : chiều cao lớp bọt trên đĩa (m)



hb =



(hc + ∆ − hx ).( F − f ). ρ x + hx .ρ b . f + (hch − hx ). f .ρ b

F .ρ b



hc : chiều cao đoạn ống chảy chuyền nhô lên trên đĩa

Chọn hc = 0.05 (m)

hx : chiều cao lớp chất lỏng ( không lẫn bọt ) trên đĩa

hx = S + 0.5b = 0.0125 + 0.5x0.035 = 0.03 (m) = 30 (mm)

F : phần diện tích bề mặt đĩa có gắn chóp ( nghĩa là trừ hai phần diện tích đĩa

để bố trí ống chảy chuyền )

Fo = F – 2Sd = 0.905 (m2)



f



: tổng diện tích các chóp trên đĩa

f = 0.785 dch2 n

= 0.785x(0.109/1000)2x26 = 0.261 (m2)



hch : chiều cao của chóp

hch = 0.05 + ∆ = 0.05 + 0.0072= 0.0572 (m)

⇒ hb =



(0.05 + 0.0072 − 0.03) × (0.905 − 0.261) × 771.77 + 0.03 × 385.88 × 0.261

0.905 × 385.88



+



(0.0572 − 0.03) × 0.261 × 385.88

0.905 × 385.88



= 0.04495 (m)

⇒ ∆Pt = 385.88x9.81x(0.0449 – 0.035/2 ) = 103.92 (N/m2)

o Tổng trở lực qua một đĩa :

∆Pđ = ∆Pk + ∆Ps +∆Pt

= 340.09 + 6.69 + 103.92 = 450.7 (N/m2)

o Tổng trở lực phần cất:

∆Pcất = Ntt.cất*∆Pđ.cất = 21x450.7 = 9464.7 (N/m2)

B. Tổng trở lực phần chưng :

Tổng trở lực qua một dĩa :

∆Pđ = ∆Pk + ∆Ps +∆Pt

1. Trở lực đĩa khơ ∆Pk :



∆Pk =



ξ × ρ y × ω02

2



(IX.136 – II.192)



( N/m2)



(IX.137 – II.192)



ξ : hệ số trở lực đĩa khô, ξ = 4.5 : 5 , chọn ξ = 5

ρy = ρ’y = 1,18 ( Kg/m3)

ωo : vận tốc hơi qua rãnh chóp ( m/s )



ωo =



ωmam

10



⇒ ωO = 8,22 (m/s)

3 × 1,18 × 8, 222

2



⇒ ∆Pk =

2. Trở lực do sức căng bề mặt :



= 199,57 ( N/m2)



4 ×σ

d td



∆Ps =



[II.193]



σ : sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

1

σ hh



=



1



1



σ acetone



σ nuoc



+



⇒ σhh = 0.0133 (N/m)

dtd : đường kính tương đương của khe rãnh :



dtd =



4. f x

H



=



4.a.b

2.( a + b)



=



4 × 7 ×19

2 × (7 + 19)



=10.23 (mm)



fx : diện tích tiết diện tự do của rãnh

H : chu vi rãnh

4 × 0.0133

0.01023



⇒ ∆Ps =

=5.2 (N/m2)

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh ∆Pt )

∆Pt = ρb.g.( hb – hr /2) (N/m2)

ρb : khối lượng riêng của bọt, thường ρb = ( 0.4 ÷ 0.6 )ρx

Chọn ρb = 0.5ρx = 0.5x830.63 ( Kg/m3) = 415.317 ( Kg/m3)

hr : chiều cao của khe chóp (m), hr = b = 19 (mm)

hb : chiều cao lớp bọt trên đĩa (m)



hb =



(hc + ∆ − hx ).( F − f ). ρ x + hx .ρ b . f + (hch − hx ). f .ρ b

F .ρ b



hc : chiều cao đoạn ống chảy chuyền nhô lên trên đĩa

Chọn hc = 0.05 (m)

hx : chiều cao lớp chất lỏng ( không lẫn bọt ) trên đĩa

hx = S + 0.5b = 0.0125 + 0.5x0.019 = 0.022 (m)

F : phần diện tích bề mặt đĩa có gắn chóp ( nghĩa là trừ hai phần diện tích đĩa

để bố trí ống chảy chuyền )

Fo = F – 2Sd = 0.905 (m2)

f



: tổng diện tích các chóp trên đĩa

f = 0.785 dch2 n



= 0.785x(0.109/1000)2x26 = 0.261 (m2)

hch : chiều cao của chóp

hch = 0.05 + ∆ = 0.05 + 0.0138= 0.0638 (m)

⇒ hb =



(0.05 + 0.0138 − 0.022) × (0.905 − 0.261) × 830.63 + 0.022 × 415.317 × 0.261

0.905 × 415.317



+



(0.0638 − 0.022) × 0.261× 415,317

0.905 × 415,317



= 0.0778 (m)

⇒ ∆Pt = 415,317x9.81x(0.0778 – 0.019/2 ) = 278,363 (N/m2)

o Tổng trở lực qua một đĩa :

∆Pđ = ∆Pk + ∆Ps +∆Pt

= 199,57 + 5,2 + 278,363 = 483,13 (N/m2)

o Tổng trở lực phần chưng:

∆Pchưng = Ntt.chưngx∆Pđ.chưng = 3x483,13 = 1449,4 (N/m2)

** Kiểm tra lại khoảng cách mâm h = 0.4 m đảm bảo điều kiện hoạt động bình

thường của tháp: h > 1.8*



∆Pd

ρ x .g



Vì ∆Pđ-cất > ∆Pđ-chưng nên ta lấy ∆Pđ-cất để kiểm tra :



1.8*



483,13

830*9.81



=0.106 < 0.4 thỏa



Vậy chọn h= 0.4 là hợp lý .

TÍNH TỐN CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH

I.



BỀ DÀY THÁP :

1. Thân tháp:



Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp

hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía. Thân tháp được ghép với nhau bằng các

mối ghép bích.

Vì tháp hoạt động ở nhiệt độ cao (>100oC) nên ta phải bọc cách nhiệt cho tháp.

Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của axit axetic đối với thiết

bị, ta chọn thiết bị thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T.

1.1. Các thông số cần tra và chọn phục vụ cho quá trình tính tốn:

Nhiệt độ tính tốn:

Từ xW = 0,02: Nhiệt độ làm việc của tháp 90 (oC)



⇒Nhiệt độ tính tốn: t =110 (oC)

⇒ Khối lượng riêng của nước ở 90oC: ρN = 950,36 (kg/m3)

Ơ điều kiện nguy hiểm nhất tháp ngập lụt chỉ tồn là nước.

Áp suất tính tốn:



Điều kiện làm việc của tháp chưng cất :

Ap suất bên trong tháp ( tính tại đáy tháp ) với mơi trường làm việc lỏng -khí:

P = Ph + PL + ∆P

Ap suất hơi trong tháp : Ph = 1 at = 9.81×104 ( N/m2)

Ap suất thủy tĩnh của cột chất lỏng :PL = ρL×g×H

ρL = 950,36 (Kg/m3)

H= 1.1×H0 = 1,1×11,7= 12,87 (m) ( Có kể đến cột chất lỏng ở đáy, nắp )

PL = 119946,4 (N/m2)

Tổng trở lực của tháp : ∆P = 10914,16 ( N/m2)

Do đó áp suất tại đáy tháp : P = 228960,56 (N/m2) < 0.25×106 ( N/m2)

 Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của mơi trường:

Vì mơi trường axit có tính ăn mòn và thời gian sử dụng thiết bị là trong 20 năm

⇒ Ca = 1. 2 = 2 (mm)

 Ứng suất cho phép tiêu chuẩn:

Vì vật liệu là X18H10T ⇒ [σ]* = 141 (N/mm2)



(Hình 1.1, trang 18, [7])



 Hệ số hiệu chỉnh:

Vì thiết bị có bọc lớp cách nhiệt ⇒ η = 0,95 (trang 26, [7])

 Ứng suất cho phép: [σ] = η [σ]* = 134 (N/mm2)

 Hệ số bền mối hàn:

Vì sử dụng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía

⇒ ϕh = 0,95 (Bảng XIII.8, trang 362, [6])

1.2.



S’ =



Tính bề dày:

Dt P

1, 2 × 228960,56

=

2[σ ]φh − P 2 ×134 × 106 × 0,95 − 228960,56



= 0,00108 ⇒ S’ + Ca = 1,08 + 2 =



3,08 (mm)

Bề dày tối thiểu: Smin = 4 (mm)



(Bảng 5.1, trang 128, [7])



Quy tròn theo chuẩn: S = 4 (mm)



(Bảng XIII.9, trang 364, [6])



⇒ Hệ số quy tròn: 0,92 (mm)

1.3.



Kiểm tra độ bền:



Điều kiện:

[ P] =



Nên:



S − Ca

≤ 0,1

φ







4−2

≤ 0,1

1200



⇔ 0,00167 ≤ 0,1 (thỏa)



2[σ ]φh ( S − Ca ) 2 × 134 × 0,95 × (4 − 2)

=

ϕ + ( S − Ca )

1200 + (4 − 2)



= 0,4236 > P= 0,2290 (thỏa)



Kết luận: S = 3 (mm)

2. Đáy và nắp:



Chọn đáy và nắp có dạng hình ellip tiêu chuẩn, có gờ, làm bằng thép X18H10T

Chọn bề dày đáy và nắp bằng với bề dày thân tháp: S = 4 (mm).



Kiểm tra điều kiện:



 S − Ca

 D ≤ 0,125

t



2[σ]ϕ h (S − C a )

[P] =

≥P

R t + (S − C a )



4− 2

1200 = 0, 0017 ≤ 0,125



[ P ] = 2[σ ]φh ( S − Ca ) = 2 ×134 × 0,95 × 2 = 0, 4236 ≥ 0, 2290

Rt + ( S − Ca )

1200 + 2





Trong đó: Dt = φ



Vì đáy và nắp có hình ellip tiêu chuẩn với

⇒ Điều kiện trên được thỏa như đã kiểm tra ở phần thân tháp.



Kết luận: Kích thước của đáy và nắp:



ht

= 0,25

Dt



⇒ R t = Dt



Đường kính trong: Dt = φ = 1200 (mm)

ht = 300(mm)

Chiều cao gờ: hgờ = 25 (mm)

Bề dày: S = 4 (mm)

Diện tích bề mặt trong: Sbề mặt = 1,66 (m2)

1. Chọn bích và vòng đệm

a. Bích và đệm để nối và bít kín thiết bị :



(Bảng XIII.10, trang 382, [6])



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

khác với thiết bị .

Chọn loại bích liền khơng cổ bằng thép CT3 .

Bảng XIII-27 trang 417 Sổ tay tập hai . Cho các kiểu bích liền bằng thép CT3

(Kiểu I )với thiết bị đáy nắp như sau :

Đường kính bên trong của thiết bị



Dt = 1200 (mm)



Đường kính bên ngồi của thiết bị



Dn = 1208 (mm)



Đường kính bích



D = 1340 (mm)



Đường kính tâm bu lơng



Db = 1290 (mm)



Đường kính mép vát



D1 = 1260 (mm)



Chiều cao bích



h = 25 (mm)



Đường kính bu lơng



db = M20 (mm)



Số bu lơng

z = 32 (cái)

• Theo bảng XIII-31 _ trang 433 tương ứng với bảng XIII-27 : kích thước bề mặt

đệm bít kín:

Dt = 1200 (mm)

H = h = 45 (mm)

D1 = 1275 (mm)

D2 = 1254 (mm)

D4 = 1230 (mm)

Và do Dt > 1000 (mm) nên



D3 = D2 +2 = 1256 (mm)

D5 = D4 –2 = 1228 (mm)



b. Bích để nối các ống dẫn ( Bảng XIII-26 trang 409 Sổ tay tập hai)

• Chọn vật liệu là thép CT3 , chọn kiểu 1

Ta có bảng sau :

ST

T



Loại



Dy



ống



(m

m)



dẫn



Kích thước nối



Dw



D



Db



D1



Bulơng



h



l



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



db

(mm

)



z

(con

)



1



Vào TBNT



200 219



310



270



242



M20



8



24



130



2



Hồn lưu



50



57



160



125



102



M16



4



18



100



3



Nhập liệu



50



57



160



125



102



M16



4



18



100



4



Dòng sp đáy



50



57



160



125



102



M16



4



18



100



5



Hơi vào đáy



200 219



310



270



242



M20



8



24



130



• Theo bảng XIII.30 trang 432 tương ứng với bảng XIII-26 : kích thước bề mặt đệm

bít kín :

D1 tra theo bảng XIII-26 .

z : số rãnh



Ta có bảng sau :

ST

T



D



D1



D2



D3



D4



D5



b



b1



z



f



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm

)



(mm)



1



200



242



249



250



229



228



5



1



3



4.5



2



50



102



90



91



66



65



4



1



2



4



3



50



102



90



91



66



65



4



1



2



4



4



50



102



90



91



66



65



4



1



2



4



5



200



242



249



250



229



228



5



1



3



4.5



2. Chân đỡ và tai treo thiết bị

a. Tính sơ bộ khối lượng tháp :

Khối lượng nắp bằng khối lượng đáy ( Giả sử đường ống dẫn vào nắp và đáy gần

như nhau ) ;

Với nắp đáy elip có Dt = 1200(mm), chiều dày S = 4(mm), chiều cao gờ

h = 25 (mm) .Tra bảng XIII.11 trang 384 Sổ tay tập hai , ta có

Gnắp = Gđáy = 1,66×7900×0,004 (Kg) = 52,456 (Kg)

Gnp ỏy = 2ì52,456 = 104,912 (Kg)







Khi lượng mâm :

Đường kính trong của tháp



Dt = 1,2 (m)



Bề dày mâm



δm = 0,004(m)



Đường kính ống hơi



dh = 0,075 (m)



Số ống hơi



n = 26 (ống )



Diện tích ống chảy chuyền hình viên phân



Sd = 0.02×F



Số ống chảy chuyền trên mỗi mâm



z=1



Số mâm



Nt = 24 mâm



Mm =





d2 

Nt ×  F − z × Sd − n × π × h ÷× δ × ρ

4 





= 24 × (1,131 − 0, 226 26 ì ì







=599,1

Khi lng chúp trờn mõm ca ton thỏp :



Mchúp =

=





0, 0752

) ì 0, 004 ì 7900

4



δ

π



Nt × n ×  × dch2 × hch × δ ch + π × dch2 × ch − i × δ ch × b × a ÷ρ

4

4





0, 002

π



24 × 26 ×  × 0,1092 × 0, 06 2 × 0, 002 + π × 0,109 2 ×

− 40 × 0, 002 ì 0, 0269 ì 0, 006 ữì 7900

4

4





= 33,88 (Kg)

Khối lượng tháp :

π × ( Dng2 − Dtr2 ) × H th ×



Mth =



ρ

4



π × ( 1, 2082 − 1, 22 ) ×11, 696 ×



=



7900

4



= 1397,98(Kg)

Khối lượng ống hơi :

Mống hơi =



π × d h × δ h × n × N tt × ρ



=





π × 0, 075 × 0, 002 × 26 × 24 × 7900



= 106,8 (Kg)

Khối lượng máng chảy chuyền :



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

III. Tính chi tiết ống dẫn

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×