Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Tải bản đầy đủ - 0trang

30 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Bảng 4.2. Áp śt tính tốn trong tháp

25000

0

0.25



2



Pđáy (N/m )

Pđáy (N/mm2)

 L (kg/m3)



591.52

9.81

19.5

113345

0.1133

45.34



2



g (m/s )

H (m)

Pth.tĩnh (N/m2)

P th.tĩnh (N/mm2)

Pth.tĩnh/Pđáy (%)



Do áp suất thủy tĩnh lớn hơn 5% so với áp śt làm việc nên áp śt tính tốn sẽ

được xác định bằng cơng thức:

Pt.tốn = Pđáy + Pth.tĩnh = 0,25 + 0,1133 = 0,3633 (N/mm2) [7]

 Tính chiều dày thân thiết bị:

- Xác định ứng suất cho phép [σ]:



Tại nhiệt độ tính tốn ttt = 133,4 C thì  



*



o



= 140 N/mm2 [7]



Hệ số hiệu chỉnh: ta chọn  = 0.95

   .  

Ứng suất cho phép sẽ là:  



[7]

*



 140.0,95  133



(N/mm2)



[7]



- Hệ số bền mối hàn: vì dùng phương pháp hàn hồ quang điện kiểu hàn giáp mối hai

 h  0.95

[7]

phía nên chọn

- Tính bề dày:



  

Ta có:



P



h







133

.0,95  347, 74  25

0.3633



Do đó ta sẽ tính bề dày thân theo cơng thức:



S



Dt �P

 C , mm

2 �[ ] � h



Trong đó:



-Trang 30-



[7]



31 Đồ án Quá trình và Thiết bị



Dt



GVHD: Tạ Đăng Khoa



là đường kính trong của tháp, mm



P là áp suất tính toán, N/mm2

[ ]



là ứng suất cho phép của vật liệu, N/mm2



 h là hệ số bền mối hàn

C là hệ số bổ sung bề dày

Bề dày tối thiểu của thân là:

S'



P.DT

0,3633.2800



 4, 03(mm)

2.   .h

2.133.0,95



Bề dày thực của thân trụ: S = S’ + C



Ta có: C = Ca + Cb + Cc + C0 (mm)

Trong đó:

Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của mơi trường, phụ thuộc vào tốc độ ăn

mòn của mơi trường và thời gian sử dụng thiết bị. Vì vật liệu tiếp xúc với mơi

trường ăn mòn vừa phải và vật liệu bền nên chọn Ca = 1mm

Cb là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của mơi trường. Đối với thiết bị hóa chất

chọn Cb = 0mm

Cc là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. Ta chọn Cc = 0,5mm

Co là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước. Ta chọn Co = 2,47 mm

Vậy S = S’ + C = 4,03 + 1 + 0 + 0,5 + 2,47 = 8 (mm)

 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử

S  Ca 8  1



 0, 0025  0,1

D

2800

T

Kiểm tra lại, ta có:

(thỏa mãn)



[7]



Kiểm tra lại áp śt tính tốn cho phép:



 P 



2.   . h .( S  Ca ) 2.133.0,95.(8  1)



 0, 6302  0,3633

DT  ( S  Ca )

2800  (8  1)

(thỏa mãn)



-Trang 31-



[7]



32 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Vậy bề dạy thực của thân là S = 8mm.

5.2. Tính nắp và đáy

Theo quan điểm chịu áp suất , đáy (nắp) có dạng hình elip là hợp lí nhất của thiết bị

hình trụ hoặc nồi hơi (1 phần do đáy, nắp hình cầu chỉ chịu được áp suất dư đến 0,07

N/mm2 , chế tạo đáy bằng phương pháp dập).

Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T



Tỉ lệ giữa chiều cao phần elip tiêu chuẩn của đáy h và đường kính thiết bị

h

DT =0,25. Ta có:



DT = 2800mm => h = 0,25*2800= 700 (mm)

 Tính tốn bề dày tối thiểu:

- Xác định ứng śt cho phép [σ]:



Tại nhiệt độ tính tốn ttt = 133,4 C thì  



*



o



= 140 N/mm2



Hệ số hiệu chỉnh: ta chọn  = 0.95

   .  

Ứng suất cho phép sẽ là:  



[7]

[7]



*



 140.0,95  133



(N/mm2)



[7]



- Hệ số bền mối hàn: vì dùng phương pháp hàn hồ quang điện kiểu hàn giáp mối hai

 h  0.95

[7]

phía nên chọn

- Tính bề dày:



  

Ta có:



P



h







133

.0,95  347, 74  25

0.3633



-Trang 32-



33 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Do đó ta sẽ tính bề dày thân theo công thức:



S



Rt �P

 C , mm

2 �[ ] � h



[7]



Trong đó:

RT = DT là bán kính cong bên trong đáy nắp, mm

P là áp śt tính tốn, N/mm2

[ ]



là ứng suất cho phép của vật liệu, N/mm2



 h là hệ số bền mối hàn

C là hệ số bổ sung bề dày

Bề dày tối thiểu của thân là:

S'



P.R T

0,3633.2800



 4, 03(mm)

2.   . h

2.133.0,95



Bề dày thực của thân trụ: S = S’ + C



Ta có: C = Ca + Cb + Cc + C0 (mm)

Trong đó:

Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của mơi trường, phụ thuộc vào tốc độ ăn

mòn của mơi trường và thời gian sử dụng thiết bị. Vì vật liệu tiếp xúc với mơi

trường ăn mòn vừa phải và vật liệu bền nên chọn Ca = 1mm

Cb là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của mơi trường. Đối với thiết bị hóa chất

chọn Cb = 0mm

Cc là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. Ta chọn Cc = 0,5mm

Co là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước. Ta chọn Co = 2,47 mm

Vậy S = S’ + C = 4,03 + 1 + 0 + 0,5 + 2,47 = 8 (mm)

 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử

S  Ca 8  1



 0, 0025  0,125

2800

Kiểm tra lại, ta có: DT

(thỏa mãn)



-Trang 33-



[7]



34 Đồ án Q trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Kiểm tra lại áp suất tính tốn cho phép:



 P 



2.   . h .( S  Ca ) 2.133.0,95.(8  1)



 0, 6302  0,3633

RT  ( S  Ca )

2800  (8  1)

(thỏa mãn)



Vậy bề dạy thực của đáy và nắp là S = 8mm.

Kích thước của đáy và nắp sẽ là:

Bảng 4.3. Kích thước của đáy và nắp

Dt (mm)

Dng (mm)

Chiều cao gờ h (mm)

R1 (mm)

R2 (mm)



-Trang 34-



2800

2816

40

2240

420



[7]



35 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



5.3. Bích ghép thân, đáy và nắp

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

phần khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng:

+ Bích liền: là bộ phần nối liền với thiết bị (hàn, đúc, rèn). Loại bích này chủ yếu

dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp śt trung bình.

+ Bích tự do: chủ u dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao để nối các bộ bằng

kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền

hơn thiết bị.

+ Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao.

Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép X18H10T, cấu tạo của bích là

bích liền khơng cổ.

Theo tài liệu tham khảo [5], ứng với DT = 2800 mm và áp śt tính tốn P = 0,3633

N/mm2 thì ta sẽ chọn bích có thơng số như sau:

Bảng 4.4. Thơng số bích liền để nối thiết bị

Dt



D



2800



Db



3000



Dl

D0

h

mm

2920

2870

2816



Bu lơng

z (cái)



db

40 M36



60



Theo tài liệu [5], chọn số mâm giữa hai mặt bích là 7 mâm.

5.4. Tính đường kính và bích ghép các loại ống dẫn

5.4.1. Vị trí nhập liệu

Lưu lượng nhập liệu: GF = 179,44 (m3/h).

Chọn vận tốc chất lỏng nhập liệu: vF = 2,5 (m/s)

d



Đường kính ống nhập liệu: dF =



4.QF



 .vF



[4]

4.179, 44

 0,16( m)

3600. .2, 5



 Chọn đường kính ống nhập liệu: dF = 200(mm)

Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lF = 130mm

Theo như tài liệu[5], các thơng số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:

Bảng 4.5. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn nhập liệu

Dy

200



Dn

219



D

290



D



mm

255



-Trang 35-



Dl



h

232



db

22 M16



Bu lông

Z

cái

8



36 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



5.4.2. Ống hơi ở đỉnh tháp

Suất lượng hơi ở đỉnh tháp: gD = 347758 (kg/h)

Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp: G  61, 72 (kg/m3)

Lưu lượng hơi ra khỏi tháp là:



QD 



g D 34758



 563,15

G 61, 72

(m3/h)



Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp là: vD = 40(m/s)

4.QD



 .vD



Đường kính ống nhập liệu: dD =



[4]



4.563,15

 0, 07( m)

3600. .40



 Chọn đường kính ống hơi ở đỉnh tháp: dD = 100(mm),

Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lD = 120mm

Theo như [5], các thơng số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:

Bảng 4.6. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn hơi ở đỉnh tháp

Dy



Dn



100



108



D

205



D



Dl



mm

170



h

148



db



Bu lơng

Z

cái



18 M16



5.4.3. Ống dẫn lỏng hồn lưu

Lưu lượng khối lượng lỏng hoàn lưu: gHL = 111226 (kg/h)

Khối lượng riêng của lỏng hoàn lưu:  L  584, 03 (kg/m3)

Lưu lượng lỏng hoàn lưu là:



QHL 



g HL 111226



 190, 45

 L 584, 03

(m3/h)



Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp là: vHL = 2(m/s)

Đường kính ống nhập liệu: dHL =



4.QHL



 .vHL



[4]

4.190, 45

 0,18( m)

3600. .2



 Chọn đường kính ống hơi ở đỉnh tháp: dHL = 200(mm)



[5]



Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lHL = 130mm

Theo như [5], các thông số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:



-Trang 36-



4



37 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Bảng 4.7. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn lỏng hồn lưu

Dy



Dn



200



D



219



290



D



Dl



mm

255



h

232



db



Bu lơng

Z

cái



22 M16



8



5.4.4. Ống dẫn hơi vào đáy tháp

Lưu lượng khối lượng hơi vào đáy tháp: gGW = 129900 (kg/h)

Khối lượng riêng của hơi vào đáy tháp: G  74,99 (kg/m3)

Lưu lượng lỏng hoàn lưu là:



QGW 



gGW 129900



 1732,31

G

74,99

(m3/h)



Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp là: vGW= 40(m/s)

Đường kính ống nhập liệu: dGW =



4.QGW



 .vGW



[4]

4.1732, 31

 0,12(m)

3600. .40



 Chọn đường kính ống hơi ở đỉnh tháp: dGW = 125(mm),

Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lGW = 120mm

Theo như [5], các thơng số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:

Bảng 4.8. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn hơi vào đáy tháp

Dy

125



Dn

133



D

235



D



mm

200



Dl



h

178



-Trang 37-



db

20 M16



Bu lông

Z

cái

8



38 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



5.4.5. Ống dẫn chất lỏng vào nồi đun

Lưu lượng khối lượng lỏng vào nồi đun: gLW = 229805 (kg/h)

Khối lượng riêng của lỏng vào nồi đun:  L  584, 03 (kg/m3)

Lưu lượng lỏng vào nồi đun là:



QLW 



g LW 229805



 393, 48

L

584, 03

(m3/h)



Chọn vận tốc lỏng ở đáy tháp là: vLW= 1,5(m/s)

Đường kính ống nhập liệu: dLW =



4.QLW



 .vLW



[4]



4.393, 48

 0, 29( m)

3600. .1, 5



 Chọn đường kính ống hơi ở đỉnh tháp: dLW = 300(mm),

Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lLW = 140mm

Theo như [5], các thơng số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:

Bảng 4.9. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn lỏng vào nồi đun

Dy



Dn



300



325



D

435



D



mm

395



Dl



h

365



db



Bu lông

Z

cái



24 M20



12



5.4.6. Ống dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy)

Lưu lượng sản phẩm đáy là: QW  165, 78 (m3/h)

Chọn vận tốc lỏng ở sản phẩm đáy là: vW= 1(m/s)

Đường kính ống nhập liệu: dW =



4.QW



 .vW



[4]



4.165, 78

 0, 24( m)

3600. .1



 Chọn đường kính ống hơi ở đỉnh tháp: dW = 250(mm)

Theo tài liệu [5], chọn chiều dài đoạn ống nối ghép mặt bích là lW = 140mm

Theo như bảng [5], các thơng số mặt bích tương ứng với P = 0,3633 N/mm2 là:



-Trang 38-



39 Đồ án Quá trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Bảng 4.10. Thơng số bích liền để ghép ống dẫn lỏng từ nồi đun

Dy

250



Dn

273



D



D

370



Dl



mm

335



h

312



db

24 M16



Bu lông

Z

cái

12



5.5. Chân đỡ tháp

5.5.1. Tính tải trọng tháp

Khối lượng của tồn tháp bao gồm khối lượng thân tháp, đáy, nắp chất lỏng trong

tháp, bích và đĩa.

Ta có:  X 18 H 10T = 7900 kg/m3

 Khối lượng của một bích ghép thân:

m



 2

( D  D02 ).h. X 18 H 10T

4



 Khối lượng của một bích ghép các ống dẫn:

m



 2

( D  Dn2 ).h. X 18 H 10T

4



 Khối lượng cả một đĩa: gồm khối lượng đĩa thật và kênh chảy truyền được tính

tốn dựa trên diện tích tự do của đĩa AN

m  AN . . X 18 H 10T  LW .WDC . . X 18 H 10T



 Khối lượng của thân tháp:

m



 2

( Dng  DT2 ).H. X 18 H 10T

4



 Khối lượng của đáy (nắp) tháp:

m  Ad .Sd . X 18 H 10T



 Khối lượng của lỏng trên đĩa:

m = AB.hw.Lỏng+ ADB.TS.lỏng



-Trang 39-



40 Đồ án Q trình và Thiết bị



GVHD: Tạ Đăng Khoa



Ta có bảng sau:



Bảng 4.11. Trọng lượng tồn tháp

m bích ghép thân (kg)

m bích ghép nhập liệu (kg)

m bích hơi đỉnh tháp (kg)

m bích lỏng hồn lưu (kg)

m bích hơi đáy tháp (kg)

m bích lỏng vào nồi đun (kg)

m bích lỏng từ nồi đun (kg)

m 1 đĩa (kg)

m 30 đĩa (kg)

m thân (kg)

m đáy (kg)

m nắp (kg)

m lỏng trên mâm (kg)

m tháp (kg)

P tháp (N)

P tháp max (N)



265.59

4.93

3.39

4.93

4.66

12.45

9.29

166.80

5003.91

10890.04

560.58

560.58

128.88

17616

176160

291700



5.5.2. Chân đỡ tháp

Tháp được đỡ trên bốn chân. Tải trọng trên một chân là:

GC = P/4 = 291700/4 = 72925 (N)

Để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị, ta chọn GC = 8.104 (N)

Ta có được các kích thước của một chân đỡ như sau:

Bảng 4.11. Kích thước của chân đỡ (mm) [5]

L



B

300



B1

240



B2

260



H

922



h

1596



-Trang 40-



s

946



l

18



d

112



34



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×