Đồ án Kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước

Ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta, trong những năm gần đây đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã đến lúc báo động. Bên cạnh nguyên nhân đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ mà chúng ta chưa thấy hết được mối nguy hiểm của nó đối con người và sinh vật , mặt khác chưa có hệ thống quản lý môi trường thật sự hoàn chỉnh để có thể kiểm soát , và chưa được sự chú trọng đúng mức từ phía các nhà sản xuất. Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước là một trong số những công việc cần làm vào lúc này để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải. Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn , các thầy cô bộ môn và các bạn sinh viên giúp em hoàn thành đồ án này

doc32 trang | Chia sẻ: diunt88 | Lượt xem: 3405 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI MỞ ĐẦU Ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta, trong những năm gần đây đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã đến lúc báo động. Bên cạnh nguyên nhân đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ mà chúng ta chưa thấy hết được mối nguy hiểm của nó đối con người và sinh vật , mặt khác chưa có hệ thống quản lý môi trường thật sự hoàn chỉnh để có thể kiểm soát , và chưa được sự chú trọng đúng mức từ phía các nhà sản xuất. Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước là một trong số những công việc cần làm vào lúc này để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải. Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn , các thầy cô bộ môn và các bạn sinh viên giúp em hoàn thành đồ án này . Sinh viên thực hiện PHAN HỮU TÀI PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM TỔNG QUAN: I.Khái niệm I.1 hấp thu: là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng - Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng dùng hút gọi là dung môi (chất hất thụ ), khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. - Mục đích: hòa ta một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng . các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng . Quátrình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng . Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha hơi , ta có quá trình nhả khí . Nguyên lýcủa cả hai quá trình là giống nhau Trong công nghiệp hóa chất , thực phẩm quá trình hấp thu dùng để: Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí Làm sạch pha khí Tách hổn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt Tạo thành một sung dịch sản phẩm. Hấp thu bao gồm quá trình hấp thu vât lý và hấp thu hóa học. 1. Hấp thu vật lý: dựa trên cơ sở hòa tan củacấu tử pha khí trong pha lỏng 2. Hấp thu hóa học : giữa hổn hợp khí và dung môi có xảy ra phản ứng hóa học. I.2 Quá trình khí với mục đích là tách các cấu tử hổn hợp khí thì khi đó lựa chọn dung môi tốt là phụ thuộc và các yếu tố sau : 1) Độ hòa tan tốt: có tính chọ lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và không hòa tan kông đáng kể các cấu tử còn lại . Đây là điều kiện quan trọng nhất 2) Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thủ học càng nhỏ và và có lợi cho quá trình chuyển khối 3) Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi 4) Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi của chất hoà tan để dể tách các cấu tử ra khỏi dung môi 5) Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các ccấu tử hòa tan dễ dàng hơn 6) Ít bay hơi rả tiền , dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết bị II. Cơ sở lý thuyết : 1) Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất nhiều quá trình khác . Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối , nghĩa là phân chia hai pha .Phụ thuộc vào sự tương tácgiữa chất hấp thu và chất bị hấp thu trong pha khí 2) Các quá trình cơ bản của quá trình hấp thu a) Phương trình cân bằng vật chất Phương trình cân bằng vật liệu có dạng: GYYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC Trong đó : GX :luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h) GY: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h YĐ , YC: nồng độ đầu và cuối của pha khí (kmol/kmolkhí trơ) XĐ , XC: nồng độ cuối và đầu của pha lỏng (kmol/kmolkhí trơ) X+: nồng độ pha lỏng cân bằng với pha hơi (kmol/ kmoldung môi) Lượng dung môi tối thiểu: Lmin  theo thực nghiệm ta thấy: L = (1.2(1.3)Lmin b) Phương trình cân bằng nhiệt lượng : phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có : GđIđ + LđCđTđ + Qđ = GcIc + LcCcTc +Qc Trong đó : Gđ, Gc : hỗn hợp khí đầu và cuối (kg/h) Lđ, Lc : lựong dung dịch đầu và cuối (kg/h) Tđ, Tc :nhiệt độ khí ban đầu và cuối (oC) Iđ, Ic : entanpi hỗn hợp khí ban đầu và cuối(kj) Qo: nhiêt mất mát (kj/h) Qs:nhiệt phát sinh do hấp thu khí(kj/h) III. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu: a) ảnh hưởng của nhiệt độ: khi các điều kiện khác không đổi mànhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henrisẽ tăng . Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung . Nếu các đừơng làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt sẽ tăng và chiều cao của thiết bị sẽ tăng . Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ tăng quá so với yêu cầ kỹ thuật. Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai pha khí và lỏng tăng . b) ảnh hưởng của áp suất : nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số cân bằng sẽ tăng và cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành. khi đừong làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ tăng quátrình chuyển khối sẽ tốt hơn và số đĩa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp sẽ thấp hơn. tuy nhiên , việc tăng áp suất thừơng kèm theo sự tăng nhiệt độ. Mặt khác , sự tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo vàvân hành của tháp hấp thụ . c) các yếu tố khác: Tính chất của dung môi , loại thiết bị và cấu tạo thiết bị độ chính xác của dụng cụ đo , chế độ vận hành tháp… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu. IV. Tính chất của NH3: Amoniac là chất khí không màu, cómùi kích thích (mùi khai). Khi tăng áp suất hay làm lạnh đến –33.6oC nó hoá lỏng và đến – 77.8oC nó hoá rắn. Dưới áp suất cao NH3 dễ dàng hoá lỏng ở nhiệt độ thường. Một thể tích nước có thể hoà tan 700 thể tích NH3 Dung dịch đặc chứa 25% NH3 có khối lượng riêng 0.91g/cm3. Dung dịch NH3 trong nước được gọi là nước amoniac hay dung dịch amoniac, khi hoà tan NH3 vào nước thì tạo thành amonihydroxyt. NH3 + H2O NH4OH NH4+ + OH – Khi đun nóng độ tan của amoniac giảm rất nhanh và nó thoát ra khỏi dung dịch. Trong phòng thí nghiệm amoniac được điều chế bằng cách cho muối tác dụng với kiềm khi đun nóng. NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O Trong công nghiệp amoniac được điều chế bằng cách tổng từ nitơ và hydro. N2 + 3H2 2 NH3 Chất xúc tác phản ứng hay dùng là sắt có lẫn nhôm oxyt và kalioxyt. Quá trình xảy ra ở nhiệt độ 500 – 550oC và áp suất 200 – 800 atm, trong một số thiết bị có thể đưa áp suất lên đến 1000 atm. Amoniac còn là sản phẩm phụ khi cốc hoá than. Lượng lớn amoniac điều chế trong công nghiệp được dùng để sản suất acid nitric và phân đạm. Amoniac còn được dùng là tác nhân làm lạnh trong máy lạnh, dùng trong phòng thí nghiệm và trong y học. V. Thiết bị hấp thụ : Thiết bị được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thu được gọi là thiết bị hấp thu hoặc cột hấp thu được gọi là thiếtbị hấp thu hoặc cột hấp thu , tháp hấp thu . thiết bị hấp thu có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục và được chia thành 4 nhóm sau : ( thiết bị hấp thụ bề mặt : được dùng khi hấp thu một lương nhỏ co tính hòa tan tốt ( thiết bị hấp thu loại đệm : được sử dụng phổ biến nhất khi khi chất lỏng và chất khí tinh khiết và có mât độ phun lớn ( thiết bị hấp thu loại sủi bọt : đựoc dùng khi tháp có năng suất cao và cần thoát ra một luợng nhệt lớn ( thiết bị hấp thu loại phun: thành tia và thiết bị hấp thu cơ khí PHẦN II: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ I. Thiết minh quy trình công nghệ: Hỗn hợp khí trơ (nitơ và hydro, tỉ lệ mol N2: H2 = 1: 3) và cấu tử được hấp thụ NH3 với nồng độ 4% thể tích được cho vào bình chứa, dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ (tháp mâm van). Dung dịch dùng hấp thụ là nước. Tháp hấp thụ làm việc nghịch chiều: nước được bơm lên dồn cao vị, từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống, hỗn hợp khí được thổi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xảy ra. Hỗn hợp khí trơ đi ra ở đỉnh tháp, dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho qua tháp giải hấp. Ở nhiệt độ cao cấu tử NH3 trong dung dịch sẽ tách ra sau đó dẫn đến thiết bị ngưng tụ, tại đây sản phẩm được thu hồi. Nước sau giải hấp được lấy ra ở đáy thiết bị. PHẦN III: PHẦN TÍNH TOÁN I. Tính cân bằng vật chất và năng lượng cho tháp hấp thụ: Các thông số ban đầu: Nồng độ NH3 đầu vào: 3.5g/m3. Khí đạt tiêu chuẩn loại A: 300mg/m3. Lưu lượng khí thải :10000 m3/h. Các thông số khác tự chọn . Nhiệt độ làm việc của tháp T= 300C . Ap suất làm việc 1atm . 1. Đường cân bằng pha : Ở 30oC (.10-6 =0.00241 mmHg m ===3.17 Y* == X  0  0.0002  0.0004  0.0006  0.0008  0.001  0.0012  0.0014   Y  0  0.00064  0.0013  0.0019  0.0025  0.0032  0.0038  0.0045   Đường cân bằng:  2. Cân bằng vật chất: Gd= =  = 402,479 Do lượng NH3 =3,5 g/m3 là rất nhỏ: yd =.10-3 =5,125.10-3(kmolNH3/kmolhh) Yd==0.05 Gtr=Gd(1-yd)=402,497(1-0,005)=400,47Kmol ktr/h Lượng khí NH3 ban đầu: MNH3 = =3,42(g/m3) Lượng khí sau quá trình hấp thụ là: 0.3(g/m3) =300(mg/m3) Lượng khí bị hấp thu là: 3,42-0,3 =3,12(g/m3) Hiệu suất hấp thu là: = 91,2% Suy ra : Yc= (1-0,912).Yd= (1-0,912). 0,005= 0,00044(kmolNH3/kmolhh) yc=Yc/1+Yc==0,000439 Kmol NH3/Kmol ktr Gc=Gtr(Yc+1)=400,47.(0.00044+1)=400,65Kmolhh/h Chọn Xd=0 xd=0 Ta có: =(phương trình cân bầng vật chất cho quá trình ngược dòng) X* suy ra bằng cách thay giá trị Yd= 0,005 vào phương trình cân bằng , ta có X* = 0,00158 Lmin=Gtr*=400,47*=1155,8KmolH2O/h Ltr=1.2Lmin=1.2*1155,8=1386,96 Kmol H2O/h Và: =   dung dịch rất nhỏ). 3.Cân bằng năng lượng: Gđ .Iđ = Lđ .Cđ .Tđ + Qs = Gc .Ic = Lc.Cc.Tc + Q0. Để đơn giản hoá vấn đề tính toán, ta có giả thiết như sau: Nhiệt mất ra môi trường xung quanh không đáng kể( do điều kiện làm việc ở 300C)( Q0 = 0. Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào. Nhiệt dung riêng của dung dịch trong suốt quá trình hấp thụ : Cđ = Cc =C. Trong quá trình hấp thụ có thể phát sinh nhiệt do đó kí hiệu q là nhiệt phát sinh của 1 Kmol cấu tử bị hấp thụ. Qs = q.Lđ .(Xc – Xđ ). Với mức gần đúng ta có thể coi q không đổi trong suốt quá trình hấp thụ . Vì lượng cấu tử hoà tan trong dung dịch rất nhỏ do đó lượng dung dịch đầu Lđ và cuối Lc không khác nhau nhiều . Trong mức độ cho phép ta có thể lấy là: Lc ( Lđ ( Ltrơ = L. Tra sổ tay hoá lý: q(  Ta biến đổi phương trình CBNL: L.C (Tc – Tđ ) = qL(Xc – Xđ ) ((T = Tc – Tđ =  do dung dịch loãng (x<0.2). C = 4.186 (1-x) KJ/Kgđộ. x = xtb =  (C = (1 - 0.000645) = 0.999 Kcal/Kgđộ.  (T rất bé nên xem nhiệt độ dung dịch ra khỏi tháp bằng dung dịch vào và cũng bằng dung dịch khí ra khỏi tháp (T = 300C). III. Tính toán thiết bị chính: 1.Đường kính tháp:  Tính vận tốc khí qua tháp: ((ywy)tb = 0.065 ([(] ([(] – hệ số sức căng bề mặt khi ( < 20 dyn/cm thì ([(] = 0.8. ( > 20 dyn/cm thì ([(] = 1.  Tra STT2 ở 300C: = 71,15.10-3N/m =71.15 đyn/cm. = 19.10-3 N/m = 19 đyn/cm.  Chọn h = 0.45m. Khối lượng riêng trung bình: Pha khí:  M1 =  M2 =  T = 273 +30 = 3030K.  Pha lỏng: Mà:  (Tra STT1 ở 30oC). vtb1 – phần thể tích trung bình của cấu tử NH3 trong pha lỏng. vtb1 rất bé   h = 0.45m ( D =1,29 m ( (1,2 (1,8m) nên chấp nhận. Chọn giá trị D= 1,4(m). Vận tốc dòng khí trong tháp là: = 1,8(m) 2.Chiều cao thân tháp: Đĩa làm bằng thép không rỉ X18H10T. Khối lượng riêng của thép : ( = 7850 (Kg/m3) Chọn đường kính lỗ : d = 0,005 (m) =5 (mm) Bề dày đĩa : ( =0,8 d =0,8.0,005 =0,004 (m) =4(mm) Chọn chiều dài gờ chảy chuyền : Lc = 0,8 (m) Diện tích mặt cắt ống chảy chuyền (hình viên phân): S = .R2.( - .R (cos ). Với : R== 1,4/2 = 0,7 (m) ( : góc ở tâm của hình vành khăn , ( (=3,14 –2* arccos() = 1,215 (radian) ( S= 0,1799 (m2) Khoảng cách từ thân thiết bị đến gờ chảy tràn : L =R - R . cos((/2) =0,7 – 0,7.cos(1,215/2) = 0,125 (m) Diện tích làm việc của đĩa : f = 3,14. - 2S = 3,14  - 2.0,1799 = 1,1788 (m2) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 12 % diện tích làm việc : Sl = 0,12.f = 0,12 . 1,1788 = 0,1415 (m2) Thể tích của đĩa : Vđ = (f - Sl) . ( =(1,1788-0,1415). 0,004 =0,00415 (m3). Khối lượng đĩa : mđ= Vđ.( = 0,00415.7850 = 32,5775 (kg) Số lỗ trên một mâm : n = =  = 7211 (lỗ) Bước lỗ : t ( ( 0,019 (m) Vậy bước lỗ : t= 0,019m= 19 (mm). 4.1.5. Chiều cao tháp Chiều cao của tháp đĩa được xác định theo phương pháp xây dựng đường cong phụ . Hệ số chuyển khối : Ky=  Trong đó : m : hệ số phân bố vật chất . Tra sổ tay tập 2 : m= 3,17 (y : Hệ số cấp khối phía pha khí (x : Hệ số cấp khối pha lỏng . (y = 3,03.10 –4 ( . Px Với : (y: tốc độ khí tính cho mặt cắt tự do của tháp , m/s. (y = ( = 1,8 (m/s) Px : sức cản thuỷ lực của chất lỏng trên đĩa . Px= Pđ - Pk Trong đó : Pđ= Pk + Ps + Pt Với : Pk : Trở lực đĩa khô . Ps : Trở lực đĩa do sức căng bề mặt . Pt : Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa . Trở lực đĩa khô : Pk =  : Hệ số trở lực. Tiết diện tư do của lỗ bằng : = 9,2% diện tích của mặt cắt ngang tháp . Nên chọn =1,82 (0 : Tốc độ khí qua lỗ . (0= =  = 19,596 ( m/s). Pk =  = 1,82 .  = 114 (N/m2) Trở lực đĩa do sức căng bề mặt : Ps =  : Sức căng bề mặt . Tra Sổ Tay Tập II , =14,9.10-3 (N/m) d : đường kính lỗ ,m Ps = =9,166 (N/m2). Trở lực thuỷ tĩnh do lớp chất lỏng trên đĩa tạo nên : P = ]g. Trong đó : K: Tỉ số giữa khối lượng riêng của bọt và khối lượng riêng của lỏng không bọt . Khi tính toán chấp nhận K= 0,5 Lc: Chiều dài cửa chảy tràn . Lc= 0,8 m. Gx: lưu lượng lỏng , Gx = 25,07 m3/h =>5 . ( m= 10 000 g= 9,81 m/s2 = 996 kg/m3. Chọn hc = 0,12(m) . ( Pt = 762 (N/m2) Px= Pđ - Pk =Ps + Pt = 762 +9,166 = 771,166 (N/m2) Hệ số cấp khối pha khí : (y = 3,03.10 –4 ( . Px (y =3,03. 10 –4 .1,80,76 .771,166 = 0,757 (kmol/m2.s) Hệ số cấp khối pha lỏng : (x =  Với : (y : Vận tốc làm việc , (y = ( = 1,8 (m/s) (x =  ==1,93 (kmol/m2.s) Hệ số chuyển khối : Ky= = = 0,337(kmol/m2.s) Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa : myT =  Với : Ky : Hệ số chuyển khối . f : diện tích làm việc của đĩa. f= 1,1788. Gy :lưu lượng khí , kmol/s myT = = = 3,55 Xác định số Cy : Cy = em = e 3,55 = 34,8. Đoạn Bi Ci : Được tính theo công thức : Bi Ci = . Vẽ số bậc nằm giữa đường cong phụ và đường làm việc . Số bậc (số tam giác tạo thành ) là số đĩa thực tế của tháp . Theo hình vẽ . Số mâm thực tế của tháp là 7 mâm . Chọn số mâm thực là 8 mâm . Chiều cao toàn tháp : H = Hđ(Nt + 1 ) + Hđáy + Hnắp + Hchân + ( Với : Nt : Số đĩa thực tế ;Nt =8 Hđ : Khoảng cách giữa các đĩa .Dựa vào đường kính tháp .Theo STT II . Chọn Hđ = 0,45 m . Hđáy , Hnắp : chiều cao đáy , nắp của thiết bị Hđáy =Hnắp =0,375m Hchân : Chiều cao của chân đỡ , Hchân =0,185 m ( : Khoảng cách bổ sung ở đáy tháp. ( =0,15 H = 0,45(8+1 )+ 0,375 + 0,375 + 0,185 + 0,15 = 5,135 (m) 4.1.6. Trở lực của tháp : P = Nt . Pđ Trở lực của 1 đĩa : Pđ= Pk + Ps + Pt =9,166 + 253 +762 = 1024,166 (N/m2) Trở lực của tháp : P = 8.1024,166 = 8193,326 (N/m2) 4.2. Tính toán cơ khí Chọn vật liệu: Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn,nhiệt độ làm việc t = 300C ,plv = 1atm = 0,1 N/mm2.Nên ta chọn vật liệu là thép không gỉ để chế tạo thiết bị : Ký hiệu thép : X18H10T. Các thông số chính của thép: Giới hạn bền:k =550.106 N/m2 Giới hạn chảy: c =220.106 N/m2 Chiều dày tấm thép: 4-25mm Độ dãn tương đối: 38% Hệ số dẫn nhiệt :16.3 W/m.độ Khối lượng riêng: 7850 Kg/m3 Hệ số an toàn bền: nk = 2.6 ; nc= 1.5 ; nbl = 1.5 Hệ số hiệu chỉnh : h = 1 Hệ số bền mối hàn : h = 0.95 Chọn công nghệ gia công : hàn tay bằng hồ quang điện,hàn giáp mối hai bên. Ứng suất làm việc cho phép theo giới hạn bền:  =  = 211,54.106 N/m2  Vậy ứng suất cho phép dùng để tính toán : []=[c] = 146,7 . 106 (N/m2). Áp suất tính toán: Ptt = Plv +  g h Plv : áp suất làm việc của tháp ; Plv = Pmt + P = 0,981.105 + 8193,328 Plv=1,0629 .105 (N/m2) Ptt = 1,0629.105 + 995,68.9,81 . 5,135 = 1,5645.105 (N/m2) 4.2.1.Tính chiều dày thân : Thân trụ hàn chịu áp suất trong Ptt = 1,74.105 N/m2,và t0 = 300C. Dt = 1,4 m. Hàn dọc hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp nối 2 mặt ((h = 0,95). Hệ số hiệu chỉnh : ( = 1. ( ( = 146,67 *104N/m2. Kiểm tra :  x (h =  . 0,95 = 891 >25. Bề dày tối thiểu của thân trụ : S’ =  S’ = = 0,0008(m.)= 0,8 (mm) Bề dày của thân thiết bị : S = S’ + C Trong đó : C = Ca + Cb + Cc + C0. Ca: hệ số bổ sung ăn mòn hóa học của môi trường .Thời hạn sử dụng thiết bị là 10 năm. Đây là vật liệu bền trong môi trường có độ ăn mònkhông lớn hơn 0,05 mm/năm Chọn: Ca = 0( mm). Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học,đối với thiết bị hóa chất Cb = 0 mm. Cc : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo , lắp ráp . Cc =0,2 mm C0 : hệ số bổ sung để quy tròn kích thước C0 =3 mm. Vậy bề dày thực thi của thân thiết bị : S = 0.8 + 0,2 + 3 = 4 mm. Kiểm tra:  =  = 0,0029 < 0,1. Vậy các công thức trên thoả . (P( =  =  (P( = 7,94.105 N/m2 > Ptt = 1,5645 .105 N/m2 Thoả điều kiện bền . Vậy chọn S = 4(mm) là thích hợp. V4.2.2. Tính chiều dày đáy , nắp : Dt =1400mm, nắp có lỗ ta sử dụng vòng tăng cứng nên xem như tính toán bề dày đối với nắp elip không lỗ > 50 ; k = 1-d/Dt = 0.Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn loại có gờ làm bằng thép không gỉ X18H10T  Dt=800mm Chiều cao gờ h=50 mm ht=195mm Chọn sơ Sđ =Sn =St=4mm Kiểm tra bền: 1/ . <0.125 (thỏa) 2/.>0.17(thỏa) Kiểm tra ứng suất thành ở áp suất thủy lực: Po=1.5P=1.5*0.174=0.261N/mm2  Chọn đáy có lỗ được tăng cứng k=1 =0,11258.106 N/m2  Vậy <(thỏa) 643ậy chọn S = 5mm 4.2.3.Chọn bích: 4.2.3.1. Bích nối đáy , nắp , thân thiết bị: Chọn bích liền ( không cổ)bằng thép để nối thiết bị . - Đường kính trong thiết bị: Dt = 1400mm - Đường kính ngoài của bích: D = 1540mm -Đường kính tâm bulong : Dbl=Db=1490mm -Đường kính mép vát : Dl=1460mm - Đường kính bu long : db = M20 -Số bu long : Z= 40 cái -Chiều cao bích :h=30 mm. Khối lượng bu long: 0,0 3 . 3,14 . 0,012 . 7850 = 0,0739 (Kg) là thích hợp Kiểm tra ứng suất cho phép  Lực tác dụng lên một bulông: qb=Q/Z Q: Giá trị lớn nhất giữa Q1 và Q2 Z: Số bulông Q1: Lực nén chiều trục sinh ra do xiết bulông, lực này khắc phục được tải trọng do áp suất trong thiết bị và áp suất phụ sinh ra ở trên đệm để giữ cho mối ghép được kín. Q1= Qa+Qk Qa: Lực do áp suất trong thiết bị gây ra Qa= Qk: Lực cần thiết để giữ độ kín trong đệm Qk= Dtb: Đường kính trung bình của đệm; đệm bít kín chọn: + Đường kính ngoài đệm Dn=D2= mm + Đường kính trong của đệm Dt = D4 = mm Dtb=  bo : Bề rộng tính toán của đệm bo=(0.5(0.8)b Với b: Bề rộng thực của đệm b = bd = 20 mm bo=0.8*20=16mm m: Hệ số áp suất riêng phụ thuộc vào vật liệu và loại đệm Chọn vật liệu đệm là paronit dày 3mm m=2 ; qo=10N/mm2 qo:áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng đệm dẻo Qk=837**3.14*16*2*10*0.174=14633.7N Q1=83101.356+14633.7=97735.1 N Q2==3.14*837*16*10=420508.8N Q=max (Q1;Q2)=420508.8N qb= Đường kính chân ren của bulông: dt=1.13 : Ứng suất cho phép của vật liệu làm bulông
Tài liệu liên quan