Bài giảng Cơ khí ứng dụng: Chương 6 - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Cơ khí ứng dụng: Chương 6 - Thiết bị vỏ mỏng" được biên soạn với các nội dung chính sau: Giới thiệu chung về thiết bị vỏ mỏng; Cấu tạo thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất trong; Thiết bị cơ khí vỏ dày; Tính toán vỏ thiết bị cơ khí;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết bài giảng tại đây!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ khí ứng dụng: Chương 6 - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội

CƠ KHÍ ỨNG DỤNG Khối lượng 3(3-1-0-6) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Bộ môn Máy và Thiết bị Công nghiệp Hóa chất
Chương 6 – THIẾT BỊ VỎ MỎNG
6.1 Giới thiệu chung 6.1.1 Phân loại thiết bị  Trong công nghiệp hoá chất, các thiết bị có thể phân thành 03 loại sau: - Theo bị vỏ mỏng chịu áp suất trong - Thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất ngoài - Thiết bị vỏ dày D  Tiêu chuẩn nhận biết thiết bị vỏ mỏng: d S < 0,1 D hoặc D/d < 1,1 Trong đó: S - Chiều dày vỏ thiết bị; S D - Đường kính ngoài của thiết bị; d - Đường kính trong của thiết bị;
Thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất trong
Thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất ngoài Thiết bị chân không Vỏ trong chịu áp suất ngoài
Thiết bị vỏ dày
Thiết bị vỏ dày
6.1.2 Cấu tạo thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất trong - Trong công nghiệp hoá chất, gần 70 % các loại thiết bị thuộc về thiết bị vỏ mỏng chịu áp suất trong, được chế tạo từ các tấm thép phẳng và hàn ghép với nhau. Cấu tạo gồm: a. Thân trụ b. Đáy và nắp (Bán cầu, chỏm cầu, ellipse, nón..) c. Các cửa và mặt bích
6.2 Tính toán vỏ thiết bị 6.2.1 Tính toán vỏ trụ  Bổ xung hệ số bền của mối hàn và độ dư chiều dày, thu được công thức tính bền thiết bị vỏ trụ thực tế như sau: p.D S C 2. . Trong đó: S - Độ dày vỏ thiết bị [cm]; p - áp suất làm việc [Kg/cm2 hoặc N/cm2]; D - Đường kính trung bình của vỏ [cm]; [] - ứng suất cho phép của vật liệu [Kg/cm2 hoặc N/cm2];  - Hệ số bền mối hàn [-]; C - Hệ số dư [cm];
 Để tiện lợi cho việc tính toán chiều dày thiết bị theo đường kính trong Dt hoặc đường kính ngoài thiết bị Dn, biến đổi (3-10) thu được: p.Dt S C 2. .  p p.Dn S C 2. .  p
 Để xác định giá trị của các tham số trong công thức trên cần căn cứ vào điều kiện chế tạo và làm việc cụ thể của thiết bị, với các lưu ý cơ bản sau: a) Nhiệt độ vỏ thiết bị: - Trong thiết bị đun nóng, nhiệt độ ttb tính toán lấy bằng nhiệt độ cực đại của lưu thể; - Trong thiết bị làm lạnh, nhiệt độ ttb lấy bằng nhiệt độ cực tiểu của lưu thể; - Với thiết bị được đốt nóng bằng nguồn nhiệt mà nhiệt độ có thể biến thiên trong một dải rộng, nên chọn nhiệt độ tính toán sao cho đảm bảo an toàn.
b) Áp suất bên trong thiết bị: - Đối với thiết bị chứa khí, áp suất tính toán p là áp suất làm việc danh nghĩa của thiết bị. - Nếu bên trong thiết bị chứa chất lỏng, áp suất tính toán p là áp suất làm việc danh nghĩa công với áp suất thuỷ tĩnh do cột chất lỏng ở vị trí tính toán. - Với chất lỏng dễ hóa hơi, áp suất tính toán lấy bằng áp suất hơi bão hòa lớn nhất của chất lỏng ở nhiệt độ làm việc cộng với áp suất thủy tĩnh ở vị trí tính toán.
c) Ứng suất cho phép của vật liệu:   B C B T B K A   0 0 (a) Vật liệu dẻo (b) Vật liệu ròn - Trong điều kiện nhiệt độ vừa phải, ứng cho phép được tính theo giới hạn bền []* = B /nB - Đối với thiết bị phải làm việc ở nhiệt độ cao, nhưng không quá 300°C, giới hạn bền và giới hạn chảy giảm nhanh, cần lấy giá trị nhỏ nhất trong hai giá trị ứng suất cho phép theo giới hạn bền và giới hạn chảy ở nhiệt độ tương ứng: []* = min(Tt /nT và nt /nn )
- Đối với thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao hơn 350°C, phải xét đến sự biến dạng dẻo rất chậm của thiết bị (10-7 mm/mm.h) và chấp nhận sự biến dạng vĩnh viễn cho phép là 1,5% với thép carbon và 1% với thép hợp kim. Ứng suất cho phép trong trường hợp này là: [] = []*. = min(Bt /nB ; Tt /nT và Dt /nTD) . K, T, B, D, n - giới hạn bền kéo, giới hạn chảy, giới hạn bền và giới hạn bền lâu và giới hạn trườn của vật liệu. nK, nT, nB, nD - Hệ số an toàn tương ứng với từng điều kiện của vật liệu (n  1)
 Hệ số an toàn với các vật liệu thông thường Thép carbon Kim loại màu Thủy tinh Gang Hệ số an và thép hợp kim và hợp kim thạch anh toàn Cán Đúc Cán Đúc Đúc nB 2,6 3,5 2,6 3,5 5~6 6~7 nT 1,5 2,0 1,5 2,0 nD 1,5 2,0 nn 1,1  Hệ số hiệu chỉnh  Đốt nóng trực tiếp Đốt nóng gián tiếp Loại I: Môi trường dễ cháy nổ, độc hại 0,65 0,70 và có người thao tác trực tiếp Loại II: Môi trường ít cháy nổ, độc hại, áp suất cao và có người thao tác trực 0,75 0,85 tiếp hoặc độc hại, cháy nổ nhưng không có công nhân trực tiếp Loại III: Môi trường không cháy nổ, độc 0,90 1,00 hại và ko có người thao tác trực tiếp
d) Hệ số bền mối hàn  - Hệ số bền mối hàn phụ thuộc kiểu mối hàn và phương pháp hàn. - Với vỏ có khoét nhiều lỗ đường kính d, khoảng cách giữa các lỗ t, hệ số  thay thế bằng ’ ’ = .(t-d)/t
e) Hệ số dư C: - Hệ số dư tổng được xác định theo: C = C1 + C2 +C3 + Hệ số dư ăn mòn C1 được xác đinh bằng tích số giữa tốc độ ăn mòn [cm/năm] và tuổi thọ thiết bị [năm]. + Hệ số dư bù vào dung sai do phương pháp gia công C2, có thể lấy C2 = 0,1cm nếu chiều dày vỏ S 2cm. + Hệ số dư bào mòn C3 , tuỳ theo điều kiện làm việc có vật liệu có khả năng mài mòn chảy qua. Nếu thiết bị có tấm lót, có thể bỏ qua C3.
(* ) Kiểm tra bền cho vỏ thiết bị  Thiết bị sau khi chế tạo phải được kiểm tra mối hàn bằng các phương pháp thử không phá hủy (NDT – siêu âm, thuốc thấm, chụp X quang…). Sau đó thiết bị được thử kín bằng khí nén hoặc N2 ở áp suất làm việc và thử bền ở áp suất thử thủy lực pt (pt > p).  TCVN 6154 : 1996 qui định áp suất thử thủ lực với thiết bị như sau: pt = 2.p (nếu áp suất làm việc p  5 atm) ; pt = 1,5.p (nếu áp suất làm việc > 5 atm), nhưng không nhỏ hơn 10 atm;
với thời gian duy trì áp lực 10 phút nếu S  50mm, bằng 20 phút nếu 50 mm < S  100mm, bằng 30 phút nếu S > 100mm hoặc bình gia công bằng phương pháp đúc hoặc nhiều lớp. * Trong công thức tính toán kiểm tra bền, chiều dày thiết bị phải được trừ hệ số dư C; * So sánh khối lượng riêng của môi chất và nước (khi thử thuỷ lực) để xác định tải trọng cực đại dùng trong tính toán.  Do thiết bị phải thử thủy lực ở áp suất lớn hơn áp suất làm việc, nên sau khi xác định chiều dày vỏ thiết bị cần tiến hành kiểm tra bền tại áp suất thử bền. Điều kiện bền là ứng suất sinh ra trong thiết bị không vượt quá 0,8 T20 C , hay: o  Dt   S  C   pt  20o C   T 2  S  C  . 1, 2