intTypePromotion=1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC " Thiết kế chưng cất hệ axetic nước hoạt động liên tục với năng suất 5m3/h có nồng độ"

Chia sẻ: Me Tran | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:47

0
108
lượt xem
30
download

ĐỒ ÁN MÔN HỌC " Thiết kế chưng cất hệ axetic nước hoạt động liên tục với năng suất 5m3/h có nồng độ"

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến ngành công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung, đó là ngành công nghiệp hóa học. Đặc biệt là ngành hóa chất cơ bản. Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: ĐỒ ÁN MÔN HỌC " Thiết kế chưng cất hệ axetic nước hoạt động liên tục với năng suất 5m3/h có nồng độ"

  1. ĐỒ ÁN MÔN HỌC Quá Trình và Thiết Bị SVTH NGUYỄN BÁ DUY GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ
  2. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ MỤC LỤC trang LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 3 II . GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU 4 III . CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ACID AXETIC– NƯỚC 6 CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I . CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 8 II . XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY 8 III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HỒN LƯU THÍCH HỢP 9 IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC – SỐ MÂM LÝ THUYẾT 9 V . XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ 10 CHƯƠNG III :TÍNH TỐN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP 12 II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM 15 III . TÍNH TỐN CƠ KHÍ CỦA THÁP 19 CHƯƠNG IV : TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT- THIẾT BỊ PHỤ I . CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT 27 II. TÍNH BẢO ÔN CỦA THIẾT BỊ 38 III . TÍNH TỐN BƠM NHẬP LIỆU 39 CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ I . TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ 45 II . KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH NGUYỄN BÁ DUY 2
  3. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ LỜI MỞ ĐẦU Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến ngành công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung, đó là ngành công nghiệp hóa học. Đặc biệt là ngành hóa chất cơ bản. Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ acid axetic- Nước là 2 cấu tử tan lẫn hồn tồn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho acid axetic. Nhiệm vụ của ĐAMH là thiết kế tháp chưng cất hệ acid axetic - Nước hoạt động liên tục với nâng suất nhập liệu : 5m3/h có nồng độ 8% mol acid axetic ,thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ 0.5% mol acid axetic với nồng độ dung dịch đáy acid axetic là 30%. Em chân thành cảm ơn các quí thầy cô bộ môn Máy & Thiết Bị, các bạn sinh viên đã giúp em hồn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hồn thành đồ án không thể không có sai sót, em rất mong quí thầy cô góp ý, chỉ dẫn. SVTH NGUYỄN BÁ DUY 3
  4. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN. I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT: 1 . Phương pháp chưng cất : Chưng cất là qua ùtrình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé(nhiệt độ sôi lớn) .Đối với hệ acid axetic - nước sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm nước và một ít acid axetic , ngược lại sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid axetic và một ít nước. Các phương pháp chưng cất: được phân loại theo: • Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao. Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. • Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) và liên tục. * Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp này đuợc sử dụng trong các trường hợp sau: + Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau. + Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. + Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. + Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. * Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trình được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn. • Phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước: thường được áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước . Vậy: đối với hệ acid axetic – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường. SVTH NGUYỄN BÁ DUY 4
  5. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ 2 . Thiết bị chưng cất: Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều này phụ thuộc vào độ phân tán của lưu chất này vaò lưu chất kia . Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất thường được ứng dụng trong công nghiệp lọc hố dầu. Kích thước của tháp : đường kính tháp và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. • Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có: * Tháp mâm chóp : trên mâm có chóp dạng tròn hay một dạng khác,có rãnh xung quanh để pha khí đi qua va ống chảy chuyền có hình tron * Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính 3-12mm được bố trí trên các đỉnh tam giác,bước lổ bằng 2,5 đến 5 lần đường kính • Tháp chêm(tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. • So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp : Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lo.ã Tháp mâm chóp. Ưu Đơn giản. Hiệu suất tương đối Hiệu suất điểm: Trở lực cao. cao. thấp. Hoạt động khá ổn định. Hoạt động ổn Làm việc với chất lỏng định. bẩn. Nhược Hiệu suất Trở lực khá cao. Cấu tạo phức điểm: thấp Yêu cầu lắp đặt khắt tạp. Thiết bị khe -> lắp đĩa thật phẳng Không làm nặng. việc với chất lỏng Độ ổn định bẩn. kém. Trở lực lớn. Nhận xét: tháp mâm xuyên lỗ là trạng thái trung gian giữa tháp chêm và tháp mâm chóp. Nên ta chọn tháp chưng cất là tháp mâm xuyên lỗ. Vậy: Chưng cất hệ acid axetic - Nước ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động liên tục ở áp suất thường, cấp nhiệt gián tiếp ở đáy tháp. II . GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU : Nguyên liệu là hỗn hợp acid axetic - Nước. 1 . Acid acetic: Axit acetic là chất lỏng không màu , có mùi thơm đặc trưng , vị chua . Khối lượng riêng của axit acetic ở 20oC là 1,0498 kg/cm3 ,nhiệt độ sôi ở áp suất thường là 118oC , tan vô hạn trong nước.Dung dịch axít acetic 2-15% được dùng làm giấm. Nhân dân ta thường làm giấm ăn bằng cách lên men nước mía, nước mật, chuối chín … Các chất đường trong mía, chuối lên men thành rượu rồi thành giấm. Điều kiện thuận lợi cho sự lên men giấm là nhiệt độ từ 25 đến 50oC và men giấm phải được tiếp xúc với không khí. SVTH NGUYỄN BÁ DUY 5
  6. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ * Ứng dụng : Nó là nguyên liệu dùng để sản suất nhiều mặt hàng khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: công nghiệp nặng, y tế và dược, quốc phòng, giao thông vận tải, dệt, chế biến gỗ và nông nghiệp.Từ đó ta có thể điều chế 1 số dược phẩm, phẩm nhuộm, thuốc trừ cỏ, sợi nhân tao, chất dẻo, dung môi … 2 . Nước: Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt. Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau: Khối lượng phân tử : 18 g / mol Khối lượng riêng d40 c : 1 g / ml 0 Nhiệt độ nóng chảy : 0C Nhiệt độ sôi : 1000 C Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước biển) và rất cần thiết cho sự sống. Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hồ tan nhiều chất và là dung môi rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học. 3 . Hỗn hợp Acid acetic – Nước: Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Acid acetic - Nước ở 760 mmHg: x(%phân mol) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y(%phân mol) 0 9.2 16.7 30.3 42.5 53 62.6 71.6 79.5 86.4 93 100 t(oC) 118.4 115.4 113.8 110.1 107.5 105.8 104.4 103.3 102.1 101.3 100.6 100 III. CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ACID ACETIC – NƯỚC: * Sơ đồ qui trình công nghệ chưng cất hệ Acid acetic – nước: SVTH NGUYỄN BÁ DUY 6
  7. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Chú thích các kí hiệu trong qui trình: 1 . Bồn chứa nguyên liệu. 2 . Bơm. 3 . Bồn cao vị. 4 . Lưu lượng kế. 5 . Thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy. 6 . Thiết bị gia nhiệt nhập liệu. 7 . Bẩy hơi. 8 . Tháp chưng cất. 9 . Nhiệt kế. 10 . Aùp kế. 11 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 12 . Nồi đun. 13 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh. 14 . Bồn chứa sản phẩm đáy. 15 . Bộ phận phân dòng. * Thuyết minh qui trình công nghệ: Hỗn hợp acid acetic – nước nhiệt độ khoảng 280C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Từ đó được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt (5) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ). Sau đó, hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt(6)ù, hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (8) ở đĩa nhập liệu. Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy xuống. Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp SVTH NGUYỄN BÁ DUY 7
  8. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi.Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếm nhiều nhất . Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (11) và được ngưng tụ hồn tồn. Một phần chất lỏng ngưng tụ được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị (5) rồi vào bồn chứa sản phẩm đỉnh (13). Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ đựơc hồn lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỉ số hồn lưu tối ưu. Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là các cấu tử khó bay hơi acid acetic . Dung dịch lỏng đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (12). Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được đưa vào bồn chứa sản phẩm đáy . CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT . I . CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : • Năng suất nhập liệu: ( x =x1*M1/(x1*M1+(1-x1)*M2)=0.92*18/(0.92*18+0.08*60)=0.775 1/ ρ tb = x /ρ n + (1 − x) / ρ a =0.775/ +(1- 3 0.775)/1039.6, ρ tb =1005.17kg/m ) GF=QF* ρ tb =5*1005.17=5025.86(kg/h). • Nồng độ nhập liệu : 8% mol acid axetic (xF=0.92) • Nồng độ sản phẩm đỉnh : 0.5% mol acid axetic( xD=0.995) • Nồng độ sản phẩm đáy : 30% mol acid axetic.(xW=0.7) • Khối lượng phân tử của acid axetic và nước : MA =60 kg/kmol , MN =18 kg/kmol . • Chọn : + Nhiệt độ nhập liệu : t’F =28oC . + Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội : t’D =35oC . + Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt : t’W = 35oC . +Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi . • Các kí hiệu : + GF , F : suất lượng nhập liệu tính theo Kg/h , Kmol/h . + GD , D : suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo Kg/h , Kmol/h . + GW ,W : suất lượng sản phẩm đáy tính theo Kg/h , Kmol/h . + xi , xi : phân mol , phân khối lượng của cấu tử i . II . XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY : • Cân bằng vật chất cho tồn tháp : F=D+W (II.1) • Cân bằng cấu tử : F.xF = D.xD + W.xW (II.2) Với : Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu : MF = 18.x F + (1 − x F ).60 = 21.36 (Kg/Kmol). SVTH NGUYỄN BÁ DUY 8
  9. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ GF 5025.86 F= = =235.29 (Kmol/h) MF 21.36 Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy : MW = 18.xW + (1 − xW ).60 = 30.6 (Kg/Kmol). Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đỉnh : MD = 18.x D + (1 − x D ).60 =18.21 (Kg/Kmol). Giải 2 phương trình (II.1),(II.2)ta có : D =175.47 (Kmol/h) W = 59.819 (Kmol/h) III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HỒN LƯU THÍCH HỢP: 1 . Tỉ số hồn lưu tối thiểu: Tỉ số hồn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vô cực .Do đó ,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu ,nước và bơm…) là tối thiểu . Rmin= x − y* D F = 0.995 − 0.945 =2 y* − x F F 0.945 − 0.92 Tỉ số hồn lưu thích hợp:RX=1.3Rmin+0.3=2.9 IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆCSỐ MÂM LÝ THUYẾT: 1 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất : R. x 2,9 0,995 y= .x + D = .x + R +1 R +1 2,9 + 1 2,9 + 1 =0,7436.x + 0.2551 2 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng : R+ f f −1 2,9 + 1.341 1.341 − 1 y= .x + .xW = .x + .0.7 R +1 R +1 2,9 + 1 2,9 + 1 = 1.087x + 0.0612 F 235.29 Với : f = = = 1.341 : chỉ số nhập liệu . D 175.47 3 . Số mâm lý thuyết : Đồ thị xác định số mâm lý thuyết SVTH NGUYỄN BÁ DUY 9
  10. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ số mâm lý thuyết là Nlt = 27mâm .20 mâm cất,6 mâm chưng,1 mâm nhập liệu V . XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ: Số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình : N lt N tt = (st2/170) η tb trong đó: ηtb : hiệu suất trung bình của đĩa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối và độ nhớt của hỗn hợp lỏng : η = f(α,μ). Ntt : số mâm thực tế. Nlt : số mâm lý thuyết. • Xác định hiệu suất trung bình của tháp ηtb : + Độ bay tương đối của cấu tử dễ bay hơi : y* 1 − x α= 1 − y* x Với : x :phân mol của nước trong pha lỏng . y* : phân mol của nước trong pha hơi cân bằng với pha lỏng. Lg hh =x1lg + x2lg tài liệu [4(tập 1) – trang 84] * Tại vị trí nhập liệu : xF = 0.92 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*F = 0.945 tF = 100.52 oC y* F 1 − x F 0.945 1 − 0.92 + αF = = . = 1.494 1− y F xF * 1 − 0.945 0.92 + tF = 100.52 oC , a = 0.46.10-3 Ns/m2 ; n=0.284.10-3 Ns/m2(t2/91,92) -3 2 F =0.443.10 (N.s/m ) =0,443 (cP) Suy ra : F . F = 1.494*0.443 =0.662 Tra tài liệu tham khảo [(tập 2) – trang 171] : F = 0.55 SVTH NGUYỄN BÁ DUY 10
  11. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ * Tại vị trí mâm đáy : xW = 0.7 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*W = 0.795 tW = 102.1 oC y *W 1 − x W 0.795 1 − 0.7 + αW = = . = 1.662 1− y W xW * 1 − 0.795 0.7 + và tW =102.1oC, a = 0.46.10-3 Ns/m2 ; n=0.284.10-3 Ns/m2 -3 2 W =0.443.10 (N.s/m ) =0,443 (cP) Suy ra : W . W = 1.662*0.443 = 0.736 Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 171] : W = 0.53 *Tại vị trí mâm đỉnh : xD = 0.995 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*D = 0.997 tD = 100.22 oC y* D 1 − x D 0.997 1 − 0.995 + αD = = . = 1.67 1− y D xD * 1 − 0.997 0.995 + tD = 100.22oC , , a = 0.46.10-3 Ns/m2 ; n=0.284.10-3 Ns/m2 -3 2 D =0.443.10 (N.s/m ) =0,443 (cP) Suy ra : D . D = 1.67*0.443 = 0.74 Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 171] : D = 0.53 Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp : η F + ηW + η D 0.53 + 0.53 + 0.55 tb = = = 0.537 3 3 • Số mâm thực tế của tháp Ntt : 27 N tt = =50.28 mâm 0.537 Vậy chọn Ntt = 50 mâm 37 mâm cất,12 mâm chưng 1 mam nhập liệu SVTH NGUYỄN BÁ DUY 11
  12. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ CHƯƠNG III :TÍNH TỐN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT . I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP :(Dt) 4Vtb g tb Dt = = 0,0188 (m)(t2 tr181) π.3600.ω tb ( ρ y .ω y ) tb Vtb :lượng hơi trung bình đi trong tháp (m3/h). ωtb :tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s). gtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h). Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau.Do đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau . 1. Đường kính đoạn cất : a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp : g d + g1 g tb = (Kg/h) 2 gd : lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (Kg/h). g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h). • Xác định gd : gd = D.(R+1) =175.47(2,9+1) = 684.333 (Kmol/h) = 12404.22(Kg/h) (Vì MthD =18.yD+(1-yD).60 = 18.126(Kg/Kmol). • Xác định g1 : Từ hệ phương trình : ⎧ g1 = G1 + D ⎪ ⎨ g1 . y1 = G1 .x1 + D.x D (III.1) ⎪ g .r = g .r ⎩ 1 1 d d Với : G1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất . r1 : ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất rd : ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp . * Tính r1 : t1 = tF = 100.52oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ta có : Aån nhiệt hố hơi của nước : rN1 = 40512.96 (KJ/kmol) . Aån nhiệt hố hơi của acid : ra1 = 24195.24 (KJ/kmol) . Suy ra : r1 = rN1.y1 + (1-y1).ra1 = 24195.24 + 16317.72y1 (KJ/kmol) * Tính rd : tD = 100.22oC , tra tài liệu tham khảo IV (tập 1) ta có : Aån nhiệt hố hơi của nước : rNd = 40512.96 (KJ/kmol) . Aån nhiệt hố hơi của acid : rad = 24195.24(KJ/kmol) . Suy ra : rd = rNd.yD + (1-yD).rad =40512.96*0.997 + (1- 0.997)*24195.24 = 40464 (KJ/kmol) SVTH NGUYỄN BÁ DUY 12
  13. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ * x1 = xF = 0.92 Giải hệ (III.1) , ta được : G1 = 525.316 (Kmol/h) y1 = 0.939 (phân mol ) _ M1 =20.1 g1 = 700.786 (Kmol/h) = 14085.799(Kg/h) 14085.799 + 12404.22 Vậy : gtb = =13245.01(Kg/h) 2 b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền : ρ ω gh = 0,05. xtb ρ ytb Với : xtb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m3) . 3 ytb : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m ) . • Xác định ytb : ρ ytb = [ ytb .18 + (1 − y tb ).60].273 22,4.(t tb + 273) y1 + y D 0.939 + 0.997 Với: + Nồng độ phân mol trung bình : ytb = = =0.968 2 2 t +t 100.52 + 100.22 + Nhiệt độ trung bình đoạn cất : ttb = F D = =100.37oC 2 2 Suy ra : ytb =0.631 (Kg/m3). • Xác định xtb : xF + xD 0.92 + 0995 Nồng độ phân mol trung bình : xtb = = = 0.4577 2 2 18.xtb Suy ra : xtb = 18.xtb + (1 − xtb ).60 ttb = 100.37oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có : 3 3 a=958kg/m n =958 kg/m 1/ ρ tb = x /ρ n + (1 − x) / ρ a 3 xtb = 958 (Kg/m ) 958 Suy ra : ω gh = 0,05. =1.948 (m/s) 0.631 Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : ω h = 0,8.ω gh = 0,8.1.948 = 1.559 (m/s) Vậy :đường kính đoạn cất : 13245.01 Dcất = 0,0188. =2.181 (m). 1.559 * 0.631 2. Đường kính đoạn chưng : a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp : SVTH NGUYỄN BÁ DUY 13
  14. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ g , n + g ,1 g , tb = (Kg/h) 2 g’n : lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (Kg/h). g’1 : lượng hơi đi vào đoạn chưng (Kg/h). • Xác định g’n : g’n = g1 =700.786 (Kmol/h) = 14085.799(Kg/h) • Xác định g’1 : Từ hệ phương trình : ⎧G '1 = g '1 + W ⎪ ' ⎨G 1 .x'1 = g 1 . yW + W .xW ' (III.2) ⎪ g ' .r ' = g ' .r ' = g .r ⎩ 1 1 n n 1 1 Với : G’1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng . r’1 : ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng. * Tính r’1 : xW =0.7 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : yW =0.795 Suy ra :Mtbg’ =18.yW +(1-yW).60=26.61 (Kg/kmol) t’1 = tW = 102.1oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có : Aån nhiệt hố hơi của nước : r’N1 = 40512.96 (KJ/kmol) . Aån nhiệt hố hơi của rượu : r’R1 =24195.24 (KJ/kmol) . Suy ra : r’1 = r’N1.yW + (1-yW).r’R1 = 37167.83 (KJ/kmol) * Tính r1: r1 = rN1.y1 + (1-y1).ra1 = 24195.24 + 16317.72y1 =39517.579(KJ/kmol) * W = 59.819 (Kmol/h) Giải hệ (III.2) , ta được : x’1 =0.788_ MtbG’ =26.9 G’1 =804.91 (Kmol/h) g’1 = 745.09 (Kmol/h) = 20042.921(Kg/h) 20042.921 + 14085.799 Vậy : g’tb = =17064.36 (Kg/h) 2 b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền : ρ ' xtb ω ' gh = 0,05. ρ ' ytb Với : 'xtb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m3) . 'ytb : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m3) . • Xác định ’ytb : ρ ' ytb = [ y'tb .18 + (1 − y'tb ).60].273 22,4.(t 'tb +273) Với: + Nồng độ phân mol trung bình : y1 + yW 0.939 + 0.795 y’tb = = =0.867 2 2 t F + tW 100.52 + 102.1 + Nhiệt độ trung bình đoạn chưng :t’tb= = =101.31oC 2 2 Suy ra : ’ytb =0.768 (Kg/m3). • Xác định ’xtb : x F + xW 0.92 + 0.7 Nồng độ phân mol trung bình : x’tb = = =0.81 2 2 SVTH NGUYỄN BÁ DUY 14
  15. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ 18.x' tb Suy ra : x' tb = =0.5612 18.x'tb +(1 − x' tb ).60 t’tb = 101.31oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có : Khối lượng riêng của nước : ’N = 958(Kg/m3) Khối lượng riêng của rượu : ’a = 958(Kg/m3) −1 ⎛ x' 1 − x'tb ⎞ Suy ra : ’xtb = ⎜ tb + ⎜ ρ' ⎟ =958 (Kg/m3) ⎝ R ρ'N ⎟ ⎠ 958 Suy ra : ω ' gh = 0,05. =1.766 (m/s) 0,768 Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : ω ' h = 0,8.ω ' gh = 0.8*1.766= 1.413 (m/s) Vậy :đường kính đoạn cất : 17064.36 Dchưng= 0,0188. =2.36 (m). 0.768 * 1.413 Kết luận : hai đường kính đoạn cất và đoạn chưng không chênh lệch nhau quá lớn nên ta chọn đường kính của tồn tháp là : Dt = 2.2(m). Khi đó tốc độ làm việc thực ở : 0,0188 2.g tb 0,0188 2.13245.01 + Phần cất : ωlv = = = 1.533(m/s). Dt .ρ ytb 2 2.2 2.0.631 0,0188 2.g 'tb 0,0188 2.17064.36 + Phần chưng :ω’lv = = = 1.623(m/s). Dt .ρ ' ytb 2 2.2 2.0,768 II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM : 1 . Cấu tạo mâm lỗ : Chọn : + Đường kính lỗ : dl = 8 (mm). + Tổng diện tích lỗ bằng 10% diện tích mâm. + Khoảng cách giữa hai tâm lỗ bằng 3 lần đường kính lỗ (bố trí lỗ theo tam giác đều ). + Tỷ lệ bề dày mâm và đường kính lỗ là 6/10 . + Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm . Số lỗ trên 1 mâm : 2 2 10%.S mâm ⎛D ⎞ ⎛ 2.2 ⎞ N= = 0.1.⎜ t ⎜d ⎟ = 0.1.⎜ ⎟ ⎟ =7562.5 lỗ. S lo ⎝ l ⎠ ⎝ 0,008 ⎠ 2 . Độ giảm áp của pha khí qua một mâm : Độ giảm áp tổng cộng của pha khí (tính bằng mm.chất lỏng ) là tổng các độ giảm áp của pha khí qua mâm khô và các độ giảm áp do pha lỏng : htl = hk + hl + hR (mm.chất lỏng) Với : + hk :độ giảm áp qua mâm khô (mm.chất lỏng). + hl : độ giảm áp do chiều cao lớp chất lỏng trên mâm(mm.chất lỏng). +hR : độ giảm áp do sức căng bề mặt (mm.chất lỏng). SVTH NGUYỄN BÁ DUY 15
  16. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Trong tháp mâm xuyên lỗ ,gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm Δ là không đáng kể nên có thể bỏ qua . a . Độ giảm áp qua mâm khô : Độ giảm áp của pha khí qua mâm khô được tính dựa trên cơ sở tổn thất áp suất do dòng chảy đột thu , đột mở và do ma sát khi pha khí chuyển động qua lỗ. ⎛ v 2 ⎞ ⎛ ρG ⎞ ⎛u 2 ⎞ ρ hk = ⎜ o 2 ⎟.⎜ ⎜ C ⎟ ⎜ 2.g .ρ ⎟ ⎟ = 51,0.⎜ o 2 ⎟. G (mm.chất lỏng) ⎜C ⎟ ρ ⎝ o ⎠⎝ L ⎠ ⎝ o ⎠ L Với : + uo :vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s). + G : khối lượng riêng của pha hơi (Kg/m3). + L : khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m3). + Co :hệ số orifice ,phụ thuộc vào tỷ số tổng diện tích lỗ với diện tích mâm và tỷ số giữa bề dày mâm với đường kính lỗ. Ta có : ∑ S lo =0.1và δ mâm =0,6 .Tra tài liệu tham khảo [1 – trang 111] : Co = 0,7 S mâm d lo • Đối với mâm ở phần cất : ω 1.533 + Vận tốc pha hơi qua lỗ : uo = lv = =15.33 (m/s). 10% 0 .1 + Khối lượng riêng của pha hơi : G = ρytb = 0.631 (Kg/m3). + Khối lượng riêng của pha lỏng : L = ρxtb = 958 (Kg/m3). Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần cất : ⎛ 15.33 2 ⎞ 0.631 hk = 51.⎜ ⎜ 0 .7 2 ⎟. ⎟ 958 =16.11(mm.chất lỏng). ⎝ ⎠ • Đối với mâm ở phần chưng : ω' 1.623 + Vận tốc pha hơi qua lỗ : u’o = lv = =16.23 (m/s). 10% 0 .1 + Khối lượng riêng của pha hơi : ’G = ρ’ytb = 0.768 (Kg/m3). + Khối lượng riêng của pha lỏng : ’L = ρ’xtb = 958 (Kg/m3). Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần chưng : ⎛ 16.23 2 ⎞ 0.768 h' k = 51.⎜ ⎜ 0,7 2 ⎟. ⎟ 958 = 21.98 (mm.chất lỏng). ⎝ ⎠ b . Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm : Phương pháp đơn giản để ước tính độ giảm áp của pha hơi qua mâm do lớp chất lỏng trên mâm hl là từ chiều cao gờ chảy tràn hw , chiều cao tính tốn của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn how và hệ số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm β : hl = β.( hw + how ) , (mm.chất lỏng) Chọn : + Hệ số hiệu chỉnh : β = 0,6 + Chiều cao gờ chảy tràn : hw = 50 (mm) Chiều cao tính tốn của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn được tính từ phương trình Francis với gờ chảy tràn phẳng : 2 ⎛q ⎞ 3 how = 43.4.⎜ L ⎟ ⎜L ⎟ , (mm.chất lỏng) ⎝ w⎠ Với : + qL : lưu lượng của chất lỏng (m3/ph). SVTH NGUYỄN BÁ DUY 16
  17. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ + Lw :chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m). • Xác định Lw : Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm , nên ta có phương trình sau : π .n o − sin n o = 0,2.π 180 o Với : no :góc ở tâm chắn bởi chiều dài đoạn Lw . Dùng phương pháp lặp ta được : no = 93o12’22” Suy ra : Lw = Dt . sin(no/2) = 1.6 (m). • Xác định qL : R.D.M tb 2.9.175.47.19.785 • Phần cất : q L = = = 0.175 (m3/ph).(T10/285) 60.ρ xtb 60.958 • Với: Mtb=0.9575*18+(1-.9575)*60=19.785 2 ⎛ 0.175 ⎞ 3 Suy ra : how = 43.4.⎜ ⎟ = 9.926 (mm). ⎝ 1 .6 ⎠ Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là: hl = 0.6.(50+9.926) = 35.956 (mm.chất lỏng). (G * R + G F ).M tb 774.153 * 25.98 • Phần chưng : q' L = D = =0.336 (m3/ph). 60.ρ ' xtb 60.958 • Với:Mtb=0.81*18+(1-0.81)*60=25.98 2 ⎛ 0.336 ⎞ 3 Suy ra : h' ow = 43.4.⎜ ⎟ = 15.333 (mm). ⎝ 1 .6 ⎠ Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần chưng : h’l = 0.6.(50+15.333) = 39.2 (mm.chất lỏng). c . Độ giảm áp do sức căng bề mặt : Độ giảm áp do sức căng bề mặt được xác định theo biểu thức : σ hR = 625.54. , (mm.chất lỏng) ρ L .d l Với : + σ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm). + ρL : khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m3). • Phần cất : * Khối lượng riêng của pha lỏng : L = ρxtb = 958 (Kg/m3). * ttb = 100.37oC ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có : + Sức căng bề mặt của nước : σN = 58.9 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của acid : σa = 19.8 (dyn/cm). Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần cất : σ .σ σ = N a = 14.819 (dyn/cm). σ N +σa Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần cất là : 14.849.10 −3 hR = 625.54. = 1.212 (mm.chất lỏng). 958.0.008 • Phần chưng : SVTH NGUYỄN BÁ DUY 17
  18. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ * Khối lượng riêng của pha lỏng : ’L = ρ’xtb = 958 (Kg/m3). * t’tb = 101.31oC ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có : + Sức căng bề mặt của nước : σ’N = 58.9 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của acid : σ’a = 19.8 (dyn/cm). Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần chưng : σ ' .σ ' σ ' = N a = 14.819 (dyn/cm). σ ' N +σ ' a Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là : 14.849.10 −3 h' R = 625.54. = 1.212 (mm.chất lỏng). 958.0.008 Tóm lại : Độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở : + Phần cất : htl = 16.11+35.956+1.212 = 53.278 (mm.chất lỏng). hay htl = 53.278 . 10-3 . 9.81 . 958 = 500.71 (N/m2). + Phần chưng : h’tl = 21.98+39.2+1.212 = 62.392 (mm.chất lỏng). hay h’tl = 62.392 . 10-3 . 9.81 . 958 = 586.36 (N/m2). Suy ra :Tổng trở lực của tồn tháp hay độ giảm áp tổng cộng của tồn tháp là :(xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở phần chưng ) ∑htl = 37. htl + 13. h’tl = 37 . 500.71+13 .586.36 =26148.95 (N/m2). 3 . Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động : Chọn khoảng cách giữa hai mâm là hmâm =0.4 (m). Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức : hd = hw + how + htl + hd’ , (mm.chất lỏng) Với : hd’ : tổn thất thuỷ lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm, được xác định theo biểu thức sau : 2 ⎛ QL ⎞ hd ' = 0.128.⎜ ⎜ 100.S ⎟ ⎟ , (mm.chất lỏng) ⎝ d ⎠ trong đó : + QL : lưu lượng của chất lỏng (m3/h). + Sd : tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm, khi đó : Sd = 0.8 . Smâm = 0.8 . π.1.12 =2.76 (m2) • Phần cất : QL = 60.qL = 60 . 0.175 =10.5 (m3/h). 2 ⎛ 10.5 ⎞ Suy ra : hd ' = 0.128.⎜ ⎟ = 0.00018 (mm.chất lỏng). ⎝ 100.2.76 ⎠ Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần cất : hd =50+9.926+53.278+0.00018 =113.204 (mm.chất lỏng). hmâm 400 Kiểm tra : hd = 113.204 < = = 200 (mm) : đảm bảo khi hoạt động các 2 2 mâm ở phần cất sẽ không bị ngập lụt. • Phần chưng : Q’L = 60.q’L = 60 .0.336 = 20.16 (m3/h). 2 ⎛ 20.16 ⎞ Suy ra : h' d ' = 0.128.⎜ ⎟ = 0.00068 (mm.chất lỏng). ⎝ 100.2.76 ⎠ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 18
  19. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần chưng : h’d =50+15.333+62.392+0,00068 =127.726 (mm.chất lỏng). hmâm 400 Kiểm tra : h’d = 127.726 < = = 200 (mm) : đảm bảo khi hoạt động các 2 2 mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt. Vậy : khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt. Chiều cao của thân tháp :Hthân =Ntt .(hmâm+δmâm ) + 0,8 =50.(0.4+0.0064) +0,8 =21.12(m). Chiều cao của đáy và nắp : Hđ = Hn =ht +hgờ =0.55+0.025=0.575(m). (Xem ở phần (III.2) : Đáy và Nắp thiết bị ). Chiều cao của tháp : H = Hthân + Hđ + Hn = 21.695(m). III . TÍNH TỐN CƠ KHÍ CỦA THÁP : 1 . Bề dày thân tháp : Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn giáp mối (phương pháp hồ quang ). Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của acid đối với thiết bị, ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T. • Aùp suất tính tốn : Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chọn áp suất tính tốn : Ptt =Pcl + ∑htl , (N/mm2) Với : Pcl : áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy (N/mm2). Chọn áp suất tính tốn sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà vẫn an tồn nên : ρ + ρ ' xtb Pcl = ρx .g.H = xtb .g.H=958. 9.81 . 21.695 2 2 =203889.18 (N/m ). Suy ra : Ptt = 203889.18 + 26148.95 =230038.12 (N/m2) ~0.23(N/mm2). • Nhiệt độ tính tốn : Chọn nhiệt độ tính tốn : ttt = tđáy = 102.1oC . Tra tài liệu tham khảo [5], ứng suất tiêu chuẩn đối với thép X18H10T : [σ]* = 142 (N/mm2).(t22) Đối với acid hệ số hiệu chỉnh : η = 1 Vậy : ứng suất cho phép : [σ] = η.[σ]* = 142 (N/mm2). • Xác định bề dày thân chịu áp suất trong : Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay nên hệ số bền mối hàn : ϕh = 0,95 Xét tỷ số : [σ ] .ϕ = 142 .0.95 =586.52 > 25,do đó, bề dày tính tốn của thân được h Ptt 0.23 tính theo công thức sau : Dt .Ptt 2200.0.23 S 't = = =1.87 (mm). 2.[σ ].ϕ h 2.142.0,95 Suy ra : bề dày thực của thân : St = S’t + C ,(mm). SVTH NGUYỄN BÁ DUY 19
  20. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Trong đó : C :hệ số bổ sung bề dày, C = Ca + Cb + Cc + Co Với : + Ca : hệ số bổ sung do ăn mòn hố học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mòn của chất lỏng. Chọn tốc độ ăn mòn của acid là 0,1 (mm/năm),thiết bị hoạt động trong 20 năm, do đó Ca = 2 mm. +Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn Cb = 0. +Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn Cc = 0. +Co : hệ số bổ sung qui tròn, chọn Co =1 (mm). Suy ra : C = 2 + 0 + 0 + 1 = 3 (mm). Vậy : St = 1.87 + 3 = 4.87 (mm). * Kiểm tra công thức tính tốn với St = 4.87 (mm) : S t − C a 4.87 − 2 = = 0.0013< 0,1 : đúng. Dt 2200 * Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép : 2.[σ ].ϕ h .(S t − C a ) 2.142.0.95.(5.215 − 2 ) [Ptt ] = = =0.394 > Ptt : đúng. Dt + (S t − C a ) 2200 + (5.215 − 2 ) Vậy : Bề dày thực của thân là St = 4.87 (mm). Chọn bề dày St=5mm 2 . Đáy và nắp thiết bị : Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T. Nhận thấy: công thức tính tốn bề dày thân, đáy và nắp chịu áp suất trong là như nhau. Nên chọn bề dày của đáy và nắp là Sđ = Sn = 5(mm). Các kích thước của đáy và nắp ellipise tiêu chuẩn, có gờ(tài liệu tham khảo [4(tập 2)]: + Đường kính trong: Dt = 2200 (mm). + ht =550(mm). + Chiều cao gờ: hgờ = h = 25 (mm). +Diện tích bề mặt trong: Sđáy = 4.48 (m2). 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 phận khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng: + Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình. + Bích tự do: chủ yếu 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 không cổ. SVTH NGUYỄN BÁ DUY 20
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2