Đồ án Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều

’ = ti’ + D’i’ + D’’i ‘ (8b) Dthii = ti - tsitbdd (8c) Tổng hiệu nhiệt độ hữu ích: åDhi = Dthi1 + Dthi2 (9) 2.1.2.5. Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi -Nếu x C = 4190 (1 – x) (4.10-[3]) (10) x > 20% => C = 4190(1-x) +C1 x (4.11-[3]) (11) Xem thành phần đường trong sơri chủ yếu dạng C12H22O11 nên: 2.1.2.6 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Theo T181-[3] - Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau : W1 , i1 W2 , i2 Qxq1 Qxq2 D , i Gd,Cd,td (Gd – W1)C1t1 (Gd – W)C2t2 D , Cng1 , q1 W1 , Cng2 , q2 Phương trình cân bằng năng lượng: wD.c.u + D(1-w).i”D +Gd.cd. td = W.i” +Gc.cc. tc + D.c.q+ Qtt+ Qcd (4.4-[3]) (12) Mà: w = 0.5% ; i”D- c.u =rD Qtt =0.05 QD ; Qcd =0 ; QD=D.rD => 0.9 D.rD = W.i” +Gc.cc. tc - Gd.cd. td => Nồi 1: 0.9 D1.rD1 = W1.i”1 +Gc1.cc1. tc1 - Gd1.cd1. td1 Nồi 2: 0.9 .D2. rD2 = W2.i”2 +Gc2.cc2. tc2 - Gd2.cd2. td2 Ma ø: W1=D2; Gc1=Gd1; W1+W2=W, i= c.t.10-3 => (13) W2 = W – W1 (14) Với: (15) - Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi: (III.15-[1]) (16) - Lượng hơi đốt tiêu tốn chung: (17) Kết quả: Bảng 2.1: Bảng thông số và kết quả sơ bộ pha hơi và pha lỏng Với m=1.1, a=2 TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú (CTTT) Nồi 1 Nồi 2 Chênh lệch áp suất DP at 2.53 1.26 Theo [1] Hơi thứ Suâùt lượng W kg/h 1222.22 1111.11 (4) Aùp suất PW at 1.47 0.21 Nhiệt độ tW 0C 110.1 60.7 Bảng 57-[3] theo Pw Entanpi iW kJ/kg 2696.5 2609.59 Aån nhiệt ngưng tụ rW kJ/kg 2233.5 2355.26 Hơi đốt Nhiệtđộ tD 0C 142.9 109.1 Aùp suất PD at 4 1.42 Bảng 57-[3] theo tD Aån nhiệt ngưng tụ rD kJ/kg 2141 2223.7 Entanpi iD kJ/kg 2744 2702.35 Suất luượng Dung dịch vào Gđ kg/h 3000 1777.78 Dung dịch ra Gc kg/h 1777.78 666.67 Nồng độ Dung dịch vào xđ 0.1 0.169 (6) Dung dịch ra xc 0.169 0.45 (6) Trung bình 0.134 0.31 Độ tăng phí điểm 1at Dung dịch vào ’ođ 0C 0.1 0.338 Bảng III.1-[5] theo x và tw Dung dịch ra ’oc 0C 0.338 1.3 Trung bình 0C 0.219 0.819 Bảng 2.2.Bảng kết quả tính toán cân bằng vật chất và năng lượng TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Nồi 1 Nồi 2 Độ tăng phí điểm Dung dịch vào ’ođ 0C 0.106 0.259 (7) Dung dịch ra ’oc 0C 0.18 0.996 Trung bình 0C 0.143 0.63 Nhiệt độ sôi Dung dịch vào tđ 0C 110.206 61 (8a,b) Dung dịch ra tc 0C 110.28 61.6 Trung bình 0C 110.24 61.3 Nhiệt dung riêng Dung dịch vào Cđ kJ/kg.độ 3771 3481.9 (10),(11) Dung dịch ra Cc kJ/kg.độ 3481.9 3373.6 Trung bình kJ/kg.độ 3628.54 3627.58 Entanpi Dung dịch vào iđ kJ/kg 415.6 212.4 (15) Dung dịch ra ic kJ/kg 384 215.76 Trung bình kJ/kg Suất lượng hơi thứ W kg/h 1268.98 1064.35 (13),(14) Sai số W 3.7% 4.2% (2) Kiểm tra điều kiện đạt đạt Suất lượng hơi đốt D kg/h 1473.72 2696.5 (17) Chênh lệch nhiệt độ hữu ích th 0C 32.66 48.4 (8c) Nhiệt lượng có ích Q kJ/h 2395.2 2379.89 2.2. KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Mục đích : Tính F => số ống n, chiều cao thiết bị H, tính kích thước buồng đốt, buồng bốc làm cơ sở tính bền Sơ đồ: Các bước tính toán: Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bị: Hô , dt, dn, n. Chọn 2 giá trị chênh lệch nhiệt độ phía hơi đốt rồi suy ra nhiệt độ vách ngoài tương ứng. Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía hơi đốt (và ) Tính chênh lệch nhiệt độ giữa hai phía của thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dung dịch. Chọn số ống truyền nhiệt nchọn Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía dung dịch ( và ) Coi cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến tính vào ,ta dựng hai đường thẳng qD=f() và qL = g(), giao điểm của hai đường thẳng này ứng vớigiá trị cần xác định. Lặp lại các bước 2 – 4 với giá trị này. Kiểm tra điều kiện:  q = 5% Nếu điều kiện không thoả, ta thực hiện lại bước 2 – 6. nếu điều kiện thoả, ta tiếp tục bước tiếp theo. Tính hệ số truyền nhiệt K Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt F Tính lại số ống truyền nhiệt n kiểm tra điều kiện:  Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bị đã chọn ở trên. Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đến thông số chuẩn. Kí hiệu các đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa q W/m2 Cường độ dòng nhiệt MSac Khối lượng phân tử đường saccharose Mdm Khối lượng phân tử nước Khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía K W/m2.độ Hệ số truyền nhiệt tổng quát rs kJ/kg Ẩn nhiệt ngưng tụ r m2.độ/W Nhiệt trở g m/s2 Gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2) H m Chiều cao thiết bị D m Đường kính thân thiết bị F m2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt d m Đường kính ống truyền nhiệt m Đường kính trung bình ống truyền nhiệt n ống Tổng số ống truyền nhiệt m ống Số ống truyền nhiệt trên đường chéo chính V m3 Thể tích thiết bị v m/s Vận tốc lưu chất Utt m3/m3.h Cường độ bốc hơi thể tích f Hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc hơi thể tích W/m.độ Hệ số cấp nhiệt m Bước ống truyền nhiệt m Chiều dày ống truyền nhiệt W/m.độ Hệ số dẫn nhiệt Pas Độ nhớt tuyệt đối kg/m3 Khối lượng riêng m Kích thước hình học đặc trưng “L” Ký hiệu ứng với dung dịch đường mía “D” Kí hiệu ứng với hơi đốt “W” Kí hiệu ứng với hơi thứ “n” Kí hiệu bên ngoài ống truyền nhiệt “t” Kí hiệu bên trong ống truyền nhiệt “v” Kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt “đ” Kí hiệu ứng với buồng đốt “b” Kí hiệu ứng với buồng bốc “ô” Kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt 2.2.2. Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt - Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể được tính theo công thức tổng quát: F = (m2) (II.16-[1]) (18) Với Qi = 0.9Di.ri (W) (Theo CMT) (19) 2.2.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi 2.2.2.1.1.Tính nhiệt tải riêng trung bình - Giả thiết quá trình là liên tục và ổn định. - Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị: qD = a1.(t1 – tw1) = a1.Dt1 (20) - Nhiệt tải riêng của thành thiết bị: . (21) - Nhiệt tải riêng của phía dung dịch sôi: qL = a2.(tw2 – t2) = a2.Dt2 (22) 2.2.2.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ aD Khi tốc độ của hơi nhỏ (w’ 10 m/s, chính xác hơn khi r’w’2 30) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt a1 đối với ống thẳng đứng được tính theo công thức sau: Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hoà ngưng tụ (V.105-[4]) (W/m2.độ) (23) với rs: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hoà tại nhiệt độ tD Các thông số vật lý khác ( ) là số liệu của nước sôi tại nhiệt độ trung bình phía hơi đốt: tm = 0,5.(tw1 + t1) (24) - Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể : q = q1 = q2 è tw2 = tw1 – q1. (25) 2.2.2.1.3. Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch aL Theo T183-[2] - Hệ số cấp nhiệt aL từ bề mặt ống vào dung dịch chảy dọc từ trên xuống được tính như sau: Ta có: Nue = 0,01.(Re.Pr)1/3 (5.62-[2]) (26) Mặt khác: Nue = (T183-[2]) (27) => aL = (W/m2.độ) (28) Trong đó: (T21-[5]) (29) với G=(Gđ +Gđ)/ 2 (30) (T183-[2]) (31) P= (T21-[5]) (32) (I.32-[5]) (33) 2.2.2.1.4. Tính hệ số truyền nhiệt của nồi thứ i: Theo T116-117-[1] Ki = (III.17-[1]) (34) Kiểm tra sai số: Dq = (35) Nếu Dq < 5% thì thỏa. => Nhiệt tải trung bình: qtb = (36) 2.2.3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi Theo T117-[1] - Công thức chung: (0C) (III.19-[1]) (37) - Trong đó: chữ số “m” là chỉ nồi thứ m (38) (39) Kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích: D(Dti) = (40) Nếu D(Dti) < 5% thì thỏa. 2.2.4. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi Fi = (III.21a,b-[1]) (41) Bề mặt truyền nhiệt thực: Fithưc = 1.1Fi (42) Vì ở đây xét thêm dự trữ 10% để đảm bảo an toàn tránh những sự cố có thể xảy ra như về hơi đốt, chân không… Thông thường theo kinh nghiệm lấy lên 20% nhưng tuỳ vào thiết bị chọn cho phù hợp với kết quả tính toán nên ta vẫn có thể chọn nhỏ hơn. => Số ống truyền nhiệt: (II.25-[1])(43) Với d tính theo phía có bé hơn hoặc là d trung bình với giá trị gần nhau. Bảng 2.3: Kết quả tính hệ số truyền nhiệt tổng quát và diện tích bề mặt truyền nhiệt Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Nồi I Nồi II Ống truyền nhiệt Vật liệu Thép X18H10T Hệ số dẫn nhiệt W/m.độ 16,3 Tra bảng XII.7 – [ 4] Chiều cao Hô m 5 Chọn theo bảng VI.6 – [ 4] Đường kính trong dt m 0,034 Đường kính ngoài dn m 0,038 Chiều dày m 0,0035 Nhiệt trở lớp nước ngưng rn m2.độ/W 4.64.10- 4 Tra bảng V.1 – [4 ] Nhiệt trở lớp cặn bẩn rt m2.độ/W 3,87.10- 4 Phía hơi đốt Nhiệt độ hơi tD 0C 142.9 109.1 Bảng 2.1 nhiệt độ vách tvn 0C 139.7 105.6 Chọn Nhiệt độ trung bình 0C 141.3 107.35 Aån nhiệt ngưng tu rD kJ/kg 2141 2235 Bảng 56-[3] Khối lượng riêng kg/m3 924.83 952.86 Bảng 39-[3] theo Hệ số dẫn nhiệt W/m.độ 0.685 0.684 Độ nhớt tuyệt đối 10-4Pas 1.95 2.63 Hệ số cấp nhiệt W/m2 độ 7542.7 7015.2 (23) Cường độ dòng nhiệt qD 104W/m2 24136.64 24553.2 (20) Phía lỏng Suất lượng dung dịch trung bình kg/h 2365.51 1198.84 Bảng 2.1 Nồng độ trung bình 0.134 0.31 Bảng 2.2 Nhiệt độ sôi trung bình 0C 110.24 61.3 Bảng 2.2 Phân tử lượng trung bình 20.6 25.48 Nhiệt độ vách tvt 0C 116.29 81.78 Chọn Nhiệt độ trung bình = tm 0C 113.27 71.54 Khối lượng riêng kg/m3 1054.4 1134.5 Bảng I .87- [4] Nhiệt dung riêng Cp J/kg.độ 3628.54 3627.58 Bảng 2.2 Độ nhớt tuyệt đối 10-4Pas 2.57 11.61 Bảng I.112-[4] Hệ số dẫn nhiệt W/m.độ 0.508 0.522 (33) Chuẩn số Re Re 1570.4 176.2 (29) Chuẩn số Pr Pr 1.84 8.07 (32) Chuẩn số Nu Nu 0.142 0.112 (33) Kích thuớc hình học đặc trưng 10-5m 1.82 4.74 (31) Hệ số cấp nhiệt W/m2độ 3963.5 1233.4 (28) Cường độ dòng nhiệt qL 104W/m2 23979 24107.2 (22) Kiểm tra điều kiện 0.65% => thoả 2.8% =>thoả (36) Hệ số truyền nhiệt K W/m2 độ 736.62 514.6 (34) Nhiệt lượng có ích Q 103W 719.36 717.36 Bảng 2.2 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích 0C 32.66 48.4 Bảng 2.2 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích thực 0C 33.39 47.67 (37) Diện tích bề mặt truyền nhiệt tính F* m2 29.25 29.24 (41) Số ống truyền nhiệt chọn nchon Ống 61 61 Số ống truyền nhiệt tính ntính Ống 55=>61 55=>61 (43) Như vậy ta chọn thông số chung cho ba nồi: Chọn bề mặt truyền nhiệt : F= 29.5m2 Số ống truyền nhiệt: n = 61 ống ( làm tròn theo bảng V.11 – [ 5 ]) Chiều cao ống truyền nhiệt: Hô = 5 m Chiều cao buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = 5 m 2.2.4. Tính kích thước của buồng đốt và buồng bốc 2.2.4.1 Đường kính buồng đốt - Đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức sau: Dt = s.(m – 1) + 4.do (m) ( CT2.85/ 58/ [2])(44) Trong đó: Chọn s = 1.5do m = = 9 (45) Ngoài ra ta còn có thêm thân phụ ở buồng đốt lấy Htp=(70-100%)Dt (46) 2.2.4.2. Kích thước buồng bốc Theo T157-158-[2] - Gọi chiều cao buồng bốc là: Hb (m) - Đường kính buồng bốc: Db = (m) (T72- [5]) (47) Trong đó:Vb : thể tích buồng bốc được tính theo công thức sau: Vb = (m3) (5.15-[2]) (48) Với: Up = fp . Ut (m3/m3.h) (III.24-[1]) (49) Chọn Ut = 1700m3/m3 Chọn fp ( theo đồ thị VI.3-[5]) - Vận tốc lắng: w0 = (5.14-[2]) (50) Nếu 0.2 < Re < 500: x = Nếu 500 < Re < 150000: x = 0.44 Re = (46) Vận tốc hơi: wh = (51) Vh = và Fb = - Điều kiện: + phân ly được những giọt lỏng có đường kính từ 0.3 mm trở lên. + w0 < 70%.wh. Dựa vào những lý luận trên cùng giả thiết x = ta có kết quả sau: wh =AHb w0 =B(Hb)0.3 cùng giả sử wh =0.6w0 => Hb ,Db Kiểm tra lại: Vì có chọn lại đường kính thiết bị nên ta kiểm tra lại điều kiện. Ta có bảng kiểm tra như sau: Bảng 2.4. Kích thước buồng đốt & buồng bốc Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Nồi I Nồi II Tổng số ống TN n Ống 61 Chọn và tính Số ống trên đường xuyên tâm m Ống 9 (46) Đường kính ống truyền nhiệt dt m 0.034 Bảng 2.3 Tỉ số bước ống mm 1.5 Chọn Chiều cao buồng đốt Hđ m 5 Theo bảng 2.3 Đường kính buồng đốt Dđ m 0.608 chọn 0.6 (44) Chiều cao thân phụ Htp m 0.6 Chọn Hơi thứ Suất lượng W Kg/h 1268.98 1064.35 Bảng 2.2 Khối lượng riêng Kg/m3 1.2092 0.1345 Bảng 57-[3] Độ nhớt tuyệt đối 10-4pas 0.128 0.106 Dung dịch Nồng độ cuối xc 0.169 0.45 Nhiệt độsôi cuối tsc 0C 110.28 61.696 Khối lượng riêng kg/m3 1069.62 1205.6 Bảng I.87-[4] Hệ số hiệu chỉnh f 0.95 1.6 Cường độ bốc hơi thể tích cho phép Utt m3/m3.h 1700 1700 Cường độ bốc hơi thể tích hiệu chỉnh U’tt m3/m3.h 1615 2720 (49) Hệ số A A 0.449 0.776 Hệ số B B 0.928 1.894 Chiều cao không gian hơi Hb mm 1360 1894 Chiều cao buồng bốc thực Hb mm 2000 Đường kính buồng bốc tính Db mm 643 1360 (47) Đường kính buồng bốc thực Db m 1400 Vận tốc dòng hơi wh m/s 0.19 1.43 (52) Vận tốc dòng lỏng w0 m/s 0.72 2.29 (50) Chuẩn số Re Re 5.37 5.43 (51) Tỉ số wh/w0 26.4% 62.4% thoả 2.2.5.Kích thước các cửa (nhập liêu, tháo liệu, hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, nối buồng bốc và buồng đốt) - Sử dụng công thức và cách chọn theo tài liệu [8], T74 - Chọn vật liệu làm ống dẫn dung dịch là thép không rỉ X18H10T, còn ống dẫn hơi đốt và nước ngưng là thép CT3. - Công thức chung để tính vận tốc lưu chất: v = (m/s) (VIII.42-[5](53) Trong đó : G : Lưu lượng lưu chất (kg/s) v: Vận tốc lưu chất (m/s) r: Khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3) Từ công thức này ta có thể tính được vận tốc dựa vào giá trị d chọn trước. Bảng 2.5: Đường kính ống dẫn Đại lượng Nhập liệu Tháo liệu Hơi đốt Hơi thứ Nước ngưng Hỗn hợp sau khi qua BMTN Kích thước (mm) Ốngtròn 50 50 150 300 20 Ống chữ nhật 200x300 Suất lượng (kg/s) Nồi I 0.833 0.481 0.409 0.325 0.409 0.833 Nồi I 0.481 0.185 0.352 0.3 0.352 0.481 Khối lượng riêng (kg/m3) Nồi I 1040 1069.6 2.12 0.8 923.39 0.8 Nồi I 1069.6 1205.6 0.8 0.134 951.63 0.134 Vận tốc lưu chất (m/s) Nồi I 0.4 0.2 10.9 5.75 2 17.35 Nồi I 0.2 0.1 24.9 31.68 2 59.82 Với dt : theo tiêu chuẩn ống [10] 2.3.TÍNH CƠ KHÍ Mục đích tính toán bề dày thiết bị thoả với điều kiện làm việc của thiết bị. 2.3.1.Kýhiệu các đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa S m Chiều dày Sm m Chiều dày tối thiêu Dt m Đường kính trong Dn m Đường kính ngoài l m Chiều dài C m Chiều dày bổ xung Ca m Chiều dày bổ xung do ăn mòn Cb m Chiều dày bổ xung do bào mòn Cc m Chiều dày bổ xung quy tròn kích thước ht m Chiều cao của đáy hoặ c nắp hg m Chiều cao gờ của đáy nắp db m Đường kính chân ren z cái Số bulon k Hệ số thứ nguyên ptt N/m2 Áp suất tính toán Pn N/m2 Áp suất ngoài Pt N/m2 Áp suất trong Pa N/m2 Áp suất khí quyển P0 N/m2 Áp suất thử Pth N/m2 Áp áp suất tới hạn Et N/m2 Modun đàn hồi Hệ số an toàn Hệ số bền mối hàn nc Hệ số an toàn khi chảy [s]* Ứng suất cho phép tiêu chuẩn [s] Giới hạn ứng suất Ứng suất uốn , kéo , chảy Ứng suất giới hạn uốn , kéo , chảy [] N/mm2 Ứng suất cho phép khi nén x Tỉ số giới hạn đàn hồi của vật liệu 2.3.2. Thân thiết bị buồng đốt và buồng bốc Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thì dùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu [6]. Buồng đốt nối với nắp và thân phụ bằng bích, thân phụ nói với thân buồng bốc bằng ống hình chữ nhật. Thân buồng bốc nối với nắp và đáy bằng bích. 2.3.2.1.Thân làm việc điều kiện áp suất trong: Theo TL [6] Thông số làm việc: - P=Ptt = Pdư=Ptb-Pkq - ttt = tmt + 20 - [s] = h[s]* (1.9-[6]) (54) Trong đó h= 0.95 (tra T26-[6]) Tính bền: - Xét biểu thức nếu: > 25 -=> Bề dày tối thiểu của thân buồng đốt được tính theo công thức: (mm) (55) Trong đó: jh=0.95 (Bảng 1.7- [6]) => Bề dày thực của thân buồng đốt: Theo T27-[6] S’ = S + C (mm) (56) Với C = Ca + Cb +Cc +C0 (1.10-[6]) (57) Kiểm tra điều kiện: - Điều kiện 1: (5.10-[6]) (58) - Điều kiện 2: áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: >P (N/mm2) (5.11-[6]) (59) Nếu cả hai điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên rồi kiểm tra lại. 2.3.2.2.Thân làm việc điều kiện áp suất ngoài Thông số làm việc: - P=Ptt = Pa + PCK=Pa+( Pa –Pmt ) (60) -ttt= tmt+20 (61) - [sc] = nc.[s]* (62) Với nc = 1.65 (Bảng 1.7- [6]) Tính ổn định: Ta có: (5.1-[6]) (63) Vơi l’= H (thân dùng mối ghép bích) Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung của áp suất ngoài - Điều kiện 1: (5.15-[6]) (64) - Điều kiện 2: (5.16-[6]) (65) - Điều kiện 3: áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: (5.19-[6]) (66) Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung của lực nén chiều trục: Xác định lực nén chiều trục: ([6]) (67) kc : phụ thuộc vào Ỵ [25,250] (5.34-[6]) (68) Với kc tra bảng T140 -[6] Kiểm tra độ ổn định của thân: (5.32-[6]) (69) Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung đồng thời của lực nén chiều trục và áp suất ngoài: Bỏ qua ứng suất uốn Xác định ứng suất nén chiều trục : (T149-[6]) (70) Xác định ứng suất nén chiều trục cho phép : (5.40-[6]) (71) kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời: hoặc >1 tuy nhiên không quá 5%. (5.45-[6]) (72) Nếu các điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên rồi kiểm tra lại Bảng 2.6 : Kết quả tính bền cho thân thiết bị Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Buồng đốt Buồng bốc Ghi chú Nồi 1 Nồi 2 Nồi 1 Nồi 3 Vâït liệu CT3 CT3 X18H-10T X18H-10T Áp suất tính toán P 105N/m2 2.943 trong 1.42 trong 0.461 trong 0.21 ngoài Nhiệt độ tính toán 0C 162.9 129.1 130.24 60.3 Hệ số hiệu chỉnh 0.95 0.95 0.95 0.95 T26-[6] Ứng suất cho phép tiêu chuẩn [s]* 106N/m2 132 135 139 143.5 Hình1-1, 1-2-[6] Ứng suất cho phép [s] 106N/m2 125.4 128.25 132.05 136.32 (54) Hệ số bền mối hàn 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 Bảng 1.7-[6] Modul đàn hồi Et 106N/cm2 20.5 20.5 20.5 20.5 Bảng 2.12-[6] Hệ số an toàn theo giới hạn chảy nc 1.65 Bảng 1.6-[6] Giới hạn chảy của vật liệu [sc] 106N/m2 236.78 (61) Hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học Ca mm 1 1 1 1 T28-[6] Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học Cb mm 0 0 0 0 Đường kính trong của thiết bị Dt mm 600 600 1400 1400 Bảng 2.4 Chiều cao thiết bị l mm 5 5 2 2 Bề dày tối thiểu S’ mm 0.74 0.123 0.15 8.73 (55),(63) Bề dày thực S mm 4 4 8 8 Chọn Aùp suất tính toán cho phép [Pn] 105N/m2 11.85 15.58 16.02 3.09 (59),(66) [P]>Ptt đạt đạt đạt đạt Lục nén chiều trục Pct N 277953 (67) Kc 0.1425 (68) Kiểm tra điều kiện (69) Đạt Ứng suất nén chiều trục sn 106N/m2 7.0 (70 Ứng suất nén chiều trục cho phép [sn] 106N/m2 187.8 (71) Kiểm tra điều kiện Đạt (72) Chọn thân phụ cùng bề dày với thân buồng đốt và ta cũng có kết quả đúng đối với bề dày đã tính. 2.3.3. Tính bền nắp và đáy thiết bị 2.3.3.1. Nắp và đáy elip Chọn nắp elip và vật liệu là thép không rỉ X18H10T sử dụng cho buồng đốt và nắp buồng bốc, có bọc cách nhiệt, chọn đáy nắp tiêu chuẩn, loại có gờ. Nguyên tắc chung: Lấy chiều dày đã có sẵn của thân rồi tính bền theo điều kiện của nắp elip. 2.3.3.1.1. Nắp (đáy) làm việc áp suất trong Thông số làm việc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính bền : Chọn Snăp = Sthân và ht và hg ( T382-[5]) Kiểm tra điều kiện: Tương tài thân chịu áp suất ngoài với Dt thay bằng Rt Với Rt = Đối với nắp elip tiêu chuẩn thì = 0,25 => Rt = Dt 2.3.3.1.2. Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài Thông số làm việc Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính bền : Chọn Snăp = Sthân và ht và hg ( T382-[5]) Kiểm tra điều kiện ổn định của nắp theo công thức So sánh : và (x=0.7 theoT167-[6]) Nếu: (73) =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: (6.6-[6]) (74) Nếu: (75) =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: (N/mm2) (6.7-[6]) (76) Trong đó: (77) (N/mm2) (5.40-[6]) (78) 2.3.3.2. Đáy nón - Để đảm bảo tháo liệu tốt ta chọn đáy nón và vật liệu làm đáy là thép không rỉ X18H10T và chọn góc ở đỉnh a = 300C , loại đáy có gờ. 2.3.3.2.1 Nắp (đáy) làm việc áp suất trong Thông số làm việc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính bền: Chọn Sđ = Sbốc Kiểm tra: Điều kiện1: (6.22-[6]) (79) Điều kiện2: (6.23-[6]) (80) Hoặc (6.24-[6]) (81) Chọn giá trị bé để so sánh với p. 2.3.3.2.2. Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài Thông số làm việc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính bền: Chọn Sđ = Sbốc Kiểm tra: Lực nén đáy P theo công thức: (N) (6.26-[6]) (82) Lực nén chiều trục: [P] = p.Kc.Et.(S- Ca)2.cos2a (6.27-[6]) (83) Trong đó: Kc phụ thuộc vào Ỵ [25,250] => (kc tra bảng/140 [6]) Aùp suất ngoài cho phép: (5.19-[6]) (84) với l’: chiều cao phần đáy nón (tra bảng/394 [5]) và (6-28-[6]) (85) Điều kiện ổn định: (6.30-[6]) (86) Bảng 2.7: Kết quả tính bền nắp và đáy thiết bị Đáy , nắp elip Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Buồng đốt Buồng bốc Ghi chú Vâït liệu CT3 X18H10T Áp suất tính toán P 105N/m2 1.756 1.756 Nhiệt độ tính toán 0C 80.3 80.3 Ứng suất cho phép tiêu chuẩn [s]* 106N/m2 143.5 143.5 Hình 1-1,1-2-[6] Giới hạn chảy của vật liệu [sc] 106N/m2 236.775 236.775 (61) Modul đàn hồi Et 106N/cm2 20.5 20.5 Bảng 2.12-[6] Hệ số an toàn theo giới hạn chảy nc 1.65 1.65 Bảng 1.6-[6] Hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học Ca mm 1 1 T28-[6] Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học Cb mm 0 0 Đường kính trong Dt mm 600 1400 Bảng 2.4 Chiều cao gờ hg mm 25 40 Bảng XIII.10-[5] Chiều cao phần elip ht mm 150 350 Bề dày thực S mm 4 10 Chọn theo thân Kc 0.099 0.077 $ 2.68 2.18 (77) Ứng suất nén chiều trục cho phép [sn] 106N/m2 102.553 102.553 (78) Aùp suất tính toán cho phép [Pn] 105N/m2 3.83 6.05 (76) [P]>Ptt đạt đạt Đáy , nắp elip Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Buồng bốc Ghi chú Vâït liệu X18H10T Áp suất tính toán P 105N/m2 1.756 Nhiệt độ tính toán 0C 80.3 Ứng suất cho phép tiêu chuẩn [s]* 106N/m2 143.5 Hình 1-1,1-2-[6] Giới hạn chảy của vật liệu [sc] 106N/m2 236.775 (61) Modul đàn hồi Et 106N/cm2 20.5 Bảng 2.12-[6] Hệ số an toàn theo giới hạn chảy nc 1.65 Bảng 1.6-[6] Hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học Ca mm 1 T28-[6] Hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học Cb mm 0 Đường kính trong đáy lớn Dt mm 1400 Bảng 2.4 Đường kính trong đáy bé Dt1 mm 50.4 Bảng XIII.22-[5] Chiều cao gờ hg mm 50 Chiều cao phần elip ht mm 1269 Bề dày thực S mm 10 Chọn theo thân Kc 0.081 Đường kính tính toán D’ mm 1460.7 (84) Lực nén đáy P 105N 2.7 (82) Lực nén chie