Đồ án Thiết kế thiết bị cô đặc chân không một nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH với năng suất nhập liệu 1 m3/h

công thức 5-14, trang 98, [7]: 582,4 800 2000 . 10.05,2 1346,0 .800.18,1...18,1' 4,0 5 4,0              D L E P DS n mm (65) Trong đó:  Dt = 800 mm – đường kính trong của buồng bốc  Pn = 0,1346 N/mm 2 – áp suất tính toán của buồng bốc  L = 2000 mm – chiều dài tính toán của thân, là khoảng cách giữa hai mặt bích Bề dày thực S:  Dt = 800 mm ⇒ Smin = 3 mm < 4,582 mm ⇒ chọn S’ = 4,582 mm (theo bảng 5.1, trang 94, [7]).  Chọn hệ số ăn mòn hoá học là Ca = 1 mm (thời gian làm việc 10 năm).  Vật liệu được xem là bền cơ học nên Cb = Cc = 0.  Chọn hệ số bổ sung do dung sai của chiều dày C0 = 0,5 mm (theo bảng XIII.9, trang 364, [2]). ⇒ Hệ số bổ sung bề dày là: C = Ca + Cb + Cc + C0 = 1 + 0 + 0 + 0,5 = 1,5 mm ⇒ Bề dày thực là: S = S’ + C = 4,582 + 1,5 = 6,082 mm (66) Chọn S = 7 mm. Kiểm tra bề dày buồng bốc: 5,2 800 2000  tD L Kiểm tra công thức 5-15, trang 99, [7]: ).(2 ).(2 .5,1 a t tt a CS D D L D CS    )17.(2 800 5,2 800 )17.(2 .5,1     165,85,2184,0  (thoả) (67) Kiểm tra công thức 5-16, trang 99, [7]: 3).(2 ..3,0         t a t c t t t D CSE D L  35 800 )17.(2 . 3,201 10.05,2 .3,05,2         5613,05,2  (thoả) (68) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 25 Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng của áp suất ngoài: So sánh Pn với áp suất tính toán cho phép trong thiết bị [Pn] theo 5-19, trang 99, [7]: n t a t att n P D CS D CS L D EP           ....649,0][ 2 800 17 . 800 17 . 2000 800 .10.05,2.649,0 2 5          N/mm 2 ≥ 0,1346 N/mm2 2593,0 N/mm 2 ≥ 0,1346 N/mm2 (thoả) (69) Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng của lực nén chiều trục: Xét: L = 2000 mm ≤ 5D = 5.800 = 4000 mm Lực nén chiều trục lên buồng bốc:   13,700441346,0. 4 7.2800 .. 4 . 22     nnnct PDP N (70) Theo điều kiện 5-33, trang 103, [7]: 25067,66 )17.(2 800 ).(2 25      aCS D Tra         ).(2 a c CS D fq ở [7], trang 103: ).(2 aCS D  50 100 150 200 250 500 1000 2000 2500 qc 0,050 0,098 0,14 0,15 0,14 0,118 0,08 0,06 0,055 ⇒ qc = 0,066 ⇒ 0567,0066,0. 10.05,2 3,201 .875..875 5  ct t c c q E K  (71) Điều kiện thoả mãn độ ổn định của thân (5-32, trang 103, [7]): t c nct a EK P CS ..  510.05,2.0567,0. 13,70044 17  385,16  (thoả) (72) Ứng suất nén được tính theo công thức 5-48, trang 107, [7]: 6047,4 )17).(7800.( 13,70044 ))(.(       at nct n CSSD P N/mm 2 (73) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 26 Ứng suất nén cho phép được tính theo công thức 5-31, trang 103, [7]:   188,87 800 17 .10.05,2.0567,0.. 5      t at cn D CS EK N/mm 2 (74) Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời của áp suất ngoài và lực nén chiều trục: Kiểm tra điều kiện 5-47, trang 107, [7]:     1 n n n n P P   1572,0 2593,0 1346,0 188,87 6047,4  (thoả) (75) Vậy bề dày buồng bốc là 7 mm. ⇒ Đường kính ngoài của buồng bốc: Dn = Dt + 2S = 800 + 2.7 = 814 mm Tính bền cho các lỗ: Đường kính lỗ cho phép không cần tăng cứng (công thức 8-2, trang 162, [7]): 3 max )1).(.( kCSDd at  ; mm Trong đó:  Dt = 800 mm – đường kính trong của buồng bốc  S = 7 mm – bề dày của buồng đốt  k – hệ số bền của lỗ 0674,0 )17)(1346,09,115.3,2( 800.1346,0 ))(].[3,2( .      an tn CSP DP k  ⇒ 98,60)0674,01).(17.(9,115.8003max d mm (76) So sánh:  Ống nhập liệu Dt = 20 mm < dmax  Cửa sửa chữa Dt = 500 mm > dmax  Kính quan sát Dt = 200 mm > dmax ⇒ Cần tăng cứng cho cửa sửa chữa và kính quan sát, dùng bạc tăng cứng với bề dày khâu tăng cứng là 15 mm. 3. Tính cho đáy thiết bị 3.1. Sơ lược về cấu tạo - Chọn đáy nón tiêu chuẩn Dt = 600 mm. - Đáy nón có phần gờ cao 40 mm và góc ở đáy là 2α = 60o. Tra bảng XIII.21, trang 394, [2]: Chiều cao của đáy nón (không kể phần gờ) là H = 544 mm Thể tích của đáy nón là Vđ = 0,071 m 3 - Đáy nón được khoan 1 lỗ để tháo liệu và 1 lỗ để gắn vòi thử sản phẩm. - Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T. GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 27 3.2. Tính toán Chiều cao phần hình nón cụt nối buồng bốc và buồng đốt Hc: - Chiều cao này bằng chiều cao của phần dung dịch trong buồng bốc. - Tổng thể tích của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm: 1408,05,1. 4 )273,0025,0.72( .. 4 )'.( . 2222 1       lDdnV tht m 3 (77) - Thể tích của phần đáy nón: V2 = Vđ = 0,071 m 3 - Với đường kính trong của ống nhập liệu là 20 mm, tốc độ nhập liệu được tính lại: 9182,0 554,1147. 4 02,0 . 3600 65,1191 . 4 . 22   nl đ nl d G v m/s - Tốc độ dung dịch đi trong ống tuần hoàn trung tâm: 00493,0 273,0 02,0.9182,0. ' 2 2 2 2  th nlnl D dv v m/s - Thời gian lưu của dung dịch trong thiết bị: 534,550 00493,0 4 273,0 . 071,0 5,1 ' 4 . ' ' 22          v D V l v ll th đ s Trong đó:  vnl – tốc độ của dung dịch trong ống nhập liệu; m/s  dnl – đường kính trong của ống nhập liệu; m  Dth - đường kình trong của ống tuần hoàn; m  l – chiều dài của ống truyền nhiệt; m  l’ – chiều dài hình học của đáy; m - Thể tích dung dịch đi vào trong thiết bị: 3176,0534,550. 554,1147.3600 2.65,1191 . 2 ..   dd đ s đ s GG VV m 3 Trong đó:  2 dd s    - khối lượng riêng của dung dịch sôi bọt trong thiết bị; kg/m3 - Tổng thể tích của phần hình nón cụt và phần gờ nối với buồng đốt: V3 = ΣV – V1 – V2 = 0,3176 – 0,1408 – 0,071 = 0,1058 m 3 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 28 - Chọn chiều cao của phần gờ nối với buồng đốt là Hgc = 40 mm. ⇒ Thể tích của phần gờ nối với buồng đốt: 0113,004,0. 4 6,0 .. 4 . 22   gcđgc hDV m 3 ⇒ Thể tích của phần hình nón cụt: 0945,00113,01058,03  gcc VVV m 3 ⇒ Chiều cao của phần hình nón cụt:     244,0 6,06,0.8,08,0. 0945,0.12 12 . . 2222 3       dđbb c DDDD V H m (78) Chọn Hc = 245 mm. Bề dày thực S: - Chiều cao của cột chất lỏng trong thiết bị: H’ = Hc + Hgc + Hbđ + Hđ = 245 + 40 + 1500 + (40 + 544) = 2369 mm = 2,369 m Trong đó:  Hc – chiều cao của chất lỏng trong phần hình nón cụt; m  Hgc – chiều cao của chất lỏng trong phần gờ nối với buồng đốt; m  Hbđ – chiều cao của chất lỏng trong buồng đốt; m  Hđ – chiều cao của chất lỏng trong đáy nón; m - Áp suất thuỷ tĩnh do cột chất lỏng gây ra trong thiết bị: ptt = ρdd.g.H’ = 1273,25.9,81.2,369.10 -6 = 0,0296 N/mm 2 (79) - Đáy có áp suất tuyệt đối bên trong là p0 = 0,6275 at nên chịu áp suất ngoài là 1,3725 at = 0,1346 N/mm 2 (61). Ngoài ra, đáy còn chịu áp suất thuỷ tĩnh do cột chất lỏng gây ra trong thiết bị. Như vậy, áp suất tính toán là: Pn = pm + ptt = 0,1346 + 0,0296 = 0,1642 N/mm 2 (80) - Các thông số làm việc:  Dt = 600 mm  p0 = 0,6275 at = 0,06154 N/mm 2  tm = tsdd(po + 2Δp) = 104,61 o C - Các thông số tính toán:  l’ – chiều cao tính toán của đáy; m l’ = H = 544 mm  D’ – đường kính tính toán của đáy; m (công thức 6-29, trang 133, [7]) 848,625 30cos 20.1,0600.9,0 cos .1,0.9,0 '      o tt dDD  mm Trong đó: dt = 20 mm – đường kính trong bé của đáy nón (đường kính của ống tháo liệu)  Pn = 0,1642 N/mm 2  tt = 104,61 + 20 = 124,61 oC (đáy có bọc lớp cách nhiệt) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 29 - Các thông số cần tra và chọn:  [σ]* = 120 N/mm2 - ứng suất cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở tt (hình 1-2, trang 16, [7])  η = 0,95 – hệ số hiệu chỉnh (đáy có bọc lớp cách nhiệt)  [σ] = η.[σ]* = 0,95.120 = 114 N/mm2 - ứng suất cho phép của vật liệu  Et = 2,05.105 N/mm2 – module đàn hồi của vật liệu ở tt (bảng 2-12, trang 34, [7])  nc = 1,65 – hệ số an toàn khi chảy (bảng 1-6, trang 14, [7])  t c = nc.[σ]* = 1,65.120 = 198 N/mm 2 – giới hạn chảy của vật liệu ở tt (công thức 1-3, trang 13, [7]) - Chọn bề dày tính toán đáy S = 5 mm, bằng với bề dày thực của buồng đốt. Kiểm tra bề dày đáy: 869,0 848,625 544 ' '  D l Kiểm tra công thức 5-15, trang 99, [7]: ).(2 ' ' ' ' ).(2 .5,1 a a CS D D l D CS    )15.(2 848,625 869,0 848,625 )15.(2 .5,1     844,8869,017,0  (thoả) (81) Kiểm tra công thức 5-16, trang 99, [7]: 3 ' ).(2 ..3,0 ' '         D CSE D l a t c t t  35 848,625 )15.(2 . 198 10.05,2 .3,0869,0         449,0869,0  (thoả) (82) Kiểm tra độ ổn định của đáy khi chịu tác dụng của áp suất ngoài: So sánh Pn với áp suất tính toán cho phép trong thiết bị [Pn] theo 5-19, trang 99, [7]: n aat n P D CS D CS l D EP           ' . ' . ' ' ..649,0][ 2 848,625 15 . 848,625 15 . 544 848,625 .10.05,2.649,0 2 5          N/mm 2 ≥ 0,1642 N/mm2 5,0 N/mm 2 ≥ 0,1642 N/mm2 (thoả) (83) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 30 Kiểm tra độ ổn định của đáy khi chịu tác dụng của lực nén chiều trục: - Lực tính toán P nén đáy:   94,479821642,0.5.2600. 4 .. 4 22   nn PDP N (84) Trong đó: Dn – đường kính ngoài; mm Pn – áp suất tác dụng lên đáy thiết bị; N/mm 2 - Lực nén chiều trục cho phép: [P] = π.Kc.E t .(S-Ca) 2 .cos 2α Trong đó: Kc – hệ số phụ thuộc vào tỷ số ).(2 a t CS D  , tính theo các công thức ở trang 103, [7]. 25075 )15.(2 600 ).(2 25      a t CS D ⇒ qc = 0,074 ⇒ 06254,0074,0. 10.05,2 198 .875..875 5  ct t c c q E K  ⇒ [P] = π.0,06254.2,05.105.(5-1)2.cos230o = 483321,5 N > 47982,94 N (thoả) (85) Điều kiện ổn định của đáy:     1 n n P P P P 1428,0 5,0 1642,0 5,483321 94,47982  (thoả) (86) Vậy bề dày của đáy nón là 5 mm. Tính bền cho các lỗ: Vì đáy chỉ có lỗ để tháo liệu nên đường kính lớn nhất của lỗ cho phép không cần tăng cứng được tính theo công thức (8-3), trang 162, [7]:                aa a CCSD S CS d )('8,0 ' 2max 37,511)15.(848,6258,0 3 15 2max                d mm (87) Trong đó:  S – bề dày đáy thiết bị; mm  S’ – bề dày tính toán tối thiểu của đáy; mm (chọn theo cách tính của buồng đốt)  Ca – hệ số bổ sung do ăn mòn; mm  D’ – đường kính tính toán của đáy; mm GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 31 So sánh:  Ống tháo liệu Dt = 20 mm < dmax ⇒ Không cần tăng cứng cho lỗ. 4. Tính cho nắp thiết bị 4.1. Sơ lược về cấu tạo - Chọn nắp ellipse tiêu chuẩn Dt = 800 mm. ⇒ 200 4 800 4  tt D h mm và Rt = Dt = 800 mm - Nắp có gờ và chiều cao gờ là hg = 25 mm. - Nắp có 1 lỗ để thoát hơi thứ. - Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T. 4.2. Tính toán Bề dày thực S: - Nắp có áp suất tuyệt đối bên trong giống như buồng bốc là po = 0,6275 at nên chịu áp suất ngoài là Pn = 1,3725 at = 0,1346 N/mm 2 (51). - Nhiệt độ tính toán của nắp giống như buồng bốc là tt = 86,5 + 20 = 106,5 oC (nắp có bọc lớp cách nhiệt). - Chọn bề dày tính toán nắp S = 7 mm, bằng với bề dày thực của buồng bốc. Kiểm tra bề dày nắp: - Xét các tỷ số: 25,0 t t D h 2857,114 7 800  S Rt 2244,218 3,201.7,0 10.05,2.15,0 . .15,0 5  t c t x E  ⇒ t c t t x E S R . .15,0  và 3,02,0  t t D h (88) ⇒     t an n R CS P . ).(.2     (công thức 6-12, trang 127, [7]) Trong đó:  Et = 2,05.105 N/mm2 – module đàn hồi của vật liệu ở tt (bảng 2-12, trang 34, [7])  t c = nc.[σ]* = 1,65.122 = 201,3 N/mm 2 – giới hạn chảy của vật liệu ở tt (công thức 1-3, trang 13, [7]) Với: [σ]* = 122 N/mm2 - ứng suất cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở tt (hình 1-2, trang 16, [7]) nc = 1,65 – hệ số an toàn khi chảy (bảng 1-6, trang 14, [7])  x = 0,7 với thép không gỉ GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 32  t cta t t cta t xRxCSE RxCSE   ).1.(..7,6)( ...5)(    7875,1 3,201).7,01.(800.7,0.7,6)17.(10.05,2 3,201.800.7,0.5)17.(10.05,2 5 5     (89)  [σn] = 87,188 N/mm 2 - ứng suất nén cho phép của vật liệu làm nắp (74) ⇒   7316,0 800.7875,1 )17.(188,87.2   nP N/mm 2 > 0,1346 N/mm 2 (thoả) (90) Vậy bề dày của nắp ellipse là 7 mm. Tính bền cho các lỗ: Vì nắp chỉ có lỗ để tháo liệu nên đường kính lớn nhất của lỗ cho phép không cần tăng cứng được tính theo công thức (8-3), trang 162, [7]:                aat a CCSD S CS d )(8,0 ' 2max 59,681)17.(8008,0 582,4 17 2max                d mm (91) Trong đó:  S – bề dày đáy thiết bị; mm  S’ – bề dày tính toán tối thiểu của đáy; mm (chọn theo cách tính của buồng bốc)  Ca – hệ số bổ sung do ăn mòn; mm  Dt – đường kính trong của nắp; mm So sánh:  Ống dẫn hơi thứ Dt = 150 mm > dmax ⇒ Cần tăng cứng cho lỗ của ống dẫn hơi thứ, dùng bạc tăng cứng với bề dày khâu tăng cứng bằng bề dày nắp (7 mm). 5. Tính mặt bích 5.1. Sơ lược về cấu tạo - Bu lông và bích được làm từ bằng thép CT3. - Mặt bích ở đây được dùng để nối nắp của thiết bị với buồng bốc, buồng bốc với buồng đốt và buồng đốt với đáy của thiết bị. Chọn bích liền bằng thép, kiểu 1 (bảng XIII.27, trang 417, [2]). GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 33 - Các thông số cơ bản của mặt bích:  Dt – đường kính gọi; mm  D – đường kính ngoài của mặt bích; mm  Db – đường kính vòng bu lông; mm  D1 – đường kính đến vành ngoài đệm; mm  D0 – đường kính đến vành trong đệm; mm  db – đường kính bu lông; mm  Z – số lượng bu lông; cái  h – chiều dày mặt bích; mm 5.2. Chọn mặt bích Mặt bích nối buồng bốc và buồng đốt: - Buồng đốt và buồng bốc được nối với nhau theo đường kính buồng đốt Dt = 600 mm. - Áp suất tính toán của buồng đốt là 0,313 N/mm2. Áp suất tính toán của buồng bốc là 0,1346 N/mm2. ⇒ Chọn dự phòng áp suất trong thân là Py = 0,6 N/mm 2 để bích kín thân. - Các thông số của bích được tra từ bảng XIII.27, trang 419, [2]: BUỒNG BỐC – BUỒNG ĐỐT Py Dt Kích thước nối Kiểu bích D Db D1 D0 Bu lông 1 db Z h δđệm N/mm 2 mm mm mm cái mm mm 0,6 600 740 690 650 611 M20 20 20 5 Mặt bích nối buồng đốt và đáy: - Buồng đốt và đáy được nối với nhau theo đường kính buồng đốt Dt = 600 mm. - Áp suất tính toán của buồng đốt là 0,313 N/mm2. Áp suất tính toán của đáy là 0,15795 N/mm2. ⇒ Chọn dự phòng áp suất trong thân là Py = 0,6 N/mm 2 để bích kín thân. - Các thông số của bích được tra từ bảng XIII.27, trang 419, [2]: BUỒNG ĐỐT - ĐÁY Py Dt Kích thước nối Kiểu bích D Db D1 D0 Bu lông 1 db Z h δđệm N/mm 2 mm mm mm cái mm mm 0,6 600 740 690 650 611 M20 20 20 5 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 34 Mặt bích nối nắp và buồng bốc: - Buồng bốc và nắp được nối với nhau theo đường kính buồng bốc Dt = 800 mm. - Áp suất tính toán của buồng bốc và nắp cùng là 0,1346 N/mm2. ⇒ Chọn dự phòng áp suất trong thân là Py = 0,3 N/mm 2 để bích kín thân. - Các thông số của bích được tra từ bảng XIII.27, trang 420, [2]: NẮP – BUỒNG BỐC Py Dt Kích thước nối Kiểu bích D Db D1 D0 Bu lông 1 db Z h δđệm N/mm 2 mm mm mm cái mm mm 0,3 800 930 880 850 811 M20 24 22 5 6. Tính vỉ ống 6.1. Sơ lược về cấu tạo - Chọn vỉ ống loại phẳng tròn, lắp cứng với thân thiết bị. Vỉ ống phải giữ chặt các ống truyền nhiệt và bền dưới tác dụng của ứng suất. - Dạng của vỉ ống được giữ nguyên trước và sau khi nong. - Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T. - Nhiệt độ tính toán của vỉ ống là tt = tD = 142,9 o C (92) - Ứng suất uốn cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở tt là  *u = 118 N/mm 2 (hình 1-2, trang 16, [7]). Chọn hệ số hiệu chỉnh η = 1. ⇒ Ứng suất uốn cho phép của vật liệu ở tt là:     118118.1. *  uu  N/mm 2 (93) 6.2. Tính toán Tính cho vỉ ống ở trên buồng đốt: - Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía ngoài của vỉ ống ' 1h được xác định theo công thức (8-47), trang 181, [7]: 99,8 118 2942,0 .3,0.600 ][ .. 0'1  u t p KDh  mm (94) Trong đó:  K = 0,3 – hệ số được chọn (trang 181, [7])  Dt – đường kính trong của buồng đốt; mm  po – áp suất tính toán ở trong ống; N/mm 2  [σ]u – ứng suất uốn cho phép của vật liệu ở tt; N/mm 2 Chọn ' 1h = 10 mm - Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía giữa của vỉ ống h’ được xác định theo công thức (8-48), trang 181, [7]: 0 0' .][ ..  u t p KDh  GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 35 Trong đó:  K = 0,45 – hệ số được chọn (trang 181, [7])  φ0 – hệ số làm yếu vỉ ống do khoan lỗ 10    n n D dD  Với: Dn – đường kính vỉ ống; mm Σd – tổng đường kính của các lỗ được bố trí trên đường kính vỉ; mm Σd = 6.25 + 273 = 423 mm 1295,0 600 423600 0    82,24 295,0.118 2942,0 .45,0.600'  h mm (95) Chọn h’ = 30 mm - Kiểm tra bền vỉ ống: Ứng suất uốn của vỉ được xác định theo công thức (8-53), trang 183, [7]: 2 ' 0 .7,01.6,3               L h L d p n u Trong đó:  dn = 29 mm – đường kính ngoài của ống truyền nhiệt  03516,00406,0. 2 3 . 2 3  tL m = 35,16 mm – được xác định theo hình 8-14, trang 182, [7] với các ống được bố trí theo đỉnh của tam giác đều. t = 0,0406 m – bước ống 2656,0 16,35 30 16,35 29 .7,01.6,3 2942,0 2                u N/mm 2 ≤ 118 N/mm2 (96) Vậy vỉ ống ở trên buồng đốt dày 30 mm. Tính cho vỉ ống ở dưới buồng đốt: - Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía ngoài của vỉ ống ' 1h được xác định theo công thức (8-47), trang 181, [7]: 214014,9 118 3092,0 .3,0.600 ][ .. 0'1  u t p KDh  mm (97) Trong đó:  K = 0,3 – hệ số được chọn (trang 181, [7])  Dt – đường kính trong của buồng đốt; mm  po – áp suất tính toán ở trong ống; N/mm 2 po = pm + ρdd max.g.H = 0,2942 + 1273,97.9,81.1,5.10 -6 = 0,313 N/mm 2 Với: ρddmax = ρdd(30 %, 101,9632 o C) = 1273,97 kg/m 3 (chọn dự phòng) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 36  [σ]u – ứng suất uốn cho phép của vật liệu ở tt; N/mm 2 Chọn ' 1h = 10 mm - Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía giữa của vỉ ống h’ được xác định theo công thức (8-48), trang 181, [7]: 0 0' .][ ..  u t p KDh  Trong đó:  K = 0,45 – hệ số được chọn (trang 181, [7]) 6,25 295,0.118 313,0 .45,0.600'  h mm (98) Chọn h’ = 30 mm - Kiểm tra bền vỉ ống: Ứng suất uốn của vỉ được xác định theo công thức (8-53), trang 183, [7]: 2825,0 16,35 30 16,35 29 .7,01.6,3 313,0 .7,01.6,3 22 ' 0                              L h L d p n u N/mm 2 σu ≤ 118 N/mm 2 (99) Vậy vỉ ống ở dưới buồng đốt dày 30 mm. 7. Khối lượng và tai treo - Khối lượng tai treo cần chịu: m = mtb + mdd - Tổng khối lượng thép làm thiết bị: mtb = mđ + mn + mbb + mbđ + mc + mvỉ + mống TN + mống TH + mbích + mbu lông + mốc Trong đó: mđ – khối lượng thép làm đáy; kg mn – khối lượng thép làm nắp; kg mbb – khối lượng thép làm buồng bốc; kg mbđ – khối lượng thép làm buồng đốt; kg mc – khối lượng thép làm phần hình nón cụt nối buồng bốc và buồng đốt; kg mống TN – khối lượng thép làm ống truyền nhiệt; kg mống TH – khối lượng thép làm ống tuần hoàn trung tâm; kg Khối lượng riêng của thép không gỉ OX18H10T là ρ1 = 7900 kg/m 3 Khối lượng riêng của thép CT3 là ρ2 = 7850 kg/m 3 7.1. Buồng đốt Buồng đốt được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Thể tích thép làm buồng đốt:     0143,05,1.6,061,0. 4 .. 4 2222   bđtbđnbđbđ HDDV m 3 (100) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 37 Trong đó:  Dnbđ – đường kính ngoài của buồng đốt; m  Dtbđ – đường kính trong của buồng đốt; m  Hbđ – chiều cao của buồng đốt; m Khối lượng thép làm buồng đốt: mbđ = ρ1.Vbđ = 7900.0,0143 = 112,614 kg (101) 7.2. Buồng bốc Buồng bốc được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Thể tích thép làm buồng bốc:     0355,02.8,0814,0. 4 .. 4 2222   bbtbbnbbbb HDDV m 3 (102) Trong đó:  Dnbb – đường kính ngoài của buồng bốc; m  Dtbb – đường kính trong của buồng bốc; m  Hbb – chiều cao của buồng bốc; m Khối lượng thép làm buồng bốc: mbđ = ρ1.Vbđ = 7900.0,0355 = 280,4 kg (103) 7.3. Phần hình nón cụt giữa buồng bốc và buồng đốt Phần hình nón cụt được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Đường kính trong lớn bằng đường kính buồng bốc Dtl = 800 mm. Đường kính trong nhỏ bằng đường kính buồng đốt Dtn = 600 mm. Bề dày của phần hình nón cụt (không tính gờ) bằng với bề dày buồng bốc S = 7 mm. Bề dày của phần gờ nón cụt bằng với bề dày buồng đốt S = 5 mm. Chiều cao của phần hình nón cụt (không tính gờ) là Hc = 245 mm. Chiều cao của phần gờ nón cụt là Hgc = 40 mm. Thể tích thép làm phần hình nón cụt:      gcđctntntltlnnnnnlnlc HDHDDDDDDDDV .. 4 .... 12 22222         222222 6,061,0. 4 245,0.6,06,0.8,08,0614,0614,0.814,0814,0. 12   cV 00419,0cV m 3 (104) Khối lượng thép làm phần hình nón cụt: mc = ρ1.Vc = 7900.0,00419 = 33,096 kg (105) 7.4. Đáy nón Đáy nón được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Đáy nón tiêu chuẩn có góc đáy 60o, có gờ cao 40 mm. Dt = 600 mm S = 5 mm Tra bảng XIII.21, trang 394, [2]: ⇒ Khối lượng thép làm đáy nón: mđ = 1,01.27,5 = 27,775 kg (106) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 38 7.5. Nắp ellipse Nắp ellipse được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Nắp ellipse tiêu chuẩn có: Dt = 800 mm S = 7 mm hg = 25 mm Tra bảng XIII.11, trang 384, [2] ⇒ Khối lượng thép làm nắp ellipse: mn = 1,01.42,5 = 42,925 kg (107) 7.6. Ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm Ống được làm bằng thép không gỉ OX18H10T. Thể tích thép làm ống:      H DDddn VVV tthnthtnongTHongTNong . 4 .' . 2222         0209,05,1. 4 273,0277,0025,0029,0.72 . 2222    ongV m 3 (108) Trong đó:  dn – đường kính ngoài của ống truyền nhiệt; m  dt – đường kính trong của ống truyền nhiệt; m  Dnth – đường kính ngoài của ống tuần hoàn trung tâm; m  Dtth – đường kính trong của ống tuần hoàn trung tâm; m  H – chiều cao của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm; m Khối lượng thép làm ống: mống = ρ1.Vống = 7900.0,0209 = 165,217 kg (109) 7.7. Mặt bích Có 6 mặt bích, gồm 2 mặt nối nắp và buồng bốc, 2 mặt nối buồng bốc và buồng đốt, 2 mặt nối buồng đốt và đáy. Các mặt bích phía buồng đốt có vỉ ống. Mặt bích được làm bằng thép CT3. Thể tích thép làm 2 mặt bích không có vỉ ống:     0056,002,0. 2 02,0.206,074,0 .. 4 . .2 222222 1       hdZDDV bt m 3 (110) Thể tích thép làm 2 mặt bích có vỉ ống:   h dZdnDD V bnnth . 4 .'. .2 2222 2      0126,002,0. 2 02,0.20029,0.7277,074,0 . 2222 2    V m 3 (111) Trong đó:  D, Z, db, h là những thông số của bích nối buồng bốc – buồng đốt và bích nối buồng đốt – đáy.  Dt – đường kính trong của buồng đốt; m GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 39  dn – đường kính ngoài của ống truyền nhiệt; m  Dnth – đường kính ngoài của ống tuần hoàn trung tâm; m Thể tích thép làm mặt bích nối nắp v