Đồ án Thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch NaNO3 chân không ba nồi liên tục ngược chiều

´ ´ ´ ´ = Þ 2 2 ) 057 , 0 2 , 1 2 8 , 0 ( 5 . 2 8 , 0 057 , 0 315 60 sin 2 , 1 4 , 0 o t D 2,314 m Chọn theo chuẩn đường kính buồng đốt Dt = 2,4 m trang 291 [1] ( ) = + = + ³ Þ - £ 1 057 , 0 * 2 , 1 8 , 0 1 1 t D b b t D th th d. Ống truyền nhiệt bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm: Ta có: 12,69 ống b: là số ống bị loại nằm trên đường kính ngoài của lục giác đều tính từ tâm, ống à Chọn b = 13 ống Suy ra số ống bị thay thế: 127 ống Vậy số ống truyền nhiệt cần thiết: 817 – 127 = 690 ống Vậy số ống truyền nhiệt lúc này là 690 ống. e. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt: ) (m . 288,08 ) 8 . 0 052 , 0 690 ( ,5 2 ) .( . 2 = + ´ ´ ´ = + = p p th t D nd l F Vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt được chọn là 315 m2 và số ống truyền nhiệt là 690 ống. IV.2.2 Buồng bốc: Đường kính buồng bốc: à Chọn đường kính buồng bốc cho cả 3 nồi là: Db = 2,8 m Vận tốc hơi thứ: (m/s) Ta cần kiểm tra điều kiện: (*) trang 276 [1] Với wo là vận tốc lắng: ω0 = (m/s) 5.14/276 [1] r’, rh : Khối lượng riêng của giọt lỏng và của hơi thứ, kg/m3. d : Đường kính giọt lỏng, m à Chọn d = 0,0003 m x : Hệ số trở lực. Nếu 0,2 trang 276 [1] mh : Độ nhớt động học của hơi thứ, Ns/m2. bảng I.121/121 [4] Bảng15: Vận tốc hơi thứ và vận tốc lắng r’ (kg/m3) rh (kg/m3) mh (Ns/m2) wh (m/s) Re x wo (m/s) Ghi chú Nồi I 940,40 1,19 0,0000134 0,13 3,46 8,78 0,59 Thỏa (*) Nồi II 958,10 0,60 0,00001235 0,22 3,21 4,73 1,15 Thỏa (*) Nồi III 971,22 0,24 0,000011 1,48 9,69 4,74 1,83 Thỏa (*) Vậy đường kính buồng bốc Db = 2,8 m Thể tích buồng bốc: (m3) III-23/120 [2] W : Lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, kg/h. rh : Khối lượng riêng hơi thứ, kg/m3. Up : Cường độ bốc hơi thể tích ở áp suất khác 1 at, m3/m3h. Up = fpUt III-24/120 [2] Ut : Cường độ bốc hơi thể tích ở áp suất bằng 1 at, m3/m3h. Chọn Ut = 1600 m3/m3h. (Ut =1600-1700 m3/m3h) trang 120 [2] fb : Hệ số hiệu chỉnh ở áp suất hơi thứ. (m) III-22/120 [2] Bảng 16: Thể tích và chiều cao buồng bốc P’ (at) rh (kg/m3) fb Up (m3/m3h) W (kg/h) Vb (m3) Hb (m) Nồi I 2,3 1,19 0,92 1472 3412 1,96 0,32 Nồi II 1 0,6 1 1600 2908,7 3,05 0,49 Nồi III 0,36 0,24 1,4 2240 2590 4,79 0,78 Vì trong buồng bốc có hiện tượng sủi bọt sôi có 1 phần mực chất lỏng trong buồng bốc nên chọn chiều cao cho cả ba nồi là Hb = 2,5 m ï ï ï î ï ï ï í ì = = = = = m d m d ống n m D m H n t t ,057 0 ,052 0 690 . 2,4 ,5 2 E Kích thöôùc cuûa buoàng boác vaø buoàng ñoát: î í ì = = 2,8m D H b b 2,5m Buồng bốc: Buồng đốt: c. Bộ phận nối buồng đốt và buồng bốc: Chọn đáy nón cụt và vật liệu là thép không gỉ X18H10T. ï ï î ï ï í ì = = = = mm H D D 50 H m 2 , 0 m 8 , 2 m ,4 2 g Lớn Nhỏ Góc nghiêng 45° ( (m) ,2 0 2 2,4 2,8 = - = Þ H ) Kích thước của đáy nón cụt: CHƯƠNG V TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ V.1 Tính bền cho thân: V.1.1. Thân buồng đốt: - Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3 - Thân có 3 lỗ: 1 lỗ tháo nước ngưng, 1 lỗ xả khí không ngưng và 1 lỗ dẫn hơi đốt. a. Buồng đốt nồi I: Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 5 at ð Thân buồng đốt nồi I chịu áp suất trong. Nhiệt độ hơi đốt: t = thđ = 151,1 oC Thông số tính toán: Ptt = Pdư = 5 – 1 = 4 at = 0,3924 N/mm2 t = 151,1 + 20 = 171,1 (có bọc lớp cách nhiệt) (trang 9 [6]) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 119,1 N/mm2 (ở 171.1oC) (hình 1.1 trang 15 [6]) h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) trang 17 [6] [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 113,145 N/mm2 1-9/17 [6] jh: Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 1400mm > 700mm à jh = 0,95 Xét: 73,93 > 5 trang 95 [6] [ ] = = ,3924 0 h P j s 113,145 ×0,95 Bề dày tối thiểu của thân buồng đốt: 4,383 (mm) 5-3/96 [6] [ ] = ´ ´ ´ = = 0,95 . 113,1 2 3924 , 0 2400 2 ' h t P D S j s Bề dày thực: S = S’ + C (mm) 5-9/96 [6] Với C là hệ số bổ sung bề dày tính toán, mm. C = Ca + Cb + Cc + Co (mm) 1-10/20 [6] Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm à Chọn Ca = 1 mm Cb : Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm à Chọn Cb = 0 Cc : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm àChọn Cc = 0 Co : Hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm. àS = S’ + Ca = 4,383 + 1 = 5,383 (mm) Kiểm tra bảng 5-1 trang 94 [6] Với Dt = 2400 mm ð Chọn S = 8 mm.; 1 , 0 ,00029 0 2400 1 8 < = - = - t a D C S Kiểm tra điều kiện bền: 5-10, 5-11/97 [6] (thỏa) 0,6252 N/mm2> 0,3924 [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) = - + - ´ ´ ´ = - + - = 1 8 2400 1 8 95 , 0 1 . 113,1 2 2 ] [ a t a h C S D C S P j s Vậy bề dày thân buồng đốt nồi I thỏa điều kiện bền: S = 8 mm. b. Buồng đốt nồi II: Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 2,27 at ð Thân buồng đốt nồi II chịu áp suất trong. Nhiệt độ hơi đốt: t = thđ = 122 oC Thông số tính toán: Ptt = Pdư = 2,27 – 1 = 1,27 at = 0,1246 N/mm2 t = 122 + 20 = 142 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 132 N/mm2 (ở 142 oC) (hình 1.1 trang 15 [6]) h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) trang 17 [6] [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 125,4 N/mm2. 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 1400mm > 700mm à jh = 0,95 Xét: trang 95 [6] 956,1 > 25 [ ] = = 95 , 0 , 0 125,4 h P j s 1246 Bề dày tối thiểu của thân buồng đốt: [ 1,26 (mm) 5-3/96 [6] ] = ´ ´ ´ = = 95 , 0 125,4 2 1246 , 0 2400 2 ' h t P D S j s Bề dày thực: S = S’ + C (mm) 5-9/96 [6] Với C là hệ số bổ sung bề dày tính toán, mm. C = Ca + Cb + Cc + Co (mm) 1-10/20 [6] Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm àChọn Ca = 1 mm Cb : Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm à Chọn Cb = 0 Cc : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm à Chọn Cc = 0 Co : Hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm. S = S’ + Ca = 1,26 + 1 = 2,26 (mm) Kiểm tra bảng 5-1 trang 94 [6] Với Dt = 2400 mm ð Chọn S = 4 mm. ,1 0 00125 , 0 2400 1 4 < = - = - t a D C S Kiểm tra điều kiện bền: 5-10, 5-11/97 [6] thỏa 0,297 > 0,1246 [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) = - + - ´ ´ ´ = - + - = 1 4 2400 1 4 95 , 0 125 2 2 ] [ a t a h C S D C S P j s Vậy bề dày thân buồng đốt nồi II thỏa điều kiện bền: S = 4 mm. c. Buồng đốt nồi III: Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 0,96 at ð Thân buồng đốt nồi III chịu áp suất ngoài Nhiệt độ hơi đốt t = thđ = 98 oC Thông số tính toán: Ptt = Pdư = 1+(1 - 0,96) = 1,04 at = 0,102 N/mm2 t = 98 + 20 = 118 oC (có bọc lớp cách nhiệt) L: chiều dài tính toán thân thiết bị, mm. L= Hd = 2500 mm Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 135 N/mm2 (ở 118 oC) (hình 1-1/16 [6]) jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 2400 mm > 700mm à jh = 0,95 Et : mođun đàn hồi của vật liệu ở nhiệt độ làm việc, N/mm2 Tra bảng 2-12/34 [6] ð Et = 1,93.105 N/mm2 202,5 N/mm2 : Giới hạn chảy của vật liệu làm = ´ = = 5 , 1 135 ] [ * c t c n s s Nc : Hệ số an toàn à Tra nc = 1,5 (bảng 1-6 trang 14 [6]) thân ở nhiệt độ tính toán (N/mm2). Bề dày tối thiểu của thân chịu áp suất ngoài: 5-14/98[6] = ÷ ø ö ç è æ ´ ´ 4 . 0 2400 2500 1,93.105 102 , 0 2400 18 , =1 4 . 0 18 , 1 S' ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = t t n t D L E P D S’= 8,88 mm Bề dày thực của thân: S = S’ + Ca = 8,88 + 1 = 9,88 mm Tra bảng XIII.9 trang 364 [5] à Chọn S = 12 mm. Kiểm tra hai điều kiện: 5-15, 5-16/99 [6] ( ) ( ) a t t t a C S D D L D C S - £ £ - 2 2 5 , 1 ( ) ( ) 10,44 1 12 2 2400 042 , 1 2400 2500 143 , 0 2400 1 - 12 2 1,5 = - < = < = Þ (thoả) ( ) 3 2 3 , 0 ú û ù ê ë é - ³ t a t c t t D C S E D L s ( ) 251 , 0 2400 1 12 2 5 , 202 10 1,9 3 ,. 0 042 ,. 1 2400 2500 3 5 = ú û ù ê ë é - ´ ³ = Þ Kiểm tra áp suất ngoài cho phép: 5-19 [6] > 0,102 (thỏa) 2 2 5 / 2215 , 0 2400 1 12 2400 1 12 2000 2400 10 2 = 0,649 mm N = - ´ ÷ ø ö ç è æ - ´ ´ ´ ´ [ ] n t a t a t t n P D C S D C S L D E P > - ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - = 2 649 , 0 Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu áp lực của lực nén chiều trục: Lực nén chiều trục: (trang 110 [6]) = 470712,01 (N) 102 , 0 . 4 ) 12 2 2400 .( . 4 ) 2 .( 2 2 ´ + = + = p p P S D P t ct Xác định hệ số kc theo tỷ số (trang 103 [6]) 50 100 150 200 250 500 1000 2000 2500 qc 0,05 0,098 0,14 0,15 0,14 0,118 0,08 0,06 0,055 5-33/103 [6] è qc = 0,14 250 109 ) .( 2 25 £ = - £ a t C S D 155 , 0 1285 , 0 . . 875 < = = c t t c c q E K s (thỏa) 5-34/ 103 [6] 5-32/ 103 [6] . 1,144 . . = t c ct E K P p Điều kiện ổn định của thân: (S – Ca) = 11 ≥ (thỏa) Ứng suất nén chiều trục theo công thức 5-48/107 [6] 5,6524 N/mm2 Ứng suất nén chiều trục cho phép (5-31/103 [6]) 113,67 N/mm2 Kiểm tra độ ổn định của thân, thân chịu tác dụng đồng thời áp lực ngoài và lực nén chiều trục: (5-47/107 [6]) (thoả ) 1 51 , 0 2215 , 0 102 , 0 . 113.67 . 5,6524 ] [ ] [ < = + = + n n n n P P s s Vậy chiều dày thân buồng bốc nồi III: S = 12 mm V.1.2 Thân buồng bốc: - Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng bốc là CT3 - Thân buồng bốc có 1 lỗ nhập liệu, và 1 lỗ thông áp. - Cuối thân buồng bốc là phần hình nón cụt có gờ để nối buồng đốt và buồng bốc. a. Buồng bốc nồi I: Thông số làm việc: Dt = Db = 2800 mm Pt = 2,3 at ð Thân buồng bốc nồi I chịu áp suất trong. Nhiệt độ hơi thứ t = 123 oC Thông số tính toán: Ptt = Pdư = 2,3 – 1 = 1,3 at = 0,127 N/mm2 t = 123 + 20 = 143 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 131 N/mm2 (ở 143 oC) (hình 1.1 trang 16 [6]) h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0.95 (có bọc lớp cách nhiệt) 17[6] [s] = h[s]* [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 124,45 N/mm2 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 1800mm > 700mm à jh = 0,95 Xét: 985,22 > 25 trang 95 [6] [ ] = = 95 , 0 ,12 0 124,45 h P j s Bề dày tối thiểu của thân buồng bốc: 5-3/96 [6] 1,5 mm [ ] = ´ ´ ´ = = 95 , 0 125 2 127 , 0 2800 2 ' h t P D S j s Bề dày thực: S = S’ + C (mm) 5-9/96 [6] Với C là hệ số bổ sung bề dày tính toán, mm. C = Ca + Cb + Cc + Co (mm) 1-10/20 [6] Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm àChọn Ca = 1 mm Cb : Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm à Chọn Cb = 0 Cc : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm àChọn Cc = 0 Co : Hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm. S = S’ + Ca = 1,5 + 1 = 2,5 mm Kiểm tra bảng 5-1 trang 94 [6] Với Dt = 2800mm ð Chọn S = 6 mm. 1 , 0 00107 , 0 2800 1 6 < = - = - t a D C S Kiểm tra điều kiện bền: 5-10, 5-11/97 [6] (thỏa) [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) = - + - ´ ´ ´ = - + - = 1 6 2800 1 6 95 , 0 125 2 2 ] [ a t a h C S D C S P j s 0,253 > 0,1177 Vậy bề dày thân buồng boc nồi I thỏa điều kiện bền: S = 6 mm. (do nồi 1 có nồng độ lớn) b. Buồng bốc nồi II: Thông số làm việc: Dt = Db = 2800 mm Pt = 1 at ð Thân buồng bốc nồi II lam viec o dieu kien chan ko Nhiệt độ hơi thứ: t = 99 oC Thông số tính toán: Ptt = Pn = 1 at = 0,0981 N/mm2 t = 99 + 20 = 119 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 132 N/mm2 (ở 119 oC) (hình 1-1/16 [6]) jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 2800mm > 700mm à jh = 0,95 ð [s] = h[s]* [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 125,4 N/mm2 1-9/17 [6] Xét: trang 95 [6] 1214,4 > 25 [ ] = = 95 , 0 0981 , 0 125,4 h P j s Bề dày tối thiểu của thân buồng bốc: 5-3/96 [6] 1,156 mm j [ ] = ´ ´ ´ = = 95 , 0 125 2 0981 , 0 2800 2 ' h t P D S s Bề dày thực: S = S’ + C (mm) 5-9/96 [6] Với C là hệ số bổ sung bề dày tính toán, mm. C = Ca + Cb + Cc + Co (mm) 1-10/20 [6] Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm àChọn Ca = 1 mm Cb : Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường, mm à Chọn Cb = 0 Cc : Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm àChọn Cc = 0 Co : Hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm. S = S’ + Ca = 1,156+ 1 = 2,156 mm Kiểm tra bảng 5-1 trang 94 [6] Với Dt = 2800mm ð Chọn S = 4 mm. Kiểm tra điều kiện bền: 5-10, 5-11/97 [6] thỏa 1 . 0 00107 , 0 2800 1 4 < = - = - t a D C S 0,2553 > 0,0981 [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) = - + - ´ ´ ´ = - + - = 1 4 2800 1 4 95 , 0 125 2 2 ] [ a t a h C S D C S P j s Vậy bề dày thân buồng bốc nồi II thỏa điều kiện bền: S = 4 mm. Buồng bốc nồi III: Thông số làm việc: Dt = Db = 2800 mm Pt = 0,36 at ð Thân buồng bốc nồi III chịu áp suất ngoài. Nhiệt độ hơi thứ t = 73,05 oC Thông số tính toán: Ptt = Pn = 1 + (1 – 0,36) = 1,64 at = 0,161 N/mm2 t = 73,05 + 20 = 93,05 oC (có bọc lớp cách nhiệt) L: chiều dài tính toán thân thiết bị, mm. L = Hb = 2500 mm Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 138 N/mm2 (ở 93,05 oC) hình 1-1/16 [6] jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 2800mm > 700mm à jh = 0,95 Et : mođun đàn hồi của vật liệu ở nhiệt độ làm việc, N/mm2 Tra bảng 2-12/34 [6] ð Et = 1.95 x105 N/mm2 nc : Hệ số an toàn à Tra nc = 1,65 bảng 1-6 trang 14 [6] 207,7 N/mm2 : Giới hạn chảy của vật liệu làm thân ở nhiệt độ tính toán, N/mm2. = ´ = = 65 , 1 138 ] [ * c t c n s s Bề dày tối thiểu của thân chịu áp suất ngoài: 5-14/98 [6] 4 . 0 18 , 1 S' ÷ ÷ ø ö ç ç è æ = t t n t D L E P D 11,64 mm = ÷ ø ö ç è æ ´ ´ 4 . 0 5 2800 2500 10 1,9. 161 , 0 2800 18 , =1 Bề dày thực của thân: S = S’ + Ca = 11,64 + 1 = 12,64 mm Tra bảng XIII.9 trang 364 [5] à Chọn S = 14 mm. Kiểm tra hai điều kiện: 5-15, 5-16/99 [6] (thoả) ( ) ( ) 10,3 1 14 2 2800 . 0.893 2800 2500 14 , 0 2800 1 - 14 2 1,5 = - < = < = Þ (thoả) ( ) 3 2 3 , 0 ú û ù ê ë é - ³ t a t c t t D C S E D L s ( ) 253 , 0 2800 1 14 2 207 10 1,9. 3 , 0 . 0,892 2800 2500 3 5 = ú û ù ê ë é - ³ = Þ Kiểm tra áp suất ngoài cho phép: 5-19 [6] > 0,161 (thỏa) [ ] n t a t a t t n P D C S D C S L D E P > - ÷ ÷ ø ö ç ç è æ - = 2 649 , 0 2 2 5 / 26 , 0 2800 1 14 2800 1 14 2500 2800 10 2 = 0,649 mm N = - ´ ÷ ø ö ç è æ - ´ ´ ´ ´ Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng của lực nén chiều trục: Lực nén chiều trục: (trang 110 [6]) =1011287,3 (N) 161 , 0 . 4 ) 14 2 2800 .( . 4 ) 2 .( 2 2 ´ + = + = p p P S D P t ct Xác định hệ số kc theo tỷ số (trang 103 [6]) 50 100 150 200 250 500 1000 2000 2500 qc 0,05 0,098 0,14 0,15 0,14 0,118 0,08 0,06 0,055 5-33/103 [6] è qc = 0,14 <250 107,3 ) .( 2 25 = - £ a t C S D (thỏa) 5-34/ 103 [6] 56 . 3 . . = t c ct E K P p 155 , 0 13 , 0 . . 875 < = = c t t c c q E K s Điều kiện ổn định của Thân: (S – Ca) = 11 ≥ , (thỏa) 5-32 /103 [6] Ứng suất nén chiều trục theo công thức: 5-48/107 [6] 8,2 N/mm2 Ứng suất nén chiều trục cho phép: 5-31/103 [6] 117,69 N/mm2 Kiểm tra độ ổn định của thân, thân chịu tác dụng đồng thời áp lực ngoài và lực nén chiều trục: 5-47/107 [6] (thoả) 1 688 , 0 26 , 0 161 , 0 . 117,69 8,2 ] [ ] [ < = + = + n n n n P P s s Vậy chiều dày thân buồng bốc nồi III: S = 14 mm. V.2 Tính bền cho đáy và nắp thiết bị: V.2.1 Nắp thiết bị: Chọn nắp elip tiêu chuẩn (Rt = Dt = Db =2800 mm) và vật liệu làm nắp là thép CT3. Nắp có gờ, trong đó: Chiều cao phần nắp elip: h = 700 mm. Chiều cao phần gờ: hg = 60 mm. Nắp có 1 lỗ dẫn hơi thứ. Chọn đường kính lỗ d mm (theo đường kính ống dẫn hơi thứ ở sau) Hình 3: Nắp elip Nắp nồi I: Thông số làm việc: Rt = Dt = 2800 mm Pt = 2,3 at ð Nắp nồi I chịu áp suất trong. t = 123 oC Thông số tính toán: P = 2,3 – 1 = 1,3 at = 0,12753 N/mm2 t = 123 + 20 = 143 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 131 N/mm2 (ở 143oC) (hình 1-1 [6]) h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) 17[6] [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 124,45 N/mm2. 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 2800mm > 700mm à jh = 0,95 Ta chọn bề dày của nắp nồi I theo bề dày của thân buồng bốc nồi I ð S = 6 mm. Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm Chọn Ca = 1 mm trang 20 [6] Kiểm tra độ bền: 6-10, 6-11 trang 126 [6] [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ï ï î ï ï í ì = > = - + - ´ ´ ´ = - + - = < = - = - (thoả) (thoả) 1275 , 0 254 , 0 1 6 2800 1 6 95 , 0 125 2 2 ] [ 125 , 0 00107 , 0 2800 1 6 P C S R C S P D C S a t a h t a j s Vậy chiều dày nắp nồi I: S = 6 mm. Nắp nồi II: Thông số làm việc: Rt = Dt = 2800 mm Pt = 1,0 at ð Nắp nồi II chịu áp suất trong t = 99 oC Thông số tính toán: Pn = 1+ 0 = 1,0 at = 0,0981 N/mm2 t = 99 + 20 = 119 oC (nắp có bọc cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à Tra [s]* = 132 N/mm2 (ở 119oC) hình 1-1 [6] h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) 17 [6] [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 125,4 N/mm2 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn, chọn chế độ hàn tự động dưới lớp thuốc, hàn giáp mối 2 phía, với Dt = 2800mm > 700mm à jh = 0,95 Ta chọn bề dày của nắp nồi I theo bề dày của thân buồng bốc nồi II ð S = 4 mm. Ca : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường, mm Chọn Ca = 1 mm trang 20 [6] Kiểm tra độ bền: 6-10, 6-11 trang 126 [6] [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) ï ï î ï ï í ì = > = - + - ´ ´ ´ = - + - = < = - = - (thoả) (thoả) 0981 , 0 254 . 0 1 4 2800 1 4 95 , 0 125 2 2 ] [ 125 , 0 00107 . 0 2800 1 4 P C S R C S P D C S a t a h t a j s Vậy chiều dày nắp nồi II: S = 4 mm c. Nắp nồi III: Thông số làm việc: Rt = Dt = 2800 mm Pt = 0,36 at ð Nắp nồi I chịu áp suất ngoài. t = 73,05 Thông số tính toán: Pn = 1 + (1 – 0,36) = 1,64 at = 0,161 N/mm2 t = 73,05 + 20 = 93,05 oC (nắp có bọc cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à Tra [s]* = 138 N/mm2 (ở 93.05oC) hình 1-1 [6] h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) 17 [6] [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 ð [s] = h[s]* = 131,1 N/mm2 1-9/17 [6] Et : môđun đàn hồi của vật liệu ở nhiệt độ làm việc của nó, N/mm2. Tra bảng 2-12 trang 34 [6] ð Et = 1,96.105 N/mm2 nc : Hệ số an toàn à Tra nc = 1,65 bảng 1-6 trang 14 [6] 2277 (N/mm2) : Giới hạn chảy của vật liệu ở nhiệt độ tính toán, N/mm2. = ´ = = 65 , 1 138 ] [ * c t c n s s :Tỷ số giới hạn của vật liệu làm nắp với giới hạn chảy của nó ở nhiệt độ tính toán (đối với thép cacbon x = 0,9). trang 127 [6] Ta chọn bề dày nắp nồi III bằng bề dày thân buồng bốc nồi III ở chỗ hàn với nắp à S = 14 mm. Kiểm tra điều kiện ổn định của nắp theo công thức: . 143,4 . 227,7 9 , 0 10 2 15 , 0 15 , 0 200 14 2800 5 = ´ ´ ´ = < = = t c t t x E S R s Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: 6-13/127 [6] 0,477 [ ] = ´ - ´ ´ = - = 2800 55 , 2 ) 1 14 ( 1 , 131 2 . ) ]( .[ 2 t a n n R C S P b s với 2,55 trang 127 [6] [Pn]=0,477> P=0,161 (thoả) Vậy chiều dày của nắp nồi III: S = 14 mm V.2.2 Đáy thiết bị: Chọn đáy nón để tháo liệu tốt và vật liệu làm đáy là thép không gỉ X18H10T. Chọn đáy có nửa góc ở đỉnh nón , Chọn đáy nón có gờ với: Dt = 2400mm bảng XIII.21 trang 394 [5] Chiều cao phần nón: H = 2175 mm. Chiều cao phần gờ: Hg = 50 mm. Ta chọn chiều cao của dung dịch dâng lên trong buồng bốc là 200mm Chiều cao cột thủy tĩnh H = Hdd + Hthân buồng đốt + Hđáy H = (1200 + 2500) + (2175 + 50) = 5925 mm Áp suất thủy tĩnh: = ´ ´ 5.925 81 . 9 1240 Ptt = rdd.g.H = , , 0,072 N/mm2 Đáy nồi I: Đáy nồi I chịu áp suất trong. Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 2,3at Pdư = 2.3 – 1 =1,3 at = 0,12753 N/mm2 tsdd = 132,95 oC Thông số tính toán: P = Pdư + Ptt = 0,12753 + 0,072 = 0,19953(N/mm2) t = 132,95 + 20 = 152,95 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 140 N/mm2 (ở 152,95oC) hình 1-2 [6] h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 [s]:Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 133 N/mm2. 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn à jh = 0,95 y: Hệ số hình dạng à Chọn y = 1,4 (bảng 6-3 [6], , R/D = 0,15) Chọn bề dày của đáy theo bề dày của buồng đốt : à Chọn S = 8 mm. Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong của đáy nón: 6-24, 6-25/132 [6] N/mm2 [ ] [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) 635 , 0 1 8 30 cos 2 2400 1 8 95 , 0 133 30 cos 2 cos 2 cos 2 = - ´ ´ + - ´ ´ ´ ´ = - + - = a t a h C S D C S a j s a P N/mm2 [ ] [ ] ( ) ( ) 1,053 4 , 1 2400 1 8 95 , 0 133 4 4 = ´ - ´ ´ ´ = - = y D C S P t a h j s Hay: Áp suất tính toán cho phép chọn theo trị số nhỏ của 1 trong 2 giá trị vừa tính được. trang 132[6] Như vậy: [P] = 0,635 N/mm2 > P = 0,19953 N/mm2. Vậy chiều dày đáy nồi I: S = 8 mm. b . Đáy nồi II: Đáy nồi II chịu áp suất trong Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 1 at Pdư = 1 = 0,0981 N/mm2 sdd = 101,96 oC Thông số tính toán: P = Pdư + Ptt = 0,0981 + 0,072 = 0,1701 (N/mm2) t = 101,96 + 20 = 121,96 oC (có bọc lớp cách nhiệt) Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à [s]* = 137 N/mm2 ở 121,96oC) (hình 1-2 [6] h : Hệ số hiệu chỉnh à h = 0,95 [s] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [s] = h[s]* = 120,65 N/mm2. 1-9/17 [6] jh : Hệ số bền mối hàn à jh = 0,95 y : Hệ số hình dạng à Chọn y = 1,4 (bảng 6-3 [6] , R/D = 0,15) Chọn bề dày của đáy theo bề dày của buồng đốt : à Chọn S = 4 mm. Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong của đáy nón: 6-24, 6-25/132 [6] N/mm2 [ ] [ ] ( ) ( ) 41 , 0 4 , 1 2400 1 4 95 , 0 65 , 120 4 4 = ´ - ´ ´ ´ = - = y D C S P t a h j s N/mm2 Hay: [ ] [ ] ( ) ( ) ( ) ( ) 25 , 0 1 4 30 cos 2 2400 1 4 95 , 0 65 , 120 30 cos 2 cos 2 cos 2 = - ´ ´ + - ´ ´ ´ ´ = - + - = a t a h C S D C S a s a P j Áp suất tính toán cho phép chọn theo trị số nhỏ của 1 trong 2 giá trị vừa tính được. trang 132[6] Như vậy: [P] = 0,25 N/mm2 > P = 0,1701 N/mm2. Vậy chiều dày đáy nồi II: S = 4 mm. c. Đáy nồi III: Đáy nồi II chịu áp suất ngoài. Thông số làm việc: Dt = 2400 mm Pt = 0,36 at Pdư = 1+ 1 – 0,36 = 1,64 at = 0,161 N/mm2 tsdd = 75,31 oC Thông số tính toán: P = Pdư + Ptt = 0,161 + 0,072 = 0,233 (N/mm2) t = 75,31 + 20 = 95,31 oC (có bọc lớp cách nhiệt) l’: Chiều dài tính toán của đáy, mm. l’ = 2175 mm. D’: Đường kính tính toán của đáy, mm. 6-29/133 [6] 2500 mm = ´ + ´ = + = 30 cos 50 1 , 0 2400 9 ,. 0 cos 1 . 0 0,9D ' 1 t a t D D Với Dt1: Đường kính trong bé của đáy nón, mm à Chọn Dt1 = 50 mm. Các thông số cần tra và chọn: [s]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2 à Tra [s]* = 143 N/mm2. (ở 95,31oC) (hình 1-2 [6]) Et : mođun đàn hồi của vật liệu ở nhiệt độ làm việc của nó, N/mm2. à Tra Et = 2.105 N/mm2. nc : Hệ số an toàn à Tra nc = 1,65 N/mm2 : Giới hạn chảy của vật liệu ở nhiệt độ tính toán, N/mm2. . 235,95 65 , 1 143 ] [ * = ´ = = c t c n s s Chọn bề dày đáy bằng bề dày thân buồng bốc chịu áp suất n