Tìm hiểu một loại mác thép thông dụng trên thị trường? (tên gọi, đặc trưng, tính chất, ứng dụng, giá thành...). Cho thiết bị phản ứng vỏ áo có áp suất làm việc bên trong thiết bị là (100+3x số nhóm) mmHg = (100+3x10) = 130 mmHg, nhiệt độ làm việc là (100+ số nhóm )oC = (100+10) = 110 oC. Thiết bị gia nhiệt bằng hơi nước cho vào thiết bị ở nhiệt độ thích hợp (các nhóm tự chọn phù hợp). Vật liệu chế tạo thiết bị và vỏ áo là thép ở câu 1. Tính bề dày thiết bị và bề dày lớp vỏ áo?
Trang 1BÀI TẬP CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY HÓA CHẤT CÂU 1: Tìm hiểu một loại mác thép thông dụng trên thị trường? (tên gọi, đặc trưng, tính
chất, ứng dụng, giá thành )
Nhóm chọn: Thép CT3
ĐẶC TRƯNG:
- Thép CT3 là thép cacbon thông thường, đây là loại thép thường được dùng trong chế tạo chi tiết máy, khuôn mẫu, gia công bản mã, mặt bích…
- Chữ “CT” có nghĩa là thép cacbon thấp, còn thêm chữ C vào phía trước, thép CT3 là do thép làm kết cấu thuộc nhóm C: thép bảo đảm tính chất cơ học và thành phần hóa học
- Thép thuộc nhóm vật liệu kim loại, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực xây dựng và lĩnh vực cơ điện
- Thép có khả năng chịu lực tác động với cường độ cao nhưng nếu không có vật liệu
hỗ trợ bề mặt mà tiếp xúc trực tiếp với môi trường thì nhanh bị ăn mòn, gỉ sét
TIÊU CHUẨN:
AISI, ASTM, EN, BS, DIN, GB, JIS, SAE
TÍNH CHẤT CƠ BẢN:
CƠ TÍNH:
Mác thép Giới hạn chảy( min) Giới hạn bền kéo Độ giãn dài (min) CT3
(N/mm2) (N/mm2) ( %)
225 373 - 461 22
Trang 2THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CƠ TÍNH THÉP TẤM CT3:
Thành phần hóa học:
Tính chất cơ lý:
Mác thép Độ bền kéo đứt Giới hạn chảy Độ dãn dài tương đối
Quy cách thép tấm CT3 tham khảo:
SẢN
PHẨM
ĐỘ DÀY(mm) KHỔ RỘNG (mm) CHIỀU DÀI (mm)
KHỐI LƯỢNG (KG/mét vuông)
Thép
Thép
tấm CT3 3 ly 1200/1250/1500 6000/9000/12000/cuộn 23.55 Thép
tấm CT3 4 ly 1200/1250/1500 6000/9000/12000/cuộn 31.4
Trang 3tấm CT3 5 ly 1200/1250/1500 6000/9000/12000/cuộn 39.25
Thép
Thép tấm
CT3 7 ly 1500/2000/2500 6000/9000/12000/cuộn 54.95
Thép tấm
Thép tấm
CT3 9 ly 1500/2000/2500 6000/9000/12000/cuộn 70.65
Thép
tấm CT3 10 ly 1500/2000/2500 6000/9000/12000/cuộn 78.5
Thép tấm
CT3 11 ly 1500/2000/2500 6000/9000/12000/cuộn 86.35
Thép tấm
CT3 12 ly 1500/2000/2500 6000/9000/12000/cuộn 94.2
Thép tấm
CT3 13 ly 1500/2000/2500/3000 6000/9000/12000/cuộn 102.05
Thép tấm
CT3 14 ly 1500/2000/2500/3000 6000/9000/12000/cuộn 109.9
Thép tấm
CT3 15 ly 1500/2000/2500/3000 6000/9000/12000/cuộn 117.75
Thép tấm
CT3 16 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 125.6 Thép tấm
CT3 17 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 133.45
Trang 4Thép tấm
CT3 18 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 141.3
Thép tấm
CT3 19 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 149.15
Thép tấm
CT3 20 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 157
Thép tấm
CT3 21 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 164.85
Thép tấm
CT3 22 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000/cuộn 172.7
Thép tấm
CT3 25 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 196.25
Thép tấm
CT3 28 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 219.8
Thép tấm
CT3 30 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 235.5
Thép tấm
CT3 35 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 274.75
Thép tấm
CT3 40 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 314
Thép tấm
CT3 45 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 353.25
Thép tấm
CT3 50 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 392.5 Thép tấm
55 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 431.75
Trang 5Thép tấm
CT3 60 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 471
Thép tấm
CT3 80 ly 1500/2000/2500/3000/3500 6000/9000/12000 628
XUẤT XỨ: Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga, Trung Quốc, Đài Loan , Ấn Độ,….
ỨNG DỤNG: Dùng trong ngành cơ khí chế tạo, ngành công nghiệp đóng tàu, xây dựng
nhà xưởng, cầu cảng, chế tạo bồn bể chứa, làm các thùng hàng, thành ngăn, vách ngăn, bảng mã, hộp kim loại, nồi hơi và các ngành xây dựng dân dụng, kết cấu ngành hàng hải
Sử dụng để tạo nên các chi tiết máy Ngoài ra thép tấm còn được dùng để làm các đồ nội thất như giường, tủ quần áo, bàn ghế
GIÁ THÀNH: Trung bình khoảng 15.500 VNĐ/kg.
Trang 6CÂU 2: Cho thiết bị phản ứng vỏ áo có áp suất làm việc bên trong thiết bị là (100+3x số nhóm) mmHg = (100+3x10) = 130 mmHg, nhiệt độ làm việc là (100+ số nhóm )oC =
(100+10) = 110 o C Thiết bị gia nhiệt bằng hơi nước cho vào thiết bị ở nhiệt độ thích hợp
(các nhóm tự chọn phù hợp) Vật liệu chế tạo thiết bị và vỏ áo là thép ở câu 1 Tính bề dày thiết bị và bề dày lớp vỏ áo?
Chọn:
plv = 130 mmHg = 0,017 N/mm2
pm.n = 0,6 N/mm2
H = 2400 mm
D = 800 mm
Ta có:
Nhiệt độ: tlv = 110 oC (< 250oC)
Modun đàn hồi : Et = 1,95184.105 N/mm2
Giới hạn bền: [σ]σ]]*= 135 N/mm2
Áp suất bên trong thiết bị: pn’ = pkq – plv = 0,1- 0,017= 0,083 N/mm2
Áp suất tính toán: pn = pm.n + pn’ = 0,6 + 0,083 = 0,683 N/mm2
Tính bề dày thiết bị:
Bề dày tối thiểu được tính theo công thức (5-14):
S’= 1,18D(p n
E t
l '
D¿0,4 = 1,18.800.(1,95184.100,683 5
2400
800 ¿0,4 = 9,63 mm Chọn Ca = 1, Cb = 0 , C0 = 1,37 mm
Hệ số bổ sung kích thước tổng: C = Ca + Cb + C0 = 1+ 0 + 1,37 = 2,37 mm
Bề dày thực của thiết bị: S = S’+ C = 9,63 + 2,37 = 12 mm
Kiểm tra điều kiện (5-15):
Trang 71,5√2(S−C a)
800 = 0,25 ≤ l
'
D t = 2400800 = 3≤√ D t
thỏa
Kiểm tra điều kiện (5-16):
l '
D t=3 ≥ 0,3 E t
σ c i √[2(S−C a)
D t ¿]¿
3 = 1,27 ( σc i: tra bảng và nội suy ta được: 211 N/mm2) => thỏa
Bề dày lớp vỏ áo:
Áp suất thiết bị vỏ ngoài áo
ptt = pm.n - pkq = 0,6-0,1 = 0,5 N/mm2
(giả sử : ᵩh= 1, η=1 )
Ứng suất cho phép tính theo công thức (1-9):
[σ]σ]]= η [σ]σ]]*= 1.135 = 135 N/mm2
[σ ]
p tt ᵩ h = 1350,5.1 = 270 > 25
Bề dày tối thiểu vỏ áo:
S’= D t vỏ p tt
2[σ] ᵩ h = ¿ ¿= (800+2.12).0,5
Chọn Ca = 1, Cb = 0 , C0 = 0,47 mm
Hệ số bổ sung kích thước tổng: C = Ca + Cb + C0 = 1+ 0 + 0,47 = 1,47 mm
Bề dày thực của vỏ áo: S = S’+ C = 1,53 + 1,47 = 3 mm
Kiểm tra điều kiện (5-10):
S−C a
D t vỏ = 3−1
Xác định áp suất cho phép bên trong lớp vỏ áo tính theo công thức (5-11):
Trang 8[σ]p] = 2[σ ] ᵩ D h(S−C a)
t+(S−C a) = (800+2.12)+(3−1)2.135.1 (3−1) = 0,65 N/mm2