Môn học cơ sở tính toán thiết kế thiết bị hóa học bài tập 2

Chọn thông số tính toán và tính bề dày các chi tiết: .... Chọn vật liệu chế tạo các chi tiết: Nắp, thân và đáy thiết bị: Chọn vật liệu thép hợp kim cao X18H10T.. Chọn thông số tính toán

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MÔN HỌC: CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

THIẾT BỊ HÓA HỌC

BÀI TẬP 2

Giảng viên hướng dẫn: Hoàng Minh Nam

Sinh viên thực hiện: Tạ Minh Thư

MSSV: 2010675

Học kì: 222

Lớp: L03

MỤC LỤC

BÀI TẬP SỐ 2 1

BÀI LÀM 2

I Chọn vật liệu chế tạo các chi tiết: 2

II Chọn thông số tính toán và tính bề dày các chi tiết: 2

1 Thân hình trụ của thiết bị: 2

2 Nắp elip của thiết bị: 6

3 Đáy hình nón của thiết bị: 8

4 Vỏ hình trụ của thiết bị: 11

5 Vỏ hình nón của thiết bị: 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 15

BÀI TẬP SỐ 2

Dt1 = 3000 mm; Dt2 = 3300 mm; Dt3 = 200 mm; Dt4 = 500 mm

H1 = 600 mm; H2 = 4000 mm; H3 = 4200 mm;

𝛼 = 35𝑜;

P3 = Pa; P1 = -0,4 at = Pck;

Thiết bị làm việc ở t1 = 110oC

Hơi nước bão hòa ở t2 = 150oC

Bên trong thiết bị là dung dịch axit ăn mòn có v = 0.08 mm/năm

Tính: Bề dày

1 Nắp elip; 2 Thân trụ; 3 Đáy nón; 4 Vỏ trụ; 5 Vỏ nón

BÀI LÀM

I Chọn vật liệu chế tạo các chi tiết:

Nắp, thân và đáy thiết bị: Chọn vật liệu thép hợp kim cao X18H10T Thép X18H10T

có độ cứng, độ bền cơ học, khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt tốt Được sử dụng chế tạo các thiết bị làm việc với môi trường ăn mòn mạnh như axit

Vỏ áo thiết bị: Chọn vật liệu thép cacbon thường CT3 Do lớp vỏ áo không tiếp xúc trực tiếp với dung dịch nên có thể chọn loại thép CT3 phổ biến, thông dụng, giá thành rẻ mang lại hiệu quả về kinh tế

Lớp cách nhiệt: bông thủy tinh Bông thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ cao đến

350oC, không phải là vật liệu dễ cháy, không chứa Amiang (vật liệu cách nhiệt ở nhiệt độ

≤500oC nhưng gây ung thư phổi, hiện nay đã bị cấm ở một số nước) nên khá an toàn khi sử dụng

II Chọn thông số tính toán và tính bề dày các chi tiết:

1 Thân hình trụ của thiết bị:

a Thông số tính toán và thông số cơ tính của vật liệu:

* Nhiệt độ tính toán:

Thân thiết bị có lớp vỏ áo bên ngoài nên ttt = tmax = t2 = 150oC

* Áp suất tính toán:

Theo Bảng 15 Sách bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và truyền nhiệt, hơi nước bão hòa ở t2 = 150oC có P2 = 4,76 (bar) = 4.85 at = 0,476 N/mm2.1

Áp suất tuyệt đối trong thân thiết bị là: P1= Pa–Pck =1 – 0,4 = 0,6 at = 0,05884 N/mm2

1 Hoàng Đình Tín, Bùi Hải (2022), Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và truyền nhiệt,NXB Đại học Quốc gia Thành phố

Hồ Chí Minh

Vì P2 > Pa > P1 nên thân thiết bị chịu áp suất ngoài Áp suất tính toán của thân thiết

bị là: Ptt = P2 = 0,476 N/mm2 (Để trong trường hợp lấy sản phẩm ra, không gian trong thiết

bị tăng, P1 giảm, chênh lệch P trong và ngoài tăng thì thiết bị không bị hư hỏng)

* Ứng suất cho phép của vật liệu X18H10T ở 150 o C:

Thân thiết bị được chế tạo từ vật liệu X18H10T, từ đồ thị Ứng suất cho phép tiêu chuẩn đối với loại thép chịu nhiệt và chịu axit trong sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được tại 150oC, ứng suất cho phép tiêu chuẩn là [𝜎]* =138 (N/mm2) Ứng suất cho phép là: [𝜎] = [𝜎]* 𝜂 = 138.1 = 138 (N/mm2)

* Mô-đun đàn hồi của vật liệu X18H10T ở 150 o C:

Theo bảng 2-12 sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được 𝐸150𝑜𝐶 = 1,82.105 N/mm2

* Giới hạn chảy của vật liệu X18H10T ở 150 o C: 𝜎𝑐150𝑜𝐶 = 210 N/mm2 (Sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí – Hồ Lê Viên)

* Hệ số bổ sung bề dày ăn mòn hóa học:

Vì v = 0,08 mm/năm nên Ca = 1mm

* Hệ số bền mối hàn:

Thân có Dt = 3000 nên có thể hàn 2 phía → 𝜑ℎ = 1

b Tính toán bề dày thân hình trụ:

* Chiều dài tính toán của thân hình trụ:

l’ = 1

3 H1 + H2 + 1

3 H3 = 1

3 600 + 4000 + 1

3 4200 = 5600 mm

* Bề dày của thân hình trụ:

Smin = 1,18 Dt (Ptt l′

Dt Et)0,4 = 1,18 3000 ( 0,476 5600

3000 1,82.105)0,4 = 26,57

S = Smin + C = 26,57 + 1 + 2,43 = 30 mm (Giá trị S được chọn dựa và quy cách thép tấm cán nóng hiện nay).2

* Kiểm tra điều kiện 1:

1,5 √2(𝑆 − 𝐶𝐷 𝑎)

3000 = 0,2086

𝑙′

𝐷𝑡 = 5600

3000= 1,867

√2(𝑆 − 𝐶𝐷𝑡

𝑎 ) = √2(30 − 1)3000 = 7,2

→ 1,5 √2(𝑆 − 𝐶𝑎)

𝐷𝑡 < 𝑙′

𝐷𝑡 < √ 𝐷𝑡

2(𝑆 − 𝐶𝑎) (thỏa)

* Kiểm tra điều kiện 2:

𝑙′

𝐷𝑡= 5600

3000= 1,867 >0,3.𝐸150𝑜𝐶

𝜎𝑐150𝑜𝐶 √(2(𝑆 − 𝐶𝑎 )

𝐷𝑡 )3= 0,3.1,82.105

210 √(2(30−1)

3000 )3=0,699 (thỏa)

* Tính [P n ]:

[Pn] = 0,649 𝐸150𝑜𝐶 𝐷𝑡

𝑙′ (𝑆 − 𝐶𝑎

𝐷𝑡 )2 √(𝑆 − 𝐶𝑎 )

𝐷𝑡 = 0,649 1,82 105 3000

5600

(30 − 1

3000)2√30−1

3000 = 0,581 N/mm2 > Ptt (thỏa)

Thân hình trụ có S = 30 mm thỏa điều kiện nhưng không mang lại hiệu quả về mặt kinh tế Vì vậy cần làm các gân tăng cứng để giảm S thân trụ Đề xuất làm 7 gần tăng cứng (chia thân thành 8 đoạn bằng nhau), mỗi gân cách nhau l’ = 500 mm, chiều rộng gân bé hơn 0,1 khoảng cách giữa 2 gân

2 Thép Mạnh Hà, Bảng tra quy cách thép tấm mới nhất, truy cập từ: https://thepmanhha.com.vn/quy-cach-thep-tam/

c Tính toán lại bề dày thân hình trụ sau khi thêm gân tăng cứng:

* Chiều dài tính toán của thân hình trụ: l’ = 500 mm

* Bề dày của thân hình trụ:

Smin = 1,18 Dt (Ptt l′

Dt Et)0,4 = 1,18 3000 ( 0,476 500

3000 1,82.105)0,4 = 10,11

S = Smin + C = 10,11 + 1 + 0,89 = 12 mm

* Kiểm tra điều kiện 1:

1,5 √2(𝑆 − 𝐶𝑎)

3000 = 0,128

𝑙′

𝐷𝑡 = 500

3000 = 0,167

√2(𝑆 − 𝐶𝐷𝑡

𝑎 ) = √2(12 − 1)3000 = 11,68

→ 1,5 √2(𝑆 − 𝐶𝐷 𝑎)

𝑡 < 𝑙′

𝐷𝑡 < √ 𝐷𝑡

2(𝑆 − 𝐶𝑎) (thỏa)

* Kiểm tra điều kiện 2:

𝑙′

𝐷𝑡 = 500

3000= 0,167 >0,3.𝐸150𝑜𝐶

𝜎𝑐150𝑜𝐶√(2(𝑆 − 𝐶𝑎 )

𝐷𝑡 )3=0,3.1,82.105

210 √(2(12−1)

3000 )3=0,163 (thỏa)

* Tính [P n ]:

[Pn] = 0,649 𝐸150𝑜𝐶 𝐷𝑡

𝑙′ (𝑆 − 𝐶𝑎

𝐷𝑡 )2 √(𝑆 − 𝐶𝑎 )

𝐷𝑡 = 0,649 1,82 105 3000

500

(12 − 1

3000)2√12−1

3000 = 0,577 N/mm2 > Ptt (thỏa)

d Kết luận:

Vậy chế tạo thân hình trụ có bề dày là 12 mm với 7 gân tăng cứng cách đều nhau 1 khoảng là 500 mm, chiều rộng gân bé hơn 0,1 khoảng cách giữa 2 gân

2 Nắp elip của thiết bị:

a Thông số tính toán và thông số cơ tính của vật liệu:

* Nhiệt độ tính toán: ttt = tm = t1 = 110oC

* Áp suất tính toán:

Vì P3 = Pa > P1, nắp của thiết bị chịu áp suất ngoài nên Ptt = P3 = Pa = 0,1 N/mm2

* Ứng suất cho phép của vật liệu X18H10T ở 150 o C:

Nắp thiết bị được chế tạo từ vật liệu X18H10T, từ đồ thị Ứng suất cho phép tiêu chuẩn đối với loại thép chịu nhiệt và chịu axit trong sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được tại 110oC, ứng suất cho phép tiêu chuẩn là [𝜎]* =142 (N/mm2) Ứng suất cho phép là: [𝜎] = [𝜎]* 𝜂 = 142.1 = 142 (N/mm2)

* Mô-đun đàn hồi của vật liệu X18H10T ở 110 o C: E110oC = 1,82.105 N/mm2

* Giới hạn chảy của vật liệu X18H10T ở 110 o C: 𝜎𝑐110𝑜𝐶 = 210 N/mm2

* Hệ số bổ sung bề dày ăn mòn hóa học: Ca = 1 mm

* Hệ số bền mối hàn: 𝜑ℎ = 1

b Tính toán bề dày nắp elip:

* Chọn bề dày nắp elip S = 30 mm (thông thường ta chọn bề dày nắp bằng bề dày thân sau đó mới giảm xuống bề dày thích hợp)

Bán kính cong bên trong của elip là: 𝑅𝑡 = 𝐷𝑡2

4 ℎ𝑡 = 30002

4 (600 − 30) = 3947,67 mm

𝑅𝑡

𝑆 =

3947,67

30 = 131,59 0,15 𝐸110𝑜𝐶

𝑥 𝜎𝑐110𝑜𝐶 = 0,15 1,82 10

5

0,7 210 = 185,7 (Vì ta sử dụng vật liệu thép hợp kim nên x = 0,7)

=> 𝑅𝑡

𝑆 < 0,15 𝐸110𝑜𝐶

𝑥 𝜎𝑐110𝑜𝐶 mà 0,15< ℎ𝑡

𝐷𝑡 = 600 − 30

3000 = 0,19 <0,5 không phù hợp với các trường hợp với được nêu để tính toán

Trường hợp S = 25 mm tương tự như S = 30 mm

* Chọn S = 20 mm:

Bán kính cong bên trong của elip là: 𝑅𝑡 = 𝐷𝑡2

4 ℎ𝑡 = 30002

4 (600 − 20) = 3879,31 mm

{

𝑅𝑡

𝑆 =

3879,31

20 = 193,966 0,15 𝐸110𝑜𝐶

𝑥 𝜎𝑐110𝑜𝐶 = 0,15 1,82 10

5

0,7 210 = 185,7 (Vì ta sử dụng vật liệu thép hợp kim nên x = 0,7)

=> 𝑅𝑡

𝑆 > 0,15 𝐸110𝑜𝐶

𝑥 𝜎𝑐110𝑜𝐶

Mà 0,15< ℎ𝑡

𝐷𝑡 = 600 − 20

3000 = 0,193 <0,5 nên ta tính [Pn] với công thức sau:

[Pn] =0,09.𝐸110𝑜𝐶.(𝑆 − 𝐶𝑎

𝐾 𝑅𝑡 )2= 0,09.1,82 105.( 20 − 1

0,941 3879,31)2=0,4437 N/mm2 > Ptt Với K được nội suy từ bảng trong sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí trang 127 như sau:

𝐷𝑡

Rt / S

0,15 0,85 0,86 0,90 0,923 0,935 0,940 0,946 0,955 0,20 0,88 0,90 0,92 0,940 0,950 0,955 0,960 0,965 0,25 0,91 0,92 0,94 0,956 0,960 0,970 0,975 0,980 0,30 0,93 0,94 0,957 0,966 0,970 0,978 0,980 0,984 0,35 0,95 0,96 0,975 0,980 0,985 0,990 0,994 0,998

Ở trường hợp S = 20 mm [Pn] ≫ Ptt vì vậy để tối ưu về mặt kinh tế, ta tiếp tục giảm

S để chọn được giá trị phù hợp Tính tương tự như trường hợp S = 20 mm ta được kết quả dưới dạng bảng như sau:

S

(mm)

𝑅𝑡

(mm)

𝑅𝑡

𝑡

𝑆 > 0,15 𝐸𝑡

𝑥 𝜎𝑐𝑡

ℎ𝑡

𝐷𝑡

0,15<ℎ𝑡

𝐷 𝑡<0,5

K [Pn]

N/mm2

Khi giảm giá trị S đến 10 mm, [Pn] < Ptt (không thỏa)

c Kết luận:

Bề dày nắp elip thích hợp là 12 mm

3 Đáy hình nón của thiết bị:

a Thông số tính toán và thông số cơ tính của vật liệu:

* Nhiệt độ tính toán:

Đáy thiết bị có lớp vỏ áo bên ngoài nên ttt = tmax = t2 = 150oC

* Áp suất tính toán:

Vì P2 > Pa > P1 nên đáy thiết bị chịu áp suất ngoài Áp suất tính toán của đáy thiết bị là: Ptt = P2 = 0,476 N/mm2

* Ứng suất cho phép của vật liệu X18H10T ở 150 o C: [𝜎] = 138 (N/mm2)

* Mô-đun đàn hồi của vật liệu X18H10T ở 150 o C: E150oC = 1,82.105 N/mm2

* Giới hạn chảy của vật liệu X18H10T ở 150 o C: 𝜎𝑐150𝑜𝐶 = 210 N/mm2

* Hệ số bổ sung bề dày ăn mòn hóa học: Ca = 1mm

* Hệ số bền mối hàn: 𝜑ℎ = 1

b Tính toán bề dày đáy nón:

* Chọn giá trị S:

Chọn S = 30 mm (bằng với bề dày thân hình trụ)

* Xác định lực nén chiều trục:

P = 𝜋

4 𝐷𝑛2 Ptt = 𝜋

4 (3000 + 30.2)2 0,476 = 3500577,42 N/mm2

.

* Xác định lực nén chiều trục cho phép:

𝐷 ∗=0,9𝐷𝑡1+0,1𝐷𝑡3

𝐷∗

2(𝑆−𝐶𝑎) = 3321

2(30−1) = 57,26 Từ giá trị 𝐷∗

2(𝑆−𝐶𝑎) đã tính ta nội suy được kc = 0,057 dựa vào bảng trong sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí trang 103:

Vì 25 < 𝐷∗

2(𝑆−𝐶 𝑎 )< 250 𝑛ê𝑛 𝐾𝐶 = 875𝜎𝑐150𝑜𝐶

𝐸150𝑜𝐶𝑘𝐶 = 875 ⋅ 210

1,82⋅10 5⋅ 0,057 = 0,05755

[𝑃] = 𝜋 𝐾𝐶 𝐸150𝑜𝐶 (𝑆 − 𝐶𝑎)2cos2𝛼

= 𝜋 ⋅ 0,05755 ⋅ 1,82 ⋅ 105 (30 − 1)2⋅ cos235 = 18569132,85 N/mm2

* Xác định áp suất ngoài cho phép:

Vì 𝑙′

𝐷∗= 4200

3321= 1,2647 > 0,3𝐸𝑡

𝜎𝐶𝑡√[2(𝑆−𝐶𝑎 )

𝐷𝑡 ]3 = 0,3.1,82⋅105

210 √[2(30−1)3000 ]3= 0,69893

Nên [𝑃𝑛] = 0,649 𝐸𝑡.𝐷𝑡

𝑙′ (𝑆 − 𝐶𝑎

𝐷𝑡 )2 √(𝑆 − 𝐶𝑎 )

𝐷𝑡

4200(30−1

3000)2√30−1

3000 = 0,775 > Ptt

* Kiểm tra độ ổn định của đáy nón:

𝑃

𝑃𝑡𝑡 [𝑃𝑛]=

3500577,42

0,476 0,775= 0,8027 < 1 (thỏa)

Đáy nón có S = 30 mm thỏa điều kiện nhưng không mang lại hiệu quả về mặt kinh

tế Vì vậy cần làm các gân tăng cứng để giảm S đáy nón Đề xuất làm 6 gần tăng cứng (chia thân thành 7 đoạn bằng nhau), mỗi gân cách nhau l’ = 600 mm, chiều rộng gân bé hơn 0,1 khoảng cách giữa 2 gân

c Tính toán lại bề dày đáy nón sau khi thêm gân tăng cứng:

* Chọn giá trị S: Chọn S = 15 mm (Dựa theo quy cách thép tấm cán nóng hiện nay).3

* Xác định lực nén chiều trục:

P = 𝜋

4 𝐷𝑛2 Ptt = 𝜋

4 (3000 + 15.2)2 0,476 = 3432275 N/mm2

.

* Xác định lực nén chiều trục cho phép:

𝐷 ∗=0,9𝐷𝑡1+0,1𝐷𝑡3

𝐷∗

2(𝑆−𝐶𝑎) = 3321

2(15−1) = 118,6 Từ giá trị 𝐷∗

2(𝑆−𝐶𝑎) đã tính ta nội suy được kc = 0,11362 (Dựa vào bảng trong sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí trang 103)

Vì 25 < 𝐷∗

2(𝑆−𝐶𝑎)< 250 𝑛ê𝑛 𝐾𝐶 = 875 𝜎𝑐150𝑜𝐶

𝐸150𝑜𝐶 𝑘𝐶 = 875 ⋅ 210

1,82⋅10 5⋅ 0,11362 = 0,1147

3 Thép Mạnh Hà, Bảng tra quy cách thép tấm mới nhất, truy cập từ: https://thepmanhha.com.vn/quy-cach-thep-tam/

[𝑃] = 𝜋 𝐾𝐶 𝐸150 𝐶 (𝑆 − 𝐶𝑎)2cos2𝛼

= 𝜋 ⋅ 0,1147 ⋅ 1,82 ⋅ 105 (15 − 1)2⋅ cos235 = 8625212,205 N/mm2

* Xác định áp suất ngoài cho phép:

Vì 𝑙′

𝐷∗= 600

3321= 0,18067 < 0,3𝐸𝑡

𝜎𝐶𝑡√[2(𝑆−𝐶𝑎 )

𝐷 𝑡 ]3 = 0,3.1,82⋅105

210 √[2(15−1)

3000 ]3= 0,23444

Nên [𝑃𝑛] = 2 [𝜎𝑛] (𝑆−𝐶𝑎)

𝐷 𝑡 [1 + 1,02 (𝑙′)2 ⋅ 𝐷𝑡

(𝑆−𝐶𝑎)3 ⋅ (𝜎𝑐𝑡

𝐸𝑡 )

2

]

= 2 ⋅ 138 ⋅ (15−1)

3000 ⋅ [1 + 1,02 6002 ⋅ 3000

* Kiểm tra độ ổn định của đáy nón:

𝑃

𝑃𝑡𝑡 [𝑃𝑛]=

3432275

0,476 0,83937= 0,965 < 1 (thỏa)

d Kết luận:

Vậy ta chế tạo đáy nón có bề dày là 15 mm với 6 gân tăng cứng cách đều nhau 1 khoảng là 600 mm, chiều rộng gân bé hơn 0,1 khoảng cách giữa 2 gân

4 Vỏ hình trụ của thiết bị:

a Thông số tính toán và thông số cơ tính của vật liệu:

* Nhiệt độ tính toán:

Vì vỏ áo được bọc cách nhiệt nên ttt = t2 + 20 = 150 + 20 = 170oC

* Áp suất tính toán:

Vì P2 > P3 nên vỏ hình trụ của thiết bị chịu áp suất trong

Áp suất tính toán của vỏ hình trụ là: Ptt = P2 – P3 = 0,476 – 0,1 = 0,376 N/mm2

* Ứng suất cho phép của vật liệu CT3 ở 170 o C:

Vỏ hình trụ của thiết bị được chế tạo từ vật liệu CT3, từ đồ thị Ứng suất cho phép tiêu chuẩn của các loại thép thường được dùng để chế tạo thiết bị trong sách Tính toán, thiết

kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được tại 170oC, ứng suất cho phép tiêu chuẩn là [𝜎]* =130 (N/mm2)

Vì vỏ được bọc cách nhiệt nên 𝜂 = 0,95

Ứng suất cho phép là: [𝜎] = [𝜎]* 𝜂 = 130 0,95 = 123,5 (N/mm2)

* Mô-đun đàn hồi của vật liệu CT3 ở 170 o C:

Theo bảng 2-12 sách Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được 𝐸170𝑜𝐶 = 1,88.105 N/mm2

* Giới hạn chảy của vật liệu CT3 ở 170 o C:

“Độ bền chảy của thép CT3 phụ thuộc nhiều vào độ dày của thép Nếu thép CT3 có

độ dày dưới 20mm, thì có độ bền chảy là 245 N/mm2.”4

* Hệ số bổ sung bề dày ăn mòn hóa học: Ca = 0 mm (trong vỏ áo chứa hơi nước bão hòa có tính ăn mòn không cao)

* Hệ số bền mối hàn: Hàn hai phía => 𝜑ℎ = 1

b Tính toán bề dày vỏ hình trụ:

Vì [𝜎]

𝑃𝑡𝑡𝜑ℎ = 123,5

0,376⋅ 1 = 328,46 > 25 nên 𝑆min = 𝐷𝑡2⋅𝑃𝑡𝑡

2[𝜎]⋅𝜑ℎ =3300⋅0,376

2⋅123,5⋅1 = 5,02 mm

S = Smin + C = 5,02 + 0 + 0,98 = 6 mm

c.Kiểm tra:

* Điều kiện 1:𝑆−𝐶𝑎

* Điều kiện 2: [P] = 2[𝜎] 𝜑ℎ (S − 𝐶𝑎)

𝐷𝑡 + (S − 𝐶𝑎) =2 123,5 1 (6 − 0)

3300 + (6 − 0) = 0,448 > Ptt (thỏa)

4 Pipe Valvec, Thép CT3 là gì? Tính chất cơ lý và cường độ mác thép CT3 Truy cập từ:

https://vanphukien.com/thep-ct3/

d Kết luận:

Vậy chọn bề dày vỏ hình trụ của thiết bị là 6 mm

5 Vỏ hình nón của thiết bị:

a Thông số tính toán và thông số cơ tính của vật liệu: tương tự như vỏ hình trụ

của thiết bị

* Nhiệt độ tính toán: ttt = t2 + 20 = 150 + 20 = 170oC

* Áp suất tính toán: Ptt = P2 – P3 = 0,476 – 0,1 = 0,376 N/mm2

* Ứng suất cho phép của vật liệu CT3 ở 170 o C:

[𝜎] = [𝜎]* 𝜂 = 130 0,95 = 123,5 (N/mm2)

* Mô-đun đàn hồi của vật liệu CT3 ở 170 o C: 𝐸170𝑜𝐶 = 1,88.105 N/mm2

* Giới hạn chảy của vật liệu CT3 ở 170 o C: 245 N/mm2

* Hệ số bổ sung bề dày ăn mòn hóa học: Ca = 0 mm

* Hệ số bền mối hàn: Hàn hai phía => 𝜑ℎ = 1

b Tính toán bề dày vỏ hình nón:

Với  = 35o và [𝜎]

𝑃𝑡𝑡𝜑ℎ=123,5

0,376 ⋅ 1 = 328,46 > 50 > 3 ta tính S theo các công thức sau:

* Bán kính cong của vỏ nón: Rt = 𝐷𝑡2

4 ℎ𝑡 = 33002

4 4200= 648,2 mm

* Hệ số hình dáng của đáy:

Từ 𝑅𝑡

𝐷𝑡2 =648,2

các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí ta tra được y = 1,35

*Tính S min :

Smin = 𝐷𝑡2 ⋅𝑃𝑡𝑡⋅𝑦

4[𝜎]𝜑ℎ = 3300 ⋅ 0,376 ⋅ 1,35

4 ⋅ 123,5 ⋅ 1 = 3,39 mm

* Tính đường kính trong trung bình của đáy nón:

D = Dt – 2 [Rt (1 - cos) + 10 Smin sin]

= 3300 – 2 [648,2 (1 – cos35) + 10 3,39 sin35] = 3027 mm

* Tính S’ min :

𝑆min′ = 𝐷 ⋅ 𝑃𝑡𝑡

2 cos𝛼 [𝜎] 𝜑ℎ = 3027⋅0,376

2 cos35 𝑜 ⋅ 123,5 ⋅ 1 = 5,6 mm

Ta thấy 𝑆min′ > Smin nên ta tính S dựa trên S’min

* Tính S: S = S’min + C = 5,6 + 0 + 0,4 = 6 mm

c.Kiểm tra:

* Điều kiện 1:

𝑆min

cos35𝑜 = 0,3052 (thỏa)

* Điều kiện 2:

[𝑃] =4[𝜎]𝜑ℎ (𝑆−𝐶𝑎)

𝐷𝑡.𝑦 =4⋅123,5⋅1⋅(6−0)

3300⋅1,35 = 0,6653 N/mm2 > Ptt (thỏa)

* Điều kiện 2:

[𝑃] =2cos𝛼[𝜎]𝜑ℎ (𝑆−𝐶𝑎)

𝐷+2cos𝛼(𝑆−𝐶𝑎) =2cos35𝑜⋅123,5⋅1⋅(6−0)

3027+2cos35 𝑜 ⋅(6−0) = 0,4 N/mm2 > Ptt (thỏa)

d Kết luận:

Vậy ta chọn bề dày vỏ nón của thiết bị là 6 mm