Thiết kế cơ khí thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH

Thiết kế cơ khí thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH

ĐẠ

I HỌC QUỐC QIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC

- -BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Đề tài: “Thiết kế cơ khí thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH”

GVHD: TS Nguyễn Hữu Hiếu Môn học: cơ sở thiết kế máy và thiết bị hóa học

1 THÀNH VIÊN NHÓM 1 Nguyễn Yến Linh 61101848

2 Trần Thị Minh Thùy 61103520

3 Bùi Thị Vân 61104179

4 Dương Thắng 61103290

5 Nguyễn Văn Thanh 61103142

6 Nguyễn Đình Vũ Nguyên 61102302

7 Nguyễn Văn Quốc 61102797

8 Trần Sớt 61102969

9 Lê Quốc Hưng 61101468

10 Lê Văn Bốn 61100327

11 Trần Hồ Thịnh 61103436

12 Nguyễn Phan Cát Tường 61104140

Tp.HCM,04/2014

Môn học “cơ sở thiế kế máy và thiết bị hóa học” là cơ hội tốt cho sinh viên biết

về cách tính toán cơ khí cho các quá trình và thiết bị của công nghệ hoá học Bêncạnh đó, môn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán,thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể, thông dụng.Thiết kế cơ khí cho thiết bị cô đặc chân không một nồi liên tục dung dịch NaOHđược thực hiện dưới sự hướng dẫn TS Nguyễn Hữu Hiếu, bộ môn Quá trình vàThiết bị - khoa Kỹ thuật Hoá học - Trường Đại học Bách Khoa Thành phố HồChí Minh Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Hiếu cũng như cácthầy cô của bộ môn Quá trình và Thiết bị và những người bạn đã nhiệt tình giúp

đỡ trong quá trình thực hiện Vì đây là lần đầu nhóm thực hiện việc tính toán cơkhí cho thiết bị có tính hệ thống nên có thể còn có thiếu sót và hạn chế trong quátrình thực hiện là không tránh khỏi Do đó, nhóm rất mong nhận được thêm góp ý,chỉ dẫn từ thầy cô giáo và bạn bè để củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn

LỜI NÓI ĐẦU

Tựa đề -1

Lời nói đầu -2

Mục lục -3

Chương I: Tổng quan -5

I.1 Nhiệm vụ của báo cáo 5

I.2 Giới thiệu nguyên liệu 5

I.3 Quá trình cô đặc 6

I.3.1 Định nghĩa 6

I.3.2 Các phương pháp cô đặc 6

I.3.3 Bản chất của sự cô đặc do nhiệt 6

I.3.4 Ứng dụng của cô đặc 6

I.4 Thiết bị cô đặc 6

I.3.5 Phân loại và ứng dụng 7

I.3.6 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc 8

Chương II: Thuyết minh quy trình công nghệ -8

Chương III: Tính bền cơ khí cho thiết bị chính -10

III.1 Tính bền cho thân 10

III.1.1 Thân buồng đốt 10

III.1.1.1 Thân buồng đốt theo ASME 10

III.1.1.2 Thân buồng đốt theo Hồ Lê Viên 11

III.1.2 Thân buồng bốc 13

III.1.2.1 Thân buồng bốc theo ASME 13

III.1.2.2 Thân buồng bốc theo Hồ Lê Viên 15

III.2 Tính bền cho đáy và nắp thiết bị 17

III.2.1 Nắp thiết bị 17

III.2.1.1 Tính nắp thiết bị theo ASME 17

III.2.1.2 Tính nắp thiết bị theo theo Hồ Lê Viên 19

III.2.2 Đáy thiết bị 21

3

MỤC LỤC

III.2.2.1 Tính đáy thiết bị theo ASME 21

III.2.2.2 Tính đáy thiết bị theo theo Hồ Lê Viên 22

III.3 Tính bích, bulông 23

III.3.1 Tính bích 23

III.3.1.1 Tính bích theo Hồ Lê Viên 23

III.3.2 Bulông ghép bích 24

III.3.2.1 Tính bích theo Hồ Lê Viên 24

III.4 Tổng kết thiết bị chính 26

Chương IV: Tính thiết bị phụ -27

IV.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet 27

IV.1.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet tính theo ASME 27

IV.1.2 Thiết bị ngưng tụ Baromet tính theo Hồ Lê Viên 28

IV.2 Tổng kết thiết bị phụ 29

Tài liệu tham khảo -31

Chương I: Tổng quan

I.1 Nhiệm vụ của báo cáo

- Thiết kế cơ khí cho thiết bị cô đặc chân không một nồi liên tục dung dịch NaOH

+ Năng suất nhập liệu: 1 m3/h

+ Nồng độ đầu: 18% khối lượng

+ Nồng độ cuối: 30% khối lượng

+ Gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa có áp suất dư 3 at

+ Áp suất ngưng tụ ở buồng bốc là áp suất chân không tuyệt đối 0,1346 at

- Tính toán cơ khí cho thiết bị chính theo 2 phương pháp: ASME và Hồ Lê Viên với các thông

số công nghệ có sẵn Bao gồm tính cơ khí cho nồi cô đặc: buồng bốc, buồng đốt, đáy, nắp,bích, bu-lông, đệm với các thông số công nghệ đã có sẵn

- Tính toán cơ khí cho thiết bị phụ theo 2 phương pháp: ASME và Hồ Lê Viên Bao gồm tính

cơ khí cho thiết bị ngưng tụ bảomet: thân, đáy, nắp với các thông số công nghệ đã có sẵn

- So sánh kết quả tính toán cơ khí thiết bị chính và thiết bị phụ theo 2 phương pháp ASME và

Hồ Lê Viên với đồ án

I.2 Giới thiệu nguyên liệu

- Natri hydroxid NaOH nguyên chất là chất rắn màu trắng, có dạng tinh thể, khối lượng riêng2,13 g/ml, nóng chảy ở 3180C và sôi ở 13880C dưới áp suất khí quyển NaOH tan tốt trongnước (1110 g/l ở 200C) và sự hoà tan toả nhiệt mạnh NaOH ít tan hơn trong các dung môihữu cơ như methanol, ethanol… NaOH rắn và dung dịch NaOH đều dễ hấp thụ CO2

từ không khí nên chúng cần được chứa trong các thùng kín

- Dung dịch NaOH là một base mạnh, có tính ăn da và có khả năng ăn mòn cao Vì vậy, ta cầnlưu ý đến việc ăn mòn thiết bị và đảm bảo an toàn lao động trong quá trình sản xuất NaOH

- Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành sản xuất hoá chất cơ bản vàlâu năm Nó đóng vai trò to lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt,tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hoá dầu, sản xuất phèn

- Trước đây trong công nghiệp, NaOH được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)2 tác dụng vớidung dịch Na2CO3 loãng và nóng Ngày nay, người ta dùng phương pháp hiện đại là điện

5

phân dung dịch NaCl bão hoà Tuy nhiên, dung dịch sản phẩm thu được thường có nồng độrất loãng, gây khó khăn trong việc vận chuyển đi xa Để thuận tiện cho chuyên chở và sửdụng, người ta phải cô đặc dung dịch NaOH đến một nồng độ nhất định theo yêu cầu.

I.3 Quá trình cô đặc

I.3.1 Định nghĩa

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch gồm 2 hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệchnhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn); đó là các quá trình vật lý – hoá lý Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hoặc phương pháp làm lạnh kết tinh

I.3.2 Các phương pháp cô đặc

- Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dướitác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặtthoáng chất lỏng

- Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tách ra dưới dạngtinh thể của đơn chất tinh khiết; thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tuỳtính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra

ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi ta phải dùng máy lạnh

I.3.3 Bản chất của sự cô đặc do nhiệt

Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gầnmặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liênkết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phân tử đủnăng lượng thực hiện quá trình này Bên cạnh đó, sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khíhình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêngcác phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc Táchkhông khí và lắng keo (protit) sẽ ngăn chặn sự tạo bọt khi cô đặc

I.3.4 Ứng dụng của cô đặc

Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc các dung dịch đường, mì chính, nước trái cây…Trong sản xuất hoá chất, ta cần cô đặc các dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ…

Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặcnhư một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù cô đặc chỉ là mộthoạt động gián tiếp nhưng nó rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy Cùng với

sự phát triển của nhà máy, việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu Nó đòihỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao Do đó, yêu cầu đượcđặt ra cho người kỹ sư là phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khámphá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc

I.3.5 Phân loại và ứng dụng

a Theo cấu tạo và tính chất của đối tượng cô đặc:

- Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá

loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt

- Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5m/s tại bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dungdịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt

- Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làmbiến chất sản phẩm Thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như nước trái cây, hoa quảép…

b Theo phương pháp thực hiện quá trình:

- Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng côđặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, đạt năng suất cực đại và thời gian

cô đặc là ngắn nhất Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là không cao

- Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi thấp hơn do có áp suất chânkhông Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục

- Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi không nên lớn quá vì sẽlàm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi so với chi phí bỏ ra Có thể cô đặc chân không, cô đặc áplực hay phối hợp cả hai phương pháp Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác

để nâng cao hiệu quả kinh tế

- Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn, có thể tự động hóa

7

 Tùy điều kiện kỹ thuật, tính chất dung dịch để lựa chọn thiết bị cô đặc phù hợp.

I.3.6 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc

 Thiết bị chính:

 Ống nhập liệu, ống tháo liệu

 Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt

 Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp

 Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí không ngưng

 Thiết bị gia nhiệt

 Thiết bị ngưng tụ baromet

 Bơm nguyên liệu vào bồn cao vị

 Bơm tháo liệu

 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ

 Bơm chân không

 Các van

 Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất

Chương II: Thuyết minh quy trình công nghệ

Nguyên liệu ban đầu là dung dịch NaOH có nồng độ 18% Dung dịch từ bể chứa nguyên liệuđược bơm lên bồn cao vị Từ bồn cao vị, dung dịch chảy qua lưu lượng kế rồi đi vào thiết bịgia nhiệt và được đun nóng đến nhiệt độ sôi Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạngống chùm: thân hình trụ, đặt đứng, bên trong gồm nhiều ống nhỏ được bố trí theo đỉnh hìnhtam giác đều Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân.Nguồn nhiệt là hơi nước bão hoà có áp suất 4 at đi bên ngoài ống (phía vỏ) Dung dịch đi từdưới lên ở bên trong ống Hơi nước bão hoà ngưng tụ trên bề mặt ngoài của ống và cấp

nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ của dung dịch lên nhiệt độ sôi Dung dịch sau khi đượcgia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi Hơi nước ngưng tụ thànhnước lỏng và theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi chảy ra ngoài.

Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc: Phần dưới của thiết bị là buồng đốt, gồm có các ống truyền

nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bãohoà) đi trong khoảng không gian ngoài ống Hơi đốt ngưng tụ bên ngoài ống và truyền nhiệtcho dung dịch đang chuyển động trong ống Dung dịch đi trong ống theo chiều từ trên xuống

và nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hoá hơi một phần dung môi Hơingưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi để chảy ra ngoài

Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm:Khi thiết bị làm việc, dung dịch trong ống

truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – hơi có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dướilên trên miệng ống Đối với ống tuầ n hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyềnnhiệt lớn hơn so với trong ống truyền nhiệt nên lượng hơi tạo ra trong ống truyền nhiệt lớnhơn Vì lý do trên, khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng – hơi ở ống tuần hoàn lớn hơn so với

ở ống truyền nhiệt và hỗn hợp này được đẩy xuống dưới Kết quả là có dòng chuyển độngtuần hoàn tự nhiên trong thiết bị: từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trongống tuần hoàn

Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng – hơi thành 2 dòng Hơi thứ đi lênphía trên buồng bốc, đến bộ phận tách giọt để tách những giọt lỏng ra khỏi dòng.Giọt lỏng chảy xuống dưới còn hơi thứ tiếp tục đi lên Dung dịch còn lại được hoàn lưu.Dung dịch sau cô đặc được bơm ra ngoài theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhờbơm ly tâm Hơi thứ và khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc đivào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp) Chất làm lạnh là nướcđược bơm vào ngăn trên cùng còn dòng hơi thứ được dẫn vào ngăn dưới cùng của thiết bị.Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng và cùng chảy xuốngbồn chứa qua ống baromet Khí không ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫn qua bộ phậntách giọt rồi được bơm chân không hút ra ngoài Khi hơi thứ ngưng tụ thành lỏng thì thểtích của hơi giảm làm áp suất trong thiết bị ngưng tụ giảm Vì vậy, thiết bị ngưng tụ baromet

là thiết bị ổn định chân không, duy trì áp suất chân không trong hệ thống Thiết bị làm việc ở

áp suất chân không nên nó phải được lắp đặt ở độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy

9

ra ngoài khí quyển mà không cần bơm Bình tách giọt có một vách ngăn với nhiệm vụ táchnhững giọt lỏng bị lôi cuốn theo dòng khí không ngưng để đưa về bồn chứa nước ngưng Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí không ngưng ra ngoài để tránh trường hợp khíkhông ngưng tích tụ trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm tăng áp suất trong thiết bị vànước có thể chảy ngược vào nồi cô đặc.

Chương III: Tính bền cơ khí cho thiết bị chính

III.1 Tính bền cho thân

III.1.1 Thân buồng đốt

III.1.1.1 Thân buồng đốt theo ASME

Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng đốt có đường kính trong Dt = 600mm, chiều cao

H = 1500mm

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu tmin

+ Buồng đốt làm việc ở điều kiện áp suất dư nên chịu

áp suất trong

+ Hơi đốt là hơi nước bõa hòa ở áp suất tuyệt đối 4at

nên buồng đốt chịu áp suất trong Pm= 3at, bỏ qua áp

suât thủy tĩnh

 áp suất tính toán P= 3at

+ Nhiệt độ của hơi đốt vào lò là tD= 1430C ( tra “ bảng I.251 Tính chất lý hóa của hơi nướcbão hòa phụ thuộc vào áp suất “, ở 4at, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng đốt là ttt= 1430C

+ Với các thông số trên ta tra được

 Bán kính trong của thân

 Áp suất tính toán, thân chịu áp suât trong

( tra ở bảng TABLE 1A trang 90 và 92, Line No: 1 cho thép 304 ở nhiệt độ làm việc

1430C “ ASME 2012 section II – part D – Material “ )

 hệ số bền môi hàn E= 0,95

- Các bước tiến hành

+ Bước 1: Thân chịu ứng suất vòng: điều kiện là và

+ Bước 2: Tính bề dày tối thiểu

+ Bước 3: Tính bề dày thực

- Tiến hành:

Thân chịu ứng suất vòng: thỏa điều kiện là và

 Bề dày tối thiểu

- Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng đốt có đường kính trong Dt = 600mm, chiều cao H = 1500mm

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu smin

+ Buồng đốt làm việc ở điều kiện áp suất dư nên chịu áp suất trong

+ Hơi đốt là hơi nước bõa hòa ở áp suất tuyệt đối 4at nên buồng đốt chịu áp suất trong

Pm= 3at, bỏ qua áp suât thủy tĩnh  áp suất tính toán P= 3at

+ Nhiệt độ của hơi đốt vào lò là tD= 1430C ( tra “ bảng I.251 Tính chất lý hóa của hơi nướcbão hòa phụ thuộc vào áp suất “, ở 4at, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng đốt là ttt= 1430C

+ Với các thông số trên ta tra được

 Áp suất tính toán, thân chịu áp suât trong

 Ứng suất cho phép chịu nén []= 131,12 N/mm2

+ Bước 4: Kiểm tra bề dày

 Áp suất tính toán cho phép

 Điều kiện [P] > P : thỏa

- Tiến hành:

Vì nên ta có công thức tính bề dày tối thiểu

- Tính toán bề dày thực

+ Chọn hệ số ăn mòn hóa học Ca=1 ( thời gian làm việc 10 năm )

+ Vật liệu được xem là bền cơ học Cb=Cc=0

+ Chọn hệ số bổ sung quy tròn kích thướt là C0=1,29 ( chọn thép tấm 3mm theo tiêu chuẩn

bề dày thép có trên thị trường và theo yêu cầu bảng 5-1 trang 94 sách Hồ Lê Viên)

 Bề dày thực buồng đốt s= 3mm

- Kiểm tra lại bề dày

+ Áp suất tính toán cho phép

+ Điều kiện [P] > P : thỏa

 Bề dày thực buồng đốt s= 3mm

III.1.2 Thân buồng bốc III.1.2.1 Thân buồng bốc theo ASME

- Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng bốc có đường kính trong Dt = 800mm, chiều cao

H = 2000mm

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu tmin

+ Buồng bốc làm viêc ở điều kiện chân không nên chịu

áp suất ngoài 1at, áp suất tính toán P=1at

+ Áp suất chân không tuyệt đối trong buồng bốc

Pm=0.1346 at

13

+ Nhiệt độ của hơi thứ ra là tt= 51,50C ( tra “ bảng I.251 Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc vào áp suất “, ở 0,1346 at, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng bốc là ttt= 51,50C

- Với các thông số trên ta tra được

+ Giả sử bề dày tối thiểu của thân tmin= 0.2 in

+ Đường kính trong của thân

+ Đường kính ngoài của thân D0= 31,5 in + 0,2×2 in = 31,9 in

+ Chiều dài tính toán của thân

+ Áp suất tính toán

- Các bước tiến hành

+ Bước 1: Lập tỉ số và từ đó suy ra được hệ số A

+ Bước 2:

Công thức tính áp suất lơn nhất cho phép

+ Bước 3: Dựa vào nhiệt độ làm việc và hệ số A, từ đó tra ra hệ số B

+ Bước 4: Kiểm tra điều kiện

- Tíến hành

+ Ta có các tỉ lệ và

+ Vì Do / tmin =158,5 >10 nên ta có công thức tính áp suất lơn nhất cho phép

+ Tra hệ số A dựa vào Fig.G (Subpart 3, section II part D , P.748-749)

 A= 0,000257 + Tra hệ số B dựa vào FIG HA1 (Section II, part D, P.754) thép 304, nhiệt độ làm việc 51,50C 

+ Áp suất lơn nhất cho phép thỏa điều kiện bền

+ Bề dày tối thiểu của thân là

- Tính toán bề dày thực

Chọn thép tấm 6mm theo tiêu chuẩn bề dày thép có trên thị trường

 Bề dày thực buồng bốc t= 6mm

III.1.2.2 Thân buồng bốc theo Hồ Lê Viên

- Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng bốc có đường kính trong Dt = 800mm, chiều cao H = 2000mm

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu tmin

+ Buồng bốc làm viêc ở điều kiện chân không nên chịu áp suất ngoài 1at, áp suất tính toán P=1at

+ Áp suất chân không tuyệt đối trong buồng bốc Pm=0.1346 at

15

+ Nhiệt độ của hơi thứ ra là tt= 51,50C ( tra “ bảng I.251 Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc vào áp suất “, ở 0,1346 at, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng bốc là ttt= 51,50C

+ Với các thông số trên ta tra được

 Áp suất tính toán

 Mô đun đàn hồi của vật liệu ở 51,50C Et=193000 N/mm 2

 Giới hạn chảy của vật liệu ở 51,50C

 Ứng suất cho phép chịu nén []=131,12 N/mm 2

 Thỏa điều kiện (1) (2)

 Áp suất ngoài cho phép

 [P] > P thỏa điều kiện bền

- Tiến hành

Bề dày tối thiểu của thân là

- Tính toán bề dày thực

+ Chọn hệ số ăn mòn hóa học Ca=1 ( thời gian làm việc 10 năm )

+ Vật liệu được xem là bền cơ học Cb=Cc=0

+ Chọn hệ số bổ sung quy tròn kích thướt là C0= 0,81 ( chọn thép tấm 6mm theo tiêu chuẩn bề dày thép có trên thị trường)

 Thỏa điều kiện (1) (2)

 Áp suất ngoài cho phép

 [P] > P thỏa điều kiện bền

 Bề dày thực buồng bốc s= 6mm

17