THIẾT KẾ CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG

Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi vQuá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi Quá trình đun sôi dd, làm bay hơi 1 phần dung môi

CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG

Nhóm thực hiện: 1

GVHD: Nguyễn Hữu Hiếu

Theo tiêu chuẩn Anh pd5500

1/40

Tính bền cơ khí cho các chi tiết của

TB

2/40

Nhiệm vụ báo cáo: Tính toán tính bền cơ khí cho thiết bị cô đặc chân không dung dịch NaOH theo chuẩn PD5500

PD5500: Tiêu chuẩn Anh

“Quy cách cho các bình áp suất không hàn, hàn nhiệt”, là một

bộ quy tắc thực hiện cung cấp các quy tắc cho việc thiết kế, chế tạo và kiểm tra các thiết bị áp lực.

3/40

Dung môi bay lên gọi là hơi thứ

CĐ áp suất thường

CĐ áp suất chân không CĐ nhiều nồi CĐ liên tục

5

Thiết bị cô đặc nhiều nồi Thiết bị cô đặc chân không một nồi

5/40

• Cô đặc ở áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, giảm chi phí năng lượng, hạn chế việc chất tan bị lôi cuốn theo và bám lại trên thành

thiết bị

Ưu điểm

• Loại thiết bị và phương pháp này cho tốc độ tuần hoàn dung dịch nhỏ (vì ống tuần hoàn cũng được đun nóng) và hệ số truyền nhiệt thấp.

Buồng đốt

Buồng bốc

Thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên

tục có buồng đốt trong và ống tuần

hoàn trung tâm

Sai

Không thỏa

Tính bền cơ khí (buồng đốt, buồng bốc, nắp, đáy, vỉ ống,

mặt bích)

Thỏa

Nhiệt độ hơi đốt (hơi bão hòa) 150 oC

Áp suất hơi đốt (hơi bão hòa) 4,76 at

1 Tính cho buồng đốt

1.1 Thông số công nghệ

 Buồng đốt có đường kính trong Dt = 600 mm, chiều cao Ht = 1500mm

 Thân có 3 lỗ, ứng với 3 ống: dẫn hơi đốt, xả nước ngưng, xả khí không ngưng

 Vật liệu chế tạo là thép 304, có bọc lớp cách nhiệt.

 Làm việc dưới áp suất trong

9/40

 Vậy nhiệt độ tính toán của buồng đốt là:

ttt = tD + 20 = 150 + 20 = 170°C (trường hợp thân có bọc lớp cách nhiệt)

 Ứng suất thiết kế của vật liệu ở ttt là:

f = 124 N/ (tra bảng 4.2/trang 37, sách Thiết kế cơ khí thiết bị Áp lực, Nguyễn Hữu Hiếu)

•  

10/40

1.Tính cho buồng đốt

1.2/ Tính toán

Bề dày tối thiểu e = (công thức 5.1 trang 15)

Với J là hệ số bền mối hàn, chọn mối hàn giáp mối 1 phía, tra bảng phụ lục 4 trang 275, ta có J = 0,65

 Vậy e tối thiểu = = 1,377mm

 Dung sai ăn mòn là 2mm nên

2 Tính cho buồng bốc

2.1 Thông số công nghệ

• Đường kính trong là Dt = 800 mm

• Chiều cao Ht = 2000 mm.

• Vật liệu chế tạo là thép 304, có bọc lớp cách nhiệt

• Làm việc ở áp suất ngoài.

12

9/40

• Kiểm tra áp suất tối đa cho phép (công thức 5.7 trang 47)

Pc = 2,2.E.()3 =2,2x191,45x103x ()3 = 0,1699 MPa > 0,0981MPa

• Vậy chọn thép 304 dạng tấm có bề dày 6mm để làm buồng bốc

3 Tính cho nắp thiết bị

3.1 Thông số công nghệ

 Chọn nắp ellipse tiêu chuẩn Dt = 800mm (không hàn).

→chọn chiều cao của nắp từ đường tiếp tuyến lên đỉnh : h = 200mm

 Nắp có 1 lỗ để thoát hơi thứ.

 Vật liệu chế tạo là thép 304.

18/40

3 Tính cho nắp thiết bị

3.2 Tính toán:

 Nắp làm việc với áp suất tuyệt đối bên trong giống như buồng bốc là Po = 0,7 at nên chịu áp suất ngoài:

Chọn Ptk= 1at = 0,0981N/mm2

 Nhiệt độ hơi thứ ra : 90oC

 Nhiệt độ tính toán của nắp giống như buồng bốc là:

ttt = 90 + 20 = 110 °C (nắp có bọc lớp cách nhiệt)

Ứng suất thiết kế f = 148 N/mm2 (tra bảng 4.2 trang 37 sách Thiết kế cơ khí thiết bị Áp lực, Nguyễn Hữu Hiếu)

 Module đàn hồi E = 187,22.103 MPa (tra bảng phụ lục 5 trang 277, sách Thiết kế cơ khí thiết bị Áp lực, Nguyễn Hữu Hiếu nhóm G)

19/40

 Bề dày nắp : e = 4RS = 4x824,18x = 2,39mm (công thức 5.23 trang 58)

 Dung sai ăn mòn là 2mm

e thực = 2,39 + 2 = 4,39 mm

Vậy chọn bề dày nắp là 6 mm ( thuận lợi chi thi công)

•  

20/40

4 Tính cho đáy thiết bị

4 Tính cho đáy thiết bị

V/ Tính bền cơ khí cho các chi tiết của thiết bị cô đặc

5 Tính mặt bích:

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 thiết kế của buồng đốt là 0,369 N/mm2

• Áp suất thiết kế của buồng bốc là 0,0981 N/mm2

=> Chọn mặt bích thép có cổ hàn ở áp suất danh nghĩa 6 bar

5 Tính mặt bích:

5.2 Chọn mặt bích:

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 0,369 N/mm2

• Áp suất tính toán của đáy là 0,122 N/mm2

=> Chọn mặt bích thép có cổ hàn ở áp suất danh nghĩa 6 bar

Mặt bích

Bề mặt được nâng

Bu lông

Khoan lỗ Cổ

600 609,6 755 24 70 670 5 M24 20 26 705 640 16 12

5 Tính mặt bích:

5.2 Chọn mặt bích:

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 thiết kế của buồng bốc và nắp cùng là 0,0981 N/mm2

=> Chọn mặt bích thép có cổ hàn ở áp suất danh nghĩa 6 bar.

Bu lông

Khoan lỗ Cổ

800 812,8 975 24 70 880 5 M27 24 30 920 842 16 12

6 Tính vỉ ống:

6.1 Thông số công nghệ:

 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 304

 Làm việc dưới áp suất trong

31/40

6 Tính vỉ ống:

6.2 Tính toán:

 Áp suất thiết kế vỉ ống là 0,4668 N/mm2

 Nhiệt độ tính toán của vỉ ống là tt = tD = 150°C

 Ứng suất cực đại cho phép của vật liệu ở tt là fp = 130,24 N/mm2 (tra bảng 4.2 trang

37, sách Thiết kế cơ khí thiết bị Áp lực, Nguyễn Hữu Hiếu).

6 Tính vỉ ống:

6.2 Tính toán:

 Bề dày tối thiểu để chống lại lực cắt:

tp = = = 1,73 mm

với τp : ứng suất cắt cho phép tối đa (lấy bằng một nửa ứng suất cho phép tối đa)

 Dựa vào bảng 11.1 trang 123, chọn bề dày thiết kế vỉ ống với đường kính ngoài 29mm là 22 mm.

•  

33/40

Thân 5 lỗ, gồm: ống nhập liệu, ống thông áp, cửa sửa chữa và 2 kính quan sát  

35/40

Mặt bích  

Mặt bích nối giữa buồng bốc và buồng đốt

  Kích

 Nguyễn Hữu Hiếu, Thiết kế cơ khí thiết bị áp lực, NXB Đại học quốc gia

TP Hồ Chí Minh, 2017.

39/40

lắng nghe

38