PHẦN 2: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 1- Xác định chiều dày thân tháp: hình trụ , được chế tạo bằng cách cuốn tấm vật liệu với kích thước đã định , hàn ghép mối.. đa mà nó có thể chịu được: Kiểm tra
Trang 1PHẦN 2: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ
1- Xác định chiều dày thân tháp:
hình trụ , được chế tạo bằng cách cuốn tấm vật liệu với kích thước đã định , hàn ghép mối
- Chọn thân tháp làm bằng vật liệu X18H10T
- Chọn thép không gỉ, bền nhiệt và chịu nhiệt
- Thông số giới hạn bền kéo và giới hạn bền chảy của thép loại X18H10T, tra bảng XXII – 4 , ta có :
-310]
được xác định theo công thức:
P D S
k
−
×
×
×
=
ϕ σ
C - hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dầy, m
P = Pmt + Ptt
với ρ - KLR của chất lỏng , kg/m3
ρx = 995,95 kg/m3
g - gia tốc trọng trường = 9,81 m/s2
H - chiều cao cột chất lỏng, H = 6,6 m
(N/m2)
(N/m2)
Trang 2• ϕ, hệ số bền của thành thân trụ theo phương dọc, ta tra theo bảng XIII.6
[II – 362]
Với hàn tay bằng hồ quang điện, thép không gỉ, thép cácbon, 2 lớp
• Tính C
C = f(độ ăn mòn, độ mài mòn, dung sai)
m (Tính theo đơn vị thời gian làm việc từ 15 - 20 năm)
vào chiều dày tấm vật liệu
-364]
Vậy C = 1 + 0,5 = 1,5 (mm)
Tính theo bảng XIII – 4 [II – 357], ta có thể chọn giá trị nhỏ nhất tính theo 2 công thức sau :
- [ ]
k
k
k η
η σ
- [ ]σk =
c
c
η
η
- Theo giới hạn bền khi kéo:
[ ]
k
k
k η
η σ
-356]
σk = 550.106 (N/m2)
6 , 2
1 10 550 = × =
=
k
k
k η
η σ
- Theo giới hạn chảy:
[ ]σk =
c
c
η
η
Trang 3σc = 220.106 (N/m2)
⇒[ ]σk = 6 146 , 7 10 6
5 , 1
1 10 220 = × =
c
c
η
η σ
(N/m2)
Ta lấy giá trị bé hơn bé hơn trong hai kết quả vừa tính được của ứng suất:
[ ]σk =146,7.106 (N/m2)
10 5205 , 5
10 7 , 146
5
6
=
×
=
c
P ϕ
σ
> 50 Nên có thể bỏ qua giá trị P ở mẫu số trong công thức tính bề dày tháp
5
10 47 , 4 10 5 , 1 95 , 0 10 7 , 146 2
10 5205 , 5 5 , 1 2
−
+
×
×
= +
×
×
×
S
k
t
ϕ
Chọn S = 5 mm
đa mà nó có thể chịu được:
Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước)
2
. 0 c
t
C S
P C S
ϕ
−
− +
P0 = Pth +Ptt
Ptt = 0,61552.105 (N/m2) ⇒ P0 = 7,973.105 (N/m2)
Vậy:
( )
( ) 6
6
6 3
5 3
0
183.10 2
, 1
10 220
2
,
1
10 26 , 180 95
, 0 10 5 , 1 5 2
10 973 , 7 10 5 , 1 5 5 , 1 2
.
=
=
≤
=
−
− +
=
−
− +
c
t
C S
P C S
D
σ
σ
ϕ σ
Chọn chiều dày thân tháp S = 5 mm là phù hợp
2.Tính chiều dày nắp và đáy thiết bị
Chọn đáy và nắp có gờ, thiết bị làm việc chịu được áp suất trong =
D P k
P D S
b
t h
k
−
×
×
×
×
=
2 8
,
Trang 4P - áp suất trong của thiết bị; P = 5,5205.105 (N/m2)
382]
[II – 362]
C - đại lượng bổ sung, C = 1,5 (mm)
k - hệ số không thứ nguyên
t D
d
d - đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng; d = 0,3 (m)
Vậy k = 1 −10,,53 = 0,8
h
c k
10 5205 , 5
10 7 , 146
5
6
>
=
×
nên đại lượng P ở mẫu trong công thức tính S có thể bỏ qua Vậy chiều dày của đáy và nắp được tính:
) ( 10
0039
,
0
375 , 0 2
5 , 1 95 , 0 8 , 0 10 7 , 146 8 , 3
10 5205 , 5 5 , 1 2
8
,
3
3
6 5
m C
S
m C
C h
D k
P D
S
b
t h k
t
+
=
+
×
×
×
×
×
×
= +
×
×
×
×
×
=
− ϕ
Xét S - C = 3,9 mm < 10 mm
Quy chuẩn S = 8 (mm)
( )
2 , 1
10 220 2
,
1
10 4 , 184 10
5 , 3 8 375 , 0 95 , 0 8 , 0 6 , 7
10 973 , 7 10 5 , 3 8 375 , 0 2 5 , 1
.
.
6
,
7
2
6
6 3
5 3
2 0
2
=
>
⇒
=
−
×
×
×
×
−
× +
=
−
− +
c
b k
b t
C S h k
P C S h
D
σ
σ
ϕ
σ
Kiểm tra lại ứng suất của đáy, nắp thiết bị theo áp suất thử:
Trang 5( )
6 6
6 3
5 3
2 0
2
10 183 2
, 1
10 220 2
,
1
10 86 , 150 10
5 , 3 9 375 , 0 95 , 0 8 , 0 6 , 7
10 973 , 7 10 5 , 3 9 375 , 0 2 5 , 1
.
.
6
,
7
2
=
=
<
⇒
=
−
×
×
×
×
−
× +
=
−
− +
c
b k
b t
C S h k
P C S h
D
σ
σ
ϕ
σ
Vậy S = 9 (mm) là phù hợp.
3.Tính đường kính ống dẫn
a, Đường kính ống dẫn chất khí
w
V d
785 , 0
= [I– 369]
w - tốc độ trung bình hơi đi trong ống, m/s
d - đường kính ống dẫn, m
6375 , 0 6678 , 5 3600
73 , 13007
×
=
=
y y
G
V
202 , 0 20 785 , 0
6375 , 0
785
,
×
=
=
w
V
785 0
2
d
V
= 19,45 (m/s)
b, Đường kính ống dẫn chất lỏng :
w
V d
785 , 0
3
10 852 , 26 08 , 997 3600
94 , 96278
3600
−
=
×
=
=
x x
G
V
369]
116 , 0 5 , 2 785 , 0
10 852 , 26
785
,
0
3
=
×
=
w
V
V
= 2,4 (m/s)
4 Chọn bích nối
Mặt bích là một bộ phận quan trọng để nối các phần thiết bị, cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị Công nghệ chế tạo mặt bích phụ thuộc vào vật liệu cấu tạo mặt bích, phương pháp nối và áp suất của môi trường
Trang 6a, Bích nối thiết bị
Do thiết bị được thiết kế có H = 8,6 m, ta chia tháp làm 2 đoạn để thuận lợi cho việc tu sửa và bảo dưỡng
Ta dùng 3 bích nối để nối thiết bị, hai bích nối nắp và đáy với thân, một bích còn lại nối đoạn giữa tháp
Chọn loại bích liền bằng thép kiểu I là loại phù hợp với thiết bị hàn, đúc, rèn để nối thiết bị
Các thông số về bích:
Py
Dt
mm
bích
Bulông
[II – 422]
b, Bích nối ống dẫn với thiết bị
Ta dùng kiểu bích tự do bằng thép để nối ống dẫn với thiết bị
Trang 7Các thông số về bích
Py
Dy
mm
Kiểu bích
mm
5.Tính toán chân đỡ
Thông thường người ta không đặt trực tiếp thiết bị lên bề mặt mà phải có tai treo hay chân đỡ để giữ thiết bị Với thiết bị này, tốt nhất ta nên chọn chân
đỡ giúp tháp ổn định khi vận hành
Muốn chọn được chân đỡ thích hợp ta phải tính tải trọng của tháp
Tải trọng của tháp:
Ptháp = Pthân + Pđáy nắp + Pchất lỏng + Pbích (N)
Pđáy, nắp - trọng tải của đáy và nắp tháp (N)
Pchất lỏng - trọng tải của cột chất lỏng (N)
Pbích - trọng tải của bích nối (N)
a, Khối lượng của thân thiết bị
t
n D
D − ).H.ρ
H - chiều cao tháp, m
4
5 , 1 005 , 0 2 5
,
=
×
×
−
× +
= π
th
b, Khối lượng của đáy và nắp tháp
384]
⇒ Mđáy, nắp = 2 × 163 = 326 (kg)
c, Khối lượng chất lỏng trong thiết bị
H
D
4
π 2 ρ
=
Trang 8D - đường kính tháp, D = 1,5 (m)
H - chiều cao tháp, H = 6,6 (m)
4
5 , 1 14 ,
d Khối lượng bích
M1bích = π.(D b D ).h ρthep
4
2 1
2 − Theo các thông số đã chọn:
- Chiều dày bích: h = 40(mm)
- ρthep= 7,9.103 (kg/m3)
M1bích = .(1 , 64 2 1 , 6 2) 0 , 04 7 , 9 10 3
π
= 32,148 (kg)
M6bích= 6× 32,148 = 192,888 (kg)
e Trọng tải toàn tháp
Khối lượng toàn thân tháp
Trọng tải toàn tháp:
Sử dụng 4 chân đỡ và trọng tải mỗi chân đỡ :
75
.
31808
4 =
P
(N)
Bảng thông số về chân đỡ :
Tải
trọng
cho
phép
trên 1
chân
N
Bề
mặt
đỡ
F.104
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6
mm
5
330 400 22
5
[II - 438]