TỔNG QUAN VỀ SO 2
Thực trạng SO 2 trong không khí hiện nay
Hình A- - Nhà máy điện Yallourn Australia - một trong số những nhà máy có lượng phát thải khí SO 2 cao vào môi trường (Ảnh: AAP)
Ô nhiễm môi trường do khí thải SO2 là một vấn đề nghiêm trọng toàn cầu, dẫn đến biến đổi khí hậu, nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon và hiện tượng mưa axit.
Vào ngày 19/8, Tổ chức Hòa Bình Xanh (Greenpeace) đã công bố một báo cáo chỉ ra rằng Australia đứng thứ 12 trong danh sách các quốc gia phát thải khí lưu huỳnh (SO2) lớn nhất thế giới, đồng thời nhiều khu vực của nước này nằm trong Top 100 điểm nóng ô nhiễm SO2 toàn cầu.
Ô nhiễm không khí tại Việt Nam đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng lớn đến môi trường đô thị, công nghiệp và các làng nghề Tình trạng này không chỉ tác động tiêu cực đến sức khỏe con người mà còn gây hại cho hệ sinh thái và góp phần vào biến đổi khí hậu.
- Hàm lượng SO2 được thải ra từ các hoạt động công nghiệp của Hà Nội:
Năm Hàm lượng SO2 (tấn/ năm)
2020 16.1 bảng A -Lượng khí thải SO 2 từ hoạt động công nghiệp giai đoạn 1997-2020
(Nguồn: PhD Thesis 2010- Ngô Thọ Hùng)
Hình A- - Hình ảnh thải khí ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất nông nghiệp.
Tính chất của SO 2
- Khí SO2 hay còn gọi là khí sunfurơ là chất khí không màu, nặng hơn không khí và dễ hóa lỏng
- SO2 có mùi hắc, là khí độc, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3.
- Nhiệt độ nóng chảy là -72,4 o C và nhiệt độ sôi là -10 o C.
- Khí này còn có khả năng làm vẩn đục nước vôi trong và làm mất màu dung dịch brôm và màu cánh hoa hồng.
Nguyên tử lưu huỳnh trong SO2 có cặp electron tự do linh động và trạng thái oxy hóa +4, điều này cho phép SO2 vừa đóng vai trò là chất khử vừa là chất oxi hóa trong các phản ứng oxi hóa khử.
- SO2 trong không khí dễ bị oxi hóa thành SO3 trong môi trường ảm tác dụng với nước tạo ra acid hoặc muối sunfat gây hại cho môi trường.
Tác hại của SO 2
Khí SO2 được coi là một mối nguy hại lớn đối với môi trường, xuất hiện trong khói thuốc lá, khí thải từ các nhà máy, lò sưởi và phương tiện giao thông Chất khí này không chỉ gây ô nhiễm không khí mà còn là một trong những nguyên nhân chính gây ra mưa axit, dẫn đến sự ăn mòn công trình và phá hoại hệ sinh thái cây cối.
Khí SO2 là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường điển hình, với khả năng hòa tan trong nước cao, khiến nó dễ dàng phản ứng với hệ hô hấp của con người và động vật Sự tiếp xúc với khí này có thể gây ra triệu chứng khó thở, nóng rát cổ họng và là nguyên nhân dẫn đến các bệnh lý như viêm phổi, viêm đường hô hấp và viêm mắt.
SO2 trong không khí có khả năng kết hợp với các hạt nước nhỏ, tạo ra các hạt acid H2SO4 li ti Những hạt này có thể xâm nhập qua phổi và vào hệ thống bạch huyết, ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
SO2 tham gia vào nhiều phản ứng hóa học, dẫn đến việc giảm dự trữ kiềm trong máu và gây rối loạn chuyển hóa đường và protein Điều này có thể gây thiếu vitamin B và C, đồng thời tạo ra methemoglobine, chuyển đổi Fe 2+ (hòa tan) thành Fe 3+ (kết tủa), gây tắc nghẽn mạch máu và giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu.
Hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc Khi hàm lượng cao (> 0,5mg/m 3 )
SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp Nếu hít phải SO2 nồng độ cao có thể gây tử vong
Các loài thực vật như rêu và địa y rất nhạy cảm với khí SO2, với nồng độ từ 0,15-0,3 ppm có thể gây độc cấp tính Khi SO2 bị oxy hóa trong không khí và kết hợp với nước mưa, nó tạo ra mưa acid, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây trồng và thảm thực vật.
- Đối với các công trình:
Sự hiện diện của SO2 trong không khí ẩm gây ra hiện tượng ăn mòn nghiêm trọng đối với kim loại, bê tông và các công trình kiến trúc Chất này làm hư hỏng và thay đổi tính năng vật lý cũng như màu sắc của vật liệu xây dựng như đá vôi, hoa cương và đá cẩm thạch, đồng thời phá hoại các tác phẩm điêu khắc và tượng đài Các kim loại như sắt và thép trong môi trường ẩm, nóng và có SO2 sẽ gỉ sét nhanh chóng Hơn nữa, SO2 còn làm giảm tuổi thọ của các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ da và giấy.
TỔNG QUAN VỀ NƯỚC
Tính chất của nước
Nước, với công thức hóa học H2O, là hợp chất của O2 và H2, đóng vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống Nhờ vào các tính chất lý hóa đặc biệt như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và khối lượng riêng bất thường, nước trở thành một yếu tố quan trọng không thể thiếu.
- Nước là dung dịch lỏng, không màu, không mùi, không vị.
- Khối lượng riêng của nước: 1000Kg/m 3
- Nhiệt độ nóng chảy của nước: 0 o C
- Nhiệt độ sôi của nước: 100 o C
- Độ nhớt của nước: 1cP
Nguyên nhân sử dụng nước
IV Nguyên nhân sử dụng nước:
- Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp
- Trên trái đất có tới 70% là nước nên nước là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dễ tìm nhất giảm được chi phí nguồn nguyên liệu.
- Dung môi lành tính nhất với môi trường
- Không bắt lửa, không gây cháy nổ
- An toàn đối với sức khỏe của con người và môi trường xung quanh khi lò rỉ
Do khí SO2 có độ hòa tan trong nước thấp, nên cần sử dụng một lượng nước lớn và thiết bị hấp thụ phải có kích thước lớn và cồng kềnh.
- Để tách SO 2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 100 o C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn.
GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHUẨN TRONG THIẾT KẾ THIẾT BỊ
Tiêu chuẩn ASME
Tiêu chuẩn ASME là bộ tiêu chuẩn của Mỹ, bao gồm các lĩnh vực như công nghệ áp suất, nhà máy hạt nhân, thang máy và thang tự động, xây dựng, tiêu chuẩn hóa, thiết kế kỹ thuật và kiểm tra hiệu năng.
The American Society of Mechanical Engineers (ASME) was established in 1880 by Alexander Lyman Holley, Henry Rossiter Worthington, John Edison Sweet, and Matthias N Forney, with the primary mission of addressing issues related to pressure vessels and boilers.
ASME, tổ chức nổi tiếng trong việc thiết lập các bộ mã và tiêu chuẩn cho thiết bị cơ khí, ban đầu được thành lập nhằm tạo ra một Liên đoàn kỹ thuật tập trung vào nghiên cứu các kỹ thuật cơ khí tại Bắc Mỹ Qua thời gian, ASME đã phát triển thành một tổ chức đa ngành, có ảnh hưởng lớn đến ngành thiết kế và chế tạo cơ khí toàn cầu.
ASME có sứ mệnh phát triển tiêu chuẩn, bộ luật và chương trình đánh giá cho các sản phẩm và dịch vụ liên quan trên toàn cầu, nhằm phục vụ lợi ích nhân loại Tổ chức này thu hút những nhân tài xuất sắc nhất để cùng nhau phát triển, duy trì và thúc đẩy việc áp dụng ASME trong các lĩnh vực liên quan.
- ASME hiện nay có hơn 14.000 thành viên ở 158 quốc gia trên thế giới.
- ASME có những phạm vi tiêu chuẩn đáng chú ý như:
Thang máy và cầu thang tự động ( loạt tiêu chuẩn ASME A17 )
Ống và đường ống ( loạt tiêu chuẩn ASME B31)
Các thiết bị quy trình kép ( loạt tiêu chuẩn ASME BPE )
Van mặt bích, phụ kiện ống và các miếng đệm ( loạt tiêu chuẩn ASME B16)
PD 5500 là bộ quy tắc quy định về thiết kế, chế tạo và kiểm tra các bình áp suất không hàn và hàn nhiệt, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng.
Tiêu chuẩn PD 5500, trước đây được biết đến với tên gọi BS 5500, đã bị loại khỏi danh sách các Tiêu chuẩn Anh do không phù hợp với Chỉ thị Thiết bị Áp lực Châu Âu (97/23/EC) Tại Vương quốc Anh, tiêu chuẩn này đã được thay thế bởi EN 13445 và hiện được phát hành dưới dạng "tài liệu xuất bản" (PD) của Cơ quan tiêu chuẩn Anh.
Tại Anh, mọi thiết bị áp lực thông thường được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất và các lĩnh vực liên quan phải được thiết kế và chế tạo theo tiêu chuẩn Anh PD 5500 hoặc tiêu chuẩn châu Âu EN 13445, cũng như các tiêu chuẩn tương đương của Mỹ.
Các quy phạm và tiêu chuẩn bao gồm thiết kế, vật liệu chế tạo, gia công, kiểm tra và thử nghiệm, tạo nên nền tảng cho thỏa thuận giữa nhà sản xuất, khách hàng và công ty bảo hiểm của khách hàng.
Tiêu chuẩn PD5500
- Các quốc gia không có sẵn quy phạm thì cách quy phạm và tiêu chuẩn của Anh và
Mỹ sẽ được áp dụng
Tiêu chuẩn PD 5500 khuyến khích mô hình đảm bảo rằng các tổ chức sản xuất, cả trong nước và quốc tế, có thể sản xuất bình áp lực với chất lượng cao và an toàn Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là cần thiết để đảm bảo an toàn, đúng phép đo, thiết kế, và quy trình sản xuất Để truy cập và mua tiêu chuẩn này, Tiêu chuẩn Toàn cầu cung cấp cổng thông tin để người dùng có thể tiếp cận BSI.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
Giới thiệu về thiết bị tháp đệm
Tháp hình trụ được cấu tạo từ nhiều bậc liên kết với nhau bằng mặt bích hoặc hàn Vật chêm được đưa vào tháp thông qua hai phương pháp chính: xếp ngẫu nhiên hoặc xếp theo thứ tự.
Hình D- -Cấu tạo tháp đệm
- Cấu tạo của tháp đệm gồm:
Trong thân hình trụ đổ vật rắn trơ (đệm) (3)
Bộ phân phối lại chất lỏng (5)
Ống xiphong (6) để tạo chế độ nhũ tương
- Đệm được chế tạo từ những vật liệu khác nhau: hợp kim, kim loại, gốm sứ, thủy tinh, chất dẻo, gỗ, đá …
Hình D- - Các hình dạng của đệm
- Có nhiều hình dạng kích thước khác nhau:
- Yêu cầu chung của tháp đệm:
Thấm ướt tốt chất lỏng
Trở lực thủy lực nhỏ, thể tích tự do lớn và tiết diện ngang lớn
Có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí, ε và S lớn
Có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền, dễ kiếm :
Để làm việc với chất lỏng bẩn nên chọn đệm cầu có khối lượng riêng nhỏ
Chọn đệm cần căn cứ vào yêu cầu giảm hiệu ứng thành thiết bị
Hình D- - Thiết bị tháp đệm thực tế (tháp chêm)
Có bề mặt tiếp xúc pha lớn
Trở lực trong tháp không lớn lắm
Giới hạn làm việc tương đối rộng
Khó làm ướt đều vật liệu Lỏng phân bố không đều cần đặt thêm bộ phận phân phối lòng Tốn chi phí
So sánh ưu nhược điểm của từng loại tháp.
Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp Ưu điểm
- Cấu tạo khá đơn giản.
- Làm việc được với chất lỏng bẩn nếu dùng đệm cầu có của chất lỏng.
- Trở lực tương đối thấp.
- Làm việc được với chất lỏng bẩn.
- Do có hiệu ứng thành hiệu suất truyền khối thấp.
- Độ ổn định không cao, khó vận hành.
- Do có hiệu ứng thành khi tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng khó tăng năng suất.
- Thiết bị khá nặng nề.
- Kết cấu khá phức tạp.
- Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp.
Bảng D - Bảng so sánh các loại thiết bị
VI Giới thiệu về vật liệu: Thép không gỉ 304
SA304 hay Inox 304 là loại thép không gỉ phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Với khả năng chống ăn mòn vượt trội khi tiếp xúc với các hóa chất khác nhau, Inox 304 đặc biệt hiệu quả trong môi trường chế biến thực phẩm nhờ khả năng chống gỉ và dễ dàng vệ sinh Ngoài ra, Inox 304 cũng cho thấy khả năng chống ăn mòn tốt đối với hầu hết các acid vô cơ.
Hình D- - Cuộn thép không rỉ 304
- Khả năng chịu nhiệt Inox 304:
Inox 304 có khả năng chống oxi hóa tốt ở nhiệt độ 870 độ C,và tiếp tục thể hiện được lên đến nhiệt độ 925 độ C
Trong những trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, thì người ta yêu cầu vật liệu có hàm lượng cacbon cao hơn.
- Cơ tính và tính chất vật lý Inox 304:
Inox 304, thuộc dòng thép Austenitic, có từ tính rất yếu và gần như không có Tuy nhiên, trong môi trường nhiệt độ thấp, tính từ của nó lại trở nên mạnh mẽ hơn.
Phương pháp chính để sản xuất Inox 304 là nung nóng nguyên liệu lên đến 1010 độ C-1120 độ C, sau đó nhanh chóng làm mát, thường sử dụng nước lạnh để làm nguội.
Inox 304 có khả năng tạo hình xuất sắc, cho phép dát mỏng mà không cần gia nhiệt, điều này làm cho nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong sản xuất các chi tiết Inox.
Inox 304 thể hiện khả năng hàn tuyệt vời, loại Inox này phù hợp với tất cả các kĩ thuật hàn (trừ kĩ thuật hàn gió đá)
Inox 304 có khả năng cắt gọt kém hơn so với thép Cacbon, do đó khi gia công, cần sử dụng máy công cụ với tốc độ quay thấp và quán tính lớn Dụng cụ cắt phải có độ cứng và sắc bén, đồng thời không quên sử dụng dung dịch làm mát để đảm bảo hiệu quả gia công.
Inox nổi bật với khả năng chống ăn mòn vượt trội, không bị ảnh hưởng bởi các môi trường khắc nghiệt và tiếp xúc với nhiều loại hóa chất, kể cả những hóa chất có tính ăn mòn cao.
Dễ lau chịu nếu như bị dính bẩn, kể cả là các vết bẩn khó đi.
Chịu nhiệt rất tốt nhiệt độ từ 870-925 o C.
Khả năng hàn tuyệt vời.
Inox 304 dễ bị ăn mòn khi tiếp xúc với dung dịch chứa ion Clorua, đặc biệt là trong môi trường nước mối như bờ biển Các ion Clo có khả năng phá hủy lớp bảo vệ của Crom trong inox, dẫn đến quá trình oxy hóa bên trong vật liệu Khi tiếp xúc với dung dịch có ít nhất 25ppm Natri Clorua, inox 304 bắt đầu bị ăn mòn.
VII Tính toán thiết bị:
1 Điều kiện ban đầu : ( SO 2 )
- Nồng độ đầu của pha khí theo tỉ số mol:
0,082.(273+25) ¿0,000382(kmol SO2/kmol khí trơ)
Hấp thu SO 2 bằng nước, lựa chọn dung môi sạch khi vào tháp nên: X đ =0 Với X đ : nồng độ đầu của pha lỏng, kmolSO 2 /kmolH 2 O.
- Lượng dung môi tối thiểu được sử dụng:
Với G tr : suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp.
X*: nồng độ pha lỏng cân bằng tương ứng với X đ
- Từ đồ thị đường cân bằng ta xác định được:
Với L tr : lượng dung môi không đổi khi vận hành, kmol/h
- Lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thu:
- Suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp:
- Suất lượng dung môi làm việc:
- Phương trình cân bằng vật chất có dạng:
- Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng:
Với Q s – nhiệt lượng phát sinh do hấp thụ khí, kJ/h
- Để đơn giản hóa vấn đề tính toán, ta có thể giả thiết như sau:
- Nhiệt độ mất mát ra môi trường xung quanh không đáng kể, Q 0 = 0
- Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào tháp: t c = t đ = 25 °
- Tỷ nhiệt của dung dịch không đổi trong quá trình hấp thu: C đ = C c = H 2 O
Trong quá trình hấp thu, có thể xảy ra sự phát sinh nhiệt Nếu ký hiệu q đại diện cho nhiệt lượng phát sinh của một mol cấu tử bị hấp thu, thì ta có thể xác định mối liên hệ giữa nhiệt và quá trình hấp thu.
Q s = q.L tr (X c -X đ ) Với mức độ gần đúng có thể coi q không đổi trong suốt quá trình hấp thu:
Vì lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch nhỏ nên có thể lấy: L L đ c
Đồng thời ta cũng có thể bỏ qua mức độ biến đổi nhiệt của pha khí, tức là:
Như vậy, công thức tính nhiệt độ cuối T c của dung dịch sẽ có dạng như sau:
Do lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch nhỏ nên: L đ =L c =L tr
- Phương trình hấp thu của SO 2 trong dung môi nước
Theo sổ tay hoa lý, nhiệt sinh của:
Nhiệt phát sinh của 1 mol cấu tử SO 2 bị hấp thu: q = (-70,96 -68,317) - (0 - 12157,29) = 12018,013 kcal/mol
- Nhiệt độ cuối của dung dịch ra khỏi tháp:
Ta xem quá trình hấp thu là đẳng nhiệt.
3 Tính kích thước tháp hấp thu: a) Các thông số vật lý của dòng khí:
- Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp hấp thu: V y tb =V đ +V c
V đ ,V c – lượng khí vào và ra khỏi tháp, m 3 /h.
Khối lượng riêng trung bình của pha khí: ρ y tb =[ y tb 1 M 1 + ( 1− y tb 1 ) M 2 ] 273
M 1 , M 2 : khối lượng mol của SO 2 và không khí.
T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp hấp thu: T= 25 °
y tb 1 : nồng độ phần mol của SO 2 lấy theo giá trị trung bình. y tb 1 =y d 1 +y c 1
Với y d 1 ; y c 1 : nồng độ phần mol của SO 2 vào và ra khỏi tháp. y d 1 = y d = 0,01 y c 1 = Y c
- Độ nhớt trung bình của pha khí (của hỗn hợp khí)
M 1 , M 2 , M hh : khối lượng phân tử của hỗn hợp khí, của SO 2 và không khí (kg/kmol).
M hh = y tb 1 M 1 + (1- y tb 1 ).M 2 = 0,0102.64 + (1-0,0102).28,8 = 29,3 (kg/kmol).
m 1 , m 2 : nồng độ của SO 2 , không khí tính theo phần thể tích. m 1 = y tb 1 = 0,0102 m 2 = 1- y tb 1 = 0,9898
Ở 25 ° : μ 2 =μ kk =0,0182 10 −3 (kg ms) μ 1 =μ SO 2 =0,0128 10 −3 (kg ms)
- Lưu lượng khối lượng pha khí trung bình:
G d , G c : lưu lượng khí vào và ra khỏi tháp (kg/s)
G d =G tr M tr +G tr M SO 2 Y d 0,53.28,8+200,53.64 0,0204`37,1( kg h ) =1,677 ( kg s )
G c =G tr M tr +G tr M SO 2 Y c 0,53.28,8+200,53.64 0,000382W80( kg h ) =1,61 ( kg s )
2 =1,6435( kg s ) b) Các thông số vật lí của dòng lỏng:
- V x tb : lưu lượng dòng lỏng trung bình.
Do lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch nhỏ , xem quá trình hấp thu không làm thay đổi đáng kể thể tích nên:
V x tb = Vtg = Ltg Mtg ρ 1 tr
Với: ρ tr là khối lượng riêng của nước ở 30 0 C. ρ tr 5 (Kg/m 3 )
Mtr: khối lượng phân tử của nước, kg/kmol.
Ltr: lưu lượng nước, kmol/h.
- Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng: ρ tb 1 = ρ tb 1 V tb 1+(1- V tb 1) ρ tb 2[2,IX.104,183]
Với ρ tb 1 ; ρ tb 2 : khối lượng riêng trung bình của SO2, H2O trong pha lỏng.
V tb 1 ,V tb 2 : thể tích trung bình của SO2, H2O trong pha lỏng.
Do lưu lượng SO2 hòa tan trong dung dịch nhỏ nên: V tb 1 ≈0.
- Độ nhớt trung bình của pha lỏng:
Do lượng cấu tử SO2 hòa tan trong dung dịch nhỏ nên có thể xem: μ x tb ≈ μ H 2 O = 0,8007 x 10 -3 (kg/m.s).
- Lưu lượng khối lượng trung bình của pha lỏng:
G x d ;G x c : lưu lượng khối lượng dòng lỏng vào và ra khỏi tháp.
2 c) Tính đường kính tháp đệm:
- Tốc độ bắt đầu tạo nhũ tương, còn gọi là tốc độ đảo pha ω s ' (m/s) được xác định theo công thức: lg [ ω g V s ' 2 σ d 3 d ρ ρ xtb y tb ( μ μ n x ) 0,16 ] = A−1,75 ( G G x y ) 1 4 ( ρ ρ y x th th ) 1 8
G x , G y : lưu lượng dòng lỏng và khí trung bình, kg/s
ρ x tb , ρ y tb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí ρ x tb 5(kg/m 3 ) ρ y tb =1,166(kg/m 3 )
μ x : độ nhớt trung bình pha lỏng theo nhiệt độ trung bình: μ x =μ x tb =0,8007 10 −3 ( kg m s)
μ n : độ nhớt của nước ở 25 o C μ n =1,005.10 −3 ( kg m s)
- Chọn đệm vòng Raschig bằng sứ, kích thước đệm 50x50x5 mm Các thông số của đệm:
σ đ : Bề mặt riêng của đệm σ đ m 2 /m 3
V đ : thể tích tự do của đệm v đ =0,79m 3 /m 3
ρ đ : khối lượng riêng xốp đệm ρ đ P0kg/m 3
Thay số vào ta được: lg [ 9,81 0,79 ω ' s 2 95 1,193 3 995 ( 0,8007 10 1,005 10 −3 −3 ) 0,16 ]=0,022−1,75.(1,643557,35 ) 1 4 ( 1,166995 ) 1 8
- Chọn tốc độ làm việc: ω tb =ω ' s 0,9=0,823.0,9=0,741 (m/s)
- Đường kính tháp được xác định theo công thức:
Chọn D = 1,6 m d) Tính bề dày thân tháp:
- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn:σ* = 129,72 N/mm 2
- Ứng suất cho phép: σ cp = η.σ* = 129,72 N/mm 2
- Chọn áp suất trong tháp: P dư = 2 at
Áp suất tính toán: Ptt = 1at = 0,098 N/mm 2
Chọn hệ số bền mối hàn: φ h = 0,9 σ
- Chọn { a =0,1.30=3 mm : hệ s ố b ổ sung do ă n m ò n hó a học của m ô itrường b =0mm:hệsốbổsung do b à o mò n cơhọc của m ô itrường c =0mm:hệsốbổsung do sailệc h k h i c hếtạo v à lắp r á p o =1mm:hệsốbổsung đểquy tr ò n k í c h t hước
→ c họn bềd à y của t hâ n t há p: 4,70mm
→ thỏa điều kiện bền chọn S = 4,7 mm
Chọn bề dày tiêu chuẩn là 5mm e) Tính bề dày đáy nắp:
- Kiểm tra điều kiện bền:
Đáy nắp elip tiêu chuẩn có bán kính cong bên trong ở đỉnh đáy (nắp) là
2.129,72 0,9.(5,0−3) 1600+(5,0−3) =0,29>0,098 N mm 2 f) Tính đường kính ống dẫn khí:
Chọn { v ậ n t ố c c ủ a k hí v à o t h iết bị:v k m s đường k í n h củaống dẫn k hí:D k =0,35m
Tính lại vận tốc dòng khí trong ống dẫn v k = 4Q
Tính đường kính khí ra
D vào = D ra = 0,35 m g) Tính đường kính ống dẫn lỏng:
- Tính lại vận tốc lỏng vào: v l = D 4 Q lv
Chọn D l = D l ra = 0,25m h) Tính mặt bích:
- Chọn mặt bích liền có cổ
Hình D- - Mặt bích có cổ
- Chọn đệm cao su mềm với các thông số:
{ Hệ số áp su t ấ riêng m=0,5 Áp su tấ c nầ thi tế đểbi nế d ngạ đ mệ q o =3,5 N mm 2
Bềr ngộ c aủ đ mệ b%mm
- Tra bàng số liệu trong sổ tay Quá trình và Thiết bị tập 2, ta có số liệu như sau:
Đường kính trong thiết bị D t = 1600 mm
Đường kính ngoài của bích D n = 1740 mm
Đường kính tâm bulong D b = 1690 mm
Đường kính mép vát D 0 = 1660 mm
Chọn số bulong là 56 con
Bề dày cổ: S 1 = 6 mm b 0 = 0,6b = 0,6 25 = 15 mm k = 0,8 ( Vì d b = 20 mm)
- Kiểm tra lực tác dụng lên bulong: Q b
- Ứng suất kép vật liệu làm bulong σ bké o ,5N/mm 2 d b ≥ √ 3 π k 4 0 [ Q σ ] b bké o = √ 3 π 0,8 89,5 4.4815 = 4,4mm (thỏa điều kiện)
M BC = 0,4.Q.l 1 = 0,4.269666.40 = 4314656 N/mm 2 Tra được D 0 , = 1610 mm
Chọn ứng suất của vật liệu σ3N/mm 2
So sánh σ AB ,88 20582,9 N
- Tra từ bảng số liệu ta có kích thước chân đỡ như sau:
- Tra bảng ta được kích thước của tay treo có kích thước như sau:
