đề tài '''' xử lý so2 bằng phương pháp hấp thu với dung môi là nước ''''

Đề tài

" Xử lý SO2 bằng
phương pháp hấp
thu với dung môi
là nước "
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
1

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay , do sự phát triển của các nghành cơng nghiệp tạo ra các sản phẩm
phục vụ con người , đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vơ cùng lớn làm phá vỡ
cân bằng sinh thái gây ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng .
Trong các loại ơ nhiễm , ơ nhiễm khơng khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người
, động vật , thực vật và các cơng trình xây dựng . Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ
thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của mơi trường . Vì vậy , trong những năm gần đây
ơ nhiễm khơng khí từ các nghành sản xuất cơng nghiệp ở nước ta đang là vấn đề quan
tâm khơng chỉ của nhà nước mà còn là của tồn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã
lên đến mức báo động .
SO
2
là một trong những chất ơ nhiễm khơng khí được sản sinh nhiều trong các
nghành sản xuất cơng nghiệp và sinh hoạt . Việc xử lý SO
2
có nhiều phương pháp khác

nhau . Phương pháp nào được áp dụng để xử lý tùy thuộc vào hiệu quả và tính kinh tế
của phương pháp . Ví vậy , đồ án mơn học với nhiệm vụ thiết kế tháp đệm hấp thu SO
2

là một trong những phương án ghóp phần vào việc xử lý khí thải ơ nhiễm .
Trong đồ án này sẽ đi khảo sát một phương án : Xử lý SO
2
bằng phương pháp
hấp thu với dung mơi là nước . Nhằm tìm hiểu xem q trình xử lý có đạt hiệu quả và
kinh tế khơng , để có thể đưa vào hệ thống xử lý khí thải trong các nghành sản xuất
cơng nghiệp và sinh hoạt .
Nội dung khảo sát : thiết kế tháp đệm xử lý SO
2
với năng suất 2000m
3
/h , nồng
độ SO
2
trong dòng khí đầu vào là 1% thể tích , nồng độ SO
2
trong dòng khí đầu ra đạt
tiêu chuẩn loại A (1500mg/m
3
) thải vào mơi trường .
Em xin chân thành biết ơn cơ Cao Thị Nhung , các thầy cơ bộ mơn Máy &
Thiết bị đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hồn thành đồ án
mơn học này .

CHƯƠNG I
MỞ ĐẦU

PHẦN A . TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO
2
.

I.1. Tính chất hóa lý SO
2
:
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
2

SO
2
là chất khí khơng màu, mùi kích thích mạnh, dễ hóa lỏng, dễ hòa tan trong
nước (ở điều kiện bình thường 1 thể tích nước hòa tan 40 thể tích SO
2

) . Khi hồ tan
trong nước tạo thành dung dịch sunfurơ và tồn tại ở 2 dạng : chủ yếu là SO
2
.nH
2
O và
phần nhỏ là H
2
SO
3
.
SO
2
có nhiệt độ nóng chảy ở – 75
0
C và nhiệt độ sơi ở – 10
0
C .
Ngun tử S trong phân tử SO
2
có cặp electron hóa trị tự do linh động và ở
trạng thái oxy hóa trung gian (+4) nên SO
2
có thể tham gia phản ứng theo nhiều kiểu
khác nhau:
- Cộng khơng thay đổi số ơxy hóa :
SO
2
+ H
2

O = H
2
SO
3

-Thực hiện phản ứng khử :
SO
2
+ 2CO
C
o
500
2CO
2
+ S


-Thực hiện phản ứng oxy hóa :
SO
2
+
2
1
O
2

o
t
OV
52

SO
3

SO
2
+ Cl
2
+ H
2
O = H
2
SO
4
+ HCl
Trong mơi trường khơng khí , SO
2
dễ bị ơxy hóa và biến thành SO
3
trong khí
quyển . SO
3
tác dụng với H
2
O trong mơi trường ẩm và biến thành acid hoặc muối
sunfat . Chúng sẽ nhanh chóng tách khỏi khí quyển và rơi xuống gây ơ nhiểm mơi
trường đất và mơi trường nước .
I.2. Tác hại của khí SO
2
:
-SO

2
trong khí thải cơng nghiệp là một thành phần gây ơ nhiểm khơng khí.
Nồng độ cho phép khí SO
2
có trong mơi trường xung quanh chúng ta là rất
nhỏ(<300mg/m
3
). Nó ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe, các hoạt động của con người,
cũng như động vật, thực vật và bầu khí quyển .
-Đối với con người và động vật : khi hít phải khí SO
2
có thể gây ra các bệnh về
đường hơ hấp như: viêm phế quản, viêm phổi, giản phổi , suy tim , hen xuyển . . . .
Nếu hít phải SO
2
với nồng độ cao có thể gây tử vong .
-Đối với vật liệu và cơng trình xây dựng :
+ Khí SO
2
có khả năng biến thành acid sunfuric , là chất phản ứng mạnh
. Do đó chúng làm hư hỏng , làm thay đổi tính năng vật lý hay thay đổi màu sắc các
vật liệu xây dựng như đá vơi , đá hoa , đá cẩm thạch . . . cũng như phá hoại các sản
phẩm điêu khắc , các tượng đài .
+ Sắt , thép ,các kim loại khác , các cơng trình xây dựng cũng dễ dàng bị
gỉ , bị ăn mòn hóa học và điện hóa .
- Đối với thực vật :
+ Khí SO
2
xâm nhập vào các mơ của cây và kết hợp với nước để tạo
thành acid sunfurơ gây tổn thương màng tế bào và làm giảm khả năng quang hợp của

cây . Cây chậm lớn , vàng úa và chết .
+ Khí SO
2
làm cây cối chậm lớn , nhiều bệnh tật , chất lượng giảm, hiệu
quả thu hoạch kém .
- Mưa acid : khí SO
2
trong khí quyển khi gặp các chất oxy hóa hay dưới tác
động của nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO
3
nhờ O
2
có trong khơng khí . Khi
gặp H
2
O , SO
3
kết hợp với nước tạo thành H
2
SO
4
. Đây chính là ngun nhân tạo ra
các cơn mưa acid mà thiệt hại của mưa acid gây ra là rất lớn. Mưa acid làm tăng tính
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
3

acid của trái đất , hủy diệt rừng và mùa màng , gây nguy hại đối với sinh vật nước , đối
với động vật và cả con người . Ngồi ra , còn phá hủy các nhà cửa, cơng trình kiến trúc
bằng kim loại bị ăn mòn . . . Nếu H

2
SO
4
có trong nước mưa với nồng độ cao sẽ làm
bỏng da người hay làm mục nát áo quần .
I.3. Các nguồn tạo ra SO
2
:
- Khí SO
2
tạo ra là do sự đốt cháy các hợp chất chứa lưu huỳnh hay ngun tử
lưu huỳnh .
Ví dụ : các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh trong than , dầu mỏ, quặng Pirit
(FS
2
) , hơi đốt chứa nhiều khí H
2
S , các quặng sunfua . . .
- Khí SO
2
là loại chất gây ơ nhiểm phổ biến nhất trong sản xuất cơng nghiệp và
sinh hoạt . Nguồn thải SO
2
chủ yếu từ :
+ Các nhà máy nhiệt điện .
+ Các lò nung , nồi hơi đốt bằng nhiên liệu than đá , khí đốt , dầu hỏa và
khí đốt có chứa lưu huỳnh .
+ SO
2
sinh ra từ các nghànhsản xuất cơng nghiệp : nhà máy lọc dầu , nhà

máy luyện kim , lò đúc , nhà máy sản xuất H
2
SO
4
. . .
+ Khí thải giao thơng .
I.4. Các phương án xử lý SO
2
:
I.4.1. Phương pháp hấp thụ :
Để hấp thụ SO
2
ta có thể sử dụng nước, dung dịch hoặc huyền phù của muối
kim loại kiềm hoặc kiềm thổ.
+ Hấp thụ bằng nước:
SO
2
+ H
2
O < ===== > H
+

+ HSO
3
-
Do độ hòa tan của SO
2
trong nước thấp nên phải cần lưu lượng nước lớn và
thiết bị hấp thụ có thể tích lớn.
+ Hấp thụ bằng huyền phù CaCO

3

Ưu điểm của phương pháp này là quy trình cơng nghệ đơn giản chi phí
hoạt động thấp, chất hấp thụ dể tìm và rẽ, có khả năng xữ lý mà khơng cần làm nguội
và xử lý sơ bộ.
Nhược điểm: thiết bị đóng cặn do tạo thành CaSO
4
và CaSO
3
.
+ Phương pháp Magie (Mg):
SO
2
được hấp thụ bởi oxit – hydroxit magie, tạo thành tinh thể ngậm
nước Sunfit magie .
Ưu điểm : làm sạch khí nóng , khơng cần lọc sơ bộ, thu được sản phẩm
tận dụng là H
2
SO
4
; MgO dể kiếm và rẻ , hiệu quả xử lý cao .
Nhược điểm :vận hành khó, chi phí cao tốn nhiều MgO.
+ Phương pháp kẽm : trong phương pháp này chất hấp thụ là kẽm
SO
2
+ ZnO + 2,5 H
2
SO
4
> ZnSO

3
+ H
2
O
Ưu điểm :của phương pháp này là khả năng xử lý ở nhiệt độ cao (200 –
250
0
C) .
Nhược điểm : có thể hình thành ZnSO
4
làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi
về kinh tế nên phải thường xun tách chúng và bổ sung thêm ZnO.
+ Hấp thụ bằng chất hấp thụ trên cơ sở Natri :
Ưu điểm : của phương pháp này là ứng dụng chất hấp thụ hóa học khơng
bay, có khả năng hấp thụ lớn .
ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
4

+ Phng phỏp Amoniac : SO
2
c hp th bi dung dch Amoniac hoc dung
dch Sunfit-biSunfit amụn .
u im : ca phng phỏp ny l hiu qu cao, cht hp th d kim ,
thu c sn phm cn thit (Sunfit v biSunfit amon) .
+ Hp th bng hn hp mui núng chy:
X lý nhit cao dựng hn hp Cacbonat kim loi kim cú thnh
phn nh sau:
LiCO
3

32%, Na
2
CO
3
33%, K
2
CO
3
35%.
+ Hp th bng cỏc Amin thm :
hp th SO
2
trong khớ thi ca luyn kim mu (nng SO
2
khong
1-2% th tớch) .
Ngi ta s dng dung dch:
C
6
H
3
(CH
3
)
2
NH
2
(t l C
6
H

3
(CH
3
)
2
NH
2
: nc = 1- 1) .
C
6
H
3
(CH
3
)
2
NH
2
khụng trn ln vi nc nhng khi liờn kt vi SO
2
to thnh
(C
6
H
3
(CH
3
)
2
NH

2
)
2
SO
2
tan trong nc .
I.4.2. Phng phỏp hp ph :
SO
2
c gi li trờn b mt cht rn , thu c dũng khớ sch khi i qua b
mt rn .
Cht hp ph cụng nghip c bn l than hot tớnh , silicagen , zeonit v ionit
(cht trao i ion) .
Nhc im : cn thit phi tỏi sinh cht hp ph thu hi cu t b hp ph
v phc hi kh nng hp ph ca cht hp ph . Chi phớ tỏi sinh chim khong 40
70% tng chi phớ ca quỏ trỡnh lm sch khớ .
I.4.3. X lý SO
2
bng phng phỏp nhit v xỳc tỏc :
Bn cht ca quỏ trỡnh xỳc tỏc lm sch khớ l thc hin cỏc tng tỏc húa
hc , nhm chuyn húa tp cht c thnh sn phm khỏc vi s cú mt ca cht xỳc
tỏc t bit .

PHN B. QUI TRèNH CễNG NGH

I.5. Chn qui trỡnh cụng ngh :
Chn ngun x lý khớ l t ng khúi ca nh mỏy sn xut acid H
2
SO
4

. Khớ
c x lý s b trc khi vo thỏp .
Chn dung mụi hp thu l nc vỡ nc l dung mụi hp thu r tin , d tỡm ,
khụng n mũn thit b .
Thỏp hp thu l thỏp m nờn dung mụi hp thu l nc sch khụng to ra
cn lng lm cn tr dũng khớ v lng .
I.6. Thuyt minh qui trỡnh cụng ngh :
Dũng khớ thi t nh mỏy thi ra c x lý s b . Sau ú c qut thi qua
lu lng k o lu lng v i vo thỏp m thc hin quỏ trỡnh hp thu . Thỏp hp
thu lm vic nghch dũng .
Dung mụi hp thu l nc . Nc sch t b cha c bm lờn bn cao v .
Sau ú i qua lu lng k o lu lng dũng chy v i vo thỏp hp thu , nc c
chy t trờn xung . Khớ SO
2
c thi t ỏy thỏp lờn , quỏ trỡnh hp thu c thc
hin .
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
5

Khí sau khi hấp thu đạt TCVN được thải phát tán ra mơi trường . Dung dịch
nước sau khi hấp thu được cho chảy vào bể chứa thực hiện q trình trung hòa và thải
ra mơi trường .

CHƯƠNG II
TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ
II.1. Các thơng số ban đầu :
Lưu lượng khí thải : 2000 m
3
/h .
Nồng độ SO
2
ban đầu là 1% thể tích .
Nồng độ SO
2
sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A :1500 mg/m
3
.
Chọn nhiệt độ của nước hấp thu là 30
o
C .
II.2. Tính cân bằng vật chất :
Phương trình cân bằng của dung dịch hấp thu SO
2

bằng H
2
O được biểu diễn
theo định luật Henri :
P = H*x hoặc y
*

t
P
H

=m*x .
Trong đó :
y
*
: nồng độ phân mol của SO
2
trong dòng khí ở điều kiện cân bằng .
x : nồng độ phân mol khí hòa tan trong pha lỏng .
P : áp suất riêng phần của cấu tử khí hòa tan khi cân bằng .
P
t
: áp suất tổng của hệ hấp thu .
H : hệ số Henry .
Ở 30
o
C : H = 0.0364*10
6
(mmHg) . [2,Bảng IX.1,p.139]
m : hệ số phân bố .

m =
t
P
H
=
760
10*0364.0
6
=47.894
y =
Y
Y

1
x =
X
X

1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
6

Thay vào trên ta được :
*
*
1
Y
Y


=m *
X
X

1

Suy ra : Y
*
=
Xm
mX
)1(1 
=
X
X
)894.471(1
*894.47


Trong đó :
X :
Y :
Từ phương trình đường cân bằng ta có các số liệu đường cân bằng:

X 0 0.00008

0.0001

0.00013

0.00015

0.00018

0.0002

0.00025

0.0003

Y
*
0 0.0038 0.0048

0.0063 0.0072 0.0087 0.0097

0.0121 0.0146

Từ số liệu đường cân bằng ta vẽ đường cân bằng :



Đồ Thò Cân Bằng Của Dung Dòch Hấp Thu SO2
Bằng
nước
0
0.002
0.004
0.006

0.008
0.01
0.012
0.014
0.016
0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004
X
Y*

Nồng độ thể tích ban đầu của dòng khí :
y
đ
= 1% = 0.01
Nồng độ đầu của pha khí theo tỷ số mol :
Y
đ
=
d
d
y
y
1
= 0.0101 (KmolSO
2
/Kmolkhítrơ)
Nồng độ cuối của pha khí theo tỷ số mol :
ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
7

Y
c
=
K
Kmolatlit
at
mlitm
molg
g
o
o
)30273(
)./.(082.0
1
*)/(10*)(1
)/(64
1
*)(5.1
333


Y
c
=0.000582 (KmolSO
2
/Kmolkhớtr)
Hp thu SO
2
bng nc , chn dung mụi sch khi vo thỏp nờn : X

= 0 .
Vi X

: nng u ca pha lng , KmolSO
2
/KmolH
2
O .
Lng dung mụi ti thiu c s dng :

d
cd
tr
XX
YY
G
L



*
min

G
tr
: sut lng dũng khớ tr trong hn hp .
X
*
: nng pha lng cõn bng tng ng vi X

.
T th ng cõn bng ta xỏc nh c :
X
*
= 0.00021 (KmolSO
2
/KmolH
2
O)
Suy ra :
000021.0
000582.00101.0
min



tr
G
L
= 45.324
Chn L
tr
= 1.2*L
min

Vi L
tr
: lng dung mụi khụng i khi vn hnh , kmol/h .
Suy ra :
trtr

tr
G
L
G
L
min
*2.1
= 1.2*45.324 = 54.3888
Lu lng hn hp khớ vo thỏp hp thu :
G
hh
= 496.80
)30273(*082.0
2000*1



RT
PV
(Kmol/h)
Sut lng dũng khớ tr trong hn hp :
G
tr
= G
hh
*(1-y

) = (1-0.01)*80.496 = 79.691 (Kmol/h)
Sut lng dung mụi lm vic :
L

tr
= 54.3888*G
tr
= 54.3888*79.691 = 4334.298 (KmolH
2
O/h)
Phng trỡnh cõn bng vt cht cú dng ;
G
tr
*Y

+ L
tr
*X

= G
tr
*Y
c
+ L
tr
*X
c

Suy ra :
dc
cd
tr
tr
XX

YY
G
L




Suy ra : X
c
=
tr
tr
cd
G
L
YY
=
000175.0
3888
.
54
000582.00101.0


(molSO
2
/KmolH
2
O)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG

SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
8


Gtr Y đ
G tr Y c
L tr X đ
L tr X c

X
c
: nồng độ cuối của pha lỏng .
.3. Cân Bằng Năng Lượng :
Ký hiệu :
G
đ
, G
c
– lượng hổn hợp khí đầu và cuối.
L
đ ,
L
c
- lượng dd đầu và cuối.
t
c ,
t
c
– nhiệt độ khí ban đầu và cuối , C
o

.
T
đ ,
T
c
– nhiệt độ dung dịch đầu và cuối , C
o
.
I
đ
, I
c
– entanpi hỗn hợp khí ban đầu và cuối , kj/kg .
Q
0
– nhiệt mất mát , kj/h .
Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng :
G
đ
I
đ
+ L
đ
C
đ
T
đ
+ Q
s
= G

c
I
c
+ L
c
C
c
T
c
+ Q
0

Với Q
s
– nhiệt lượng phát sinh do hấp thụ khí , kj/h .
Để đơn giản hố vấn đề tính tốn , ta có thể giả thiết như sau :
- Nhiệt độ mất mát ra mơi trường xung quanh khơng đáng kể ,
Q
0
= 0 .
- Nhiệt độ của hổn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào
tháp : t
c
= t
đ
= 30
0
C .
- Tỷ nhiệt của dung dịch khơng đổi trong suốt q trình hấp thu : C
đ

= C
c

= C
OH
2
.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
9


Gtr
G tr Yc
L tr Xđ
L tr Xc
Gtr tđ Iđ
Gc tc Ic
Lđ Cđ Tđ
Lc Cc Tc

Trong q trình hấp thu có thể phát sinh nhiệt , do đó nếu ký hiệu q là nhiệt
phát sinh của 1 mol cấu tử bị hấp thu , thì ta có :
Q
s
= q * L
tr
* (X
c
– X

đ
)
Với mức độ gần đúng có thể coi q khơng đổi trong suốt q trình hấp thu:



ccccdctrdddd
TCLIGXXLqTCLIG ******** 

Hoặc :
 
dc
cc
ccdd
d
c
d
c
XX
CL
Lq
CL
IGIG
t
L
L
T 


*

*
*
**
*
Vì lượng cấu tử hồ tan trong dung dịch nhỏ nên có thể lấy :
1
c
d
L
L

Đồng thời ta cũng có thể bỏ qua mức độ biến đổi nhiệt của pha khí , tức là :
0 
ccdd
IGIG
Như vậy , cơng thức tính nhiệt độ cuối T
c
của dung dịch sẽ có dạng như sau :

 
dc
c
tr
dc
XX
CL
Lq
TT 
*
*

Do lượng cấu tử hồ tan trong dung dịch nhỏ nên : L
đ
= L
c
= L
tr


 
dcdc
XX
C
q
TT 

Phương trình hấp thu của SO
2
trong dung mơi nước .
SO
2
+ H
2
O

H
+
+ HSO
3
-

Theo sổ tay hóa lý , nhiệt sinh của :
SO
2
:
2
SO
 = -70.96 (kcal/mol) .
H
2
O :
OH
2
 = - 68.317 (kcal/mol) .
H
+
:


H
= 0 (kcal/mol) .
HSO
3
-
:


3
HSO
= -12157.29 (kcal/mol) .

ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
10

Nhit phỏt sinh ca 1 mol cu t SO
2
b hp thu :
q = (-70.96 - 68.317) ( 0 12157.29) = 12018.013 (kcal/mol) .
Nhit cui ca dung dch ra khi thỏp :


dcdc
XX
C
q
TT

= 30 + 000175.0*
18
*
4200
10*18.4*013.12018
3
= 30.12
o
C
Nh vy : T
c

T

= 30
o
C .
Ta xem quỏ trỡnh hp thu l ng nhit .
II.4. Tớnh kớch thc thỏp hp thu :
II.4.1. Cỏc thụng s vt lý ca dũng khớ :
- Lu lng khớ trung bỡnh i trong thỏp hp thu :
2
cd
ytb
VV
V



V
d
, V
c
lu lng khớ vo v ra khi thỏp , m
3
/h .
V
c
= V
tr
* ( 1 + Y
c

)
=








2.1981000582.01*01.01*20001*1*
cdd
YyV (m
3
/h)
Suy ra : V
ytb
=
6.1990
2
2.19812000


(m
3
/h) .
KLR trung bỡnh ca pha khớ :

T
MyMy
tbtb
ytb
*
4
.
22
273**1*
2111




Trong ú :
+ M
1
, M
2
: Khi lng mol ca SO
2
v khụng khớ .
+ T : nhit lm vic trung bỡnh ca thỏp hp thu .
T = 30
0
C
+ y
tb1

: nng phn mol ca SO
2
ly theo giỏ tr trung bỡnh.

2
11
1
cd
tb
yy
y



Vi y
d1
, y
c1
: nng phn mol ca SO
2
vo v ra khi thỏp .

01.0
1

dd
yy

00058.0
000582.01

000582.0
1
1





c
c
c
c
Y
Y
y
Suy ra : 00529.0
2
00058.001.0
1



tb
y
+ M
1
= M
SO
2
= 64 (g/mol)

M
2
= M
kkhớ
= 28.8 (g/mol)
Suy ra :
ytb

=





166.1
30273*4.22
273*8.28*00529.0164*00529.0




kg/m
3

nht trung bỡnh pha khớ ( ca hn hp khớ ) :

2
22
1
11

**

MmMm
M
hh
hh


+ M
hh
, M
1
, M
2
: khi lng phõn t ca hn hp khớ , ca SO
2
v khụng khớ ,
kg/kmol .
M
1
=
2
SO
M = 64 (kg/kmol)
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
11

M
2

=

M
kk
= 28.8 (kg/kmol) .





986.288.28*00529.0164*00529.0*1*
2111
 MyMyM
tbtbhh

(kg/kmol) .
+ m
1
, m
2
: nồng độ của SO
2
, khơng khí tính theo phần hể tích.
m
1
= y
tb1
= 0.00529
m
2

= 1 – y
tb1
= 0.99471
+ Ở 30
0
c :

2
= 
kk
= 0.0182*10
-3
(kg/m.s) .

1
=
2
SO

= 0.0128*10
-3
(kg/m.s) .
Thay vào ta được :

33
100182.0
99471.08.28
100128.0
00529.00.64986.28








hh


Suy ra :
5
1081.1


hh

(kg/m.s) .
-Lưu lượng khối lượng pha khí trung bình :

2
cd
ytb
GG
G

 , kg/s
G
d
, G
c

: lưu lượng khí vào và ra khỏi tháp , kg/s .
0101.064691.798.28691.79***
2

dSOtrtrtrd
YMGMGG
= 2346.6 (kg/h) = 0.652 (kg/s) .

000582.064691.798.28691.79***
2

cSOtrtrtrc
YMGMGG

= 2298.1 (kg/h) = 0,638 (kg/s) .
Suy ra :
645.0
2
638.0652.0



ytb
G
(kg/s) .
II.4.2. Các thơng số vật lý của dòng lỏng :
- V
xtb
: lưu lượng dòng lỏng trung bình .
Do lượng cấu tử hồ tan trong dung dịch nhỏ , xem q trình hấp thu khơng làm

thay đổi đáng kể thể tích nên :

tr
trtrtrxtb
MLVV

1
**
Với :
tr

là khối lượng riêng của nước ở 30
0
C .

tr

= 995 (kg/m
3
) .
M
tr
: khối lượng phân tử của H
2
O , kg/kmol .
L
tr
: lưu lượng nước , kmol/h .
Suy ra :
41.78

995
1
18298.4334 
xtb
V
m
3
/h
- Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng :



2111
*1*
tbtbtbtbxtb
VV

 [2, IX.104, 183]
1tb

,
2tb

: khối lượng riêng trung bình của SO
2
, H
2
O trong pha lỏng .
1tb
V , V

tb2
: thể tích trung bình của SO
2
, H
2
O trong pha lỏng.
Do lượng SO
2
hồ tan trong dung dịch nhỏ nên : V
tb1
 0 .
 995
2
2

OHtbxtb

(kg/m
3
) .
- Độ nhớt trung bình của pha lỏng :
Do lượng cấu tử SO
2
hồ tan trong dung dịch nhỏ nên có thể xem :
ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
12


3

108007.0
2


OHxtb

(kg/m.s) .
- Lu lng khi lng trung bỡnh ca pha lng :

2
xcxd
xtb
GG
G




xd
G ,
xc
G : lu lng khi lng dũng lng vo v ra khi thỏp .
67.21
3600
1
*18*298.4334*
trtrxd
MLG (kg/s) .

3600
64*000175.0*298.433418*298.4334
***
2


SOctrtrtrxc
MXLMLG
= 21.68 (kg/s) .
Suy ra : G
xtb
= 675.21
2
67.2168.21
2




xcxd
GG
(kg/s) .
II.4.3. Tớnh ng kớnh thỏp hp thu :
Tc bt u to nh tng , cũn gi l tc o pha W
s
(m/s ) c xỏc
nh theo cụng thc :

8

1
4
1
16.0
3
2
'
*)(*75.1
**
**
lg

xtb
ytb
y
x
n
x
xtbd
ytbds
G
G
A
Vg







Vi :
+ G
x
, G
y

: lu lng dũng lng v khớ trung bỡnh , kg/s .
G
x
= G
xtb
= 21.675 (kg/s) .
G
y
= G
ytb
= 0.645 (kg/s) .
+

xtb
,

ytb
: khi lng riờng trung bỡnh ca pha lng v khớ .


xtb
= 995 (kg/m
3
) .


ytb
= 1.166 (kg/m
3
) .

+
x
: nht trung bỡnh pha lng theo nhit trung bỡnh .

x
=
xtb
= 0.800710
-3
(kg/m.s) .
+
n
: nht ca nc 20
0
C .

n
= 1.005*10
-3
(kg/m.s) .
A : h s , A = 0.022 .
Chn m vũng Raschig bng s , kớch thc m 50505 mm . Cỏc thụng s
ca m :

d
: b mt riờng ca m .

d
= 95 m
2

/m
3

V
d
: th tớch t do ca m .
V
d
= 0.79 m
3
/m
3

d

: khi lng riờng xp ca m .


d
= 600 kg/m
3

Thay s vo ta c :
lg
8
1
4
1
16.0
3

3
3
2
995
166.1
*
645.0
675.21
*75.1022.0
10*005.1
10*8007.0
*
995*79.0*81.9
166.1*95*'

s
W

Suy ra :
s


= 0.57 (m/s) .
ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
13

Chn tc lm vic :
513.09.0
'

stb

(m/s) .
ng kớnh thỏp c xỏc nh theo cụng thc :

17.1
513.03600
6.19904
3600
4








tb
tb
V
D
(m) .
Chn D = 1.2 m
II.4.4. Xỏc nh chiu cao mt n v chuyn khi :
-Chiu cao tng ng mt n v truyn khi :

LGY
h

l
m
hh

Trong ú :
h
G
: chiu cao mt n v truyn khi tng ng pha khớ , m .
h
L
: chiu cao mt n v truyn khi tng ng pha lng , m .
m : h s gúc ng cõn bng
l : lng dung mụi tiờu tn riờng , l =
tr
tr
G
L

-h
G
v h
L
c xỏc nh da vo cỏc cụng thc thc nghim sau :

3
2
25.0
PrRe
yy
t

G
a
V
h





5.025.0
3
2
PrRe256
xx
x
x
L
h

Vi : V
t
= 0.79 m
3
/m
3
, l th tớch t do ca m .
= 95 m
2
/m
3
, l b mt riờng ca m .
a l h s ph thuc dng m , m vũng Raschig a = 0.123 .


x
=

xtb
= 995 kg/m
3
, l khi lng riờng pha lng .

x
=
xtb
= 0.800710
-3
(kg/m.s) .
Cỏc cụng thc chun s Re

y
, Pr
y
cho pha khớ v Re
x
, Pr
x
cho pha lng c
tớnh nh sau :

y
y
y
G




4.0
Re
x
x
x
L




04.0
Re

yy
y
y
D



Pr

xx
x
x
D



Pr

õy :
+ G
y
, L
x
l tc khi lng ca khớ v lng tng ng mt n v tit din
ngang ca thỏp , kg/m
2
.s .
Tit din ngang ca thỏp : 1304.1
4

2.1
4
22






D
F
t
(m
2
) .
5706.0
1304.1
645.0

t
ytb
y
F
G
G (kg/m
2
.s) .
17.19
1304.1
67.21

t
xtb
x
F
G
L (kg/m
2
.s) .
+
y
= 1.81*10
-5
kg/m.s , l nht pha khớ .
ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
14

+

y
=

ytb
= 1.166 kg/m
3
l khi lng riờng pha khớ .
+ D
x
, D

y
: l h s khuch tỏn trong pha khớ v trong pha lng , m
2
/s .
II.4.4.1. H s khuch tỏn trong pha lng :



6.0
'
5.0
12
*
**10*4.7
A
B
x
V
TM
D




, m
2
/s . [4,(2-41),27]
Trong ú: M
B
l khi lng mol ca dung mụi , M

B
= 18
2

OH
M (kg/kmol)
l h s kt hp cho dung mụi , = 2.6 cho dung mụi l nc .
T = 273 + 30 = 303
0
K , nhit khuch tỏn .
V
A
= 44.8 cm
3
/mol , l th tớch mol ca dung cht .
: l d nht ca dung dch .


= 8007.0
2

OH

(Cp) .
Suy ra :


9
6.0
3.0

12
10*9568.1
8
.
44
*
8007
.
0
303*18*6.210*4.7



x
D
(m
2
/s)
II.4.4.2. H s khuch tỏn trong pha khớ

2
1
2
3
1
3
1
2
3
7

11
*
*10*3.4




















BA
BA
y
MM
VVP
T
D

[4,(2-36),25] .
Trong ú : T = 273 +30 = 303
0
K
P = 1 at , Ap sut khuch tỏn .
M
A
, M
B
: l khi lng mol khớ SO
2
v khụng khớ .
M
A
=
2
SO
M
= 64 (kg/kmol) .
M
B
= M
kk
= 28.8 (kg/kmol) .
V
A
, V
B
: th tớch mol ca SO
2

v ca khụng khớ .
V
A
= 44.8 (cm
3
/mol) .
V
B
= 29.9 (cm
3
/mol) .
Th vo ta c :

5
2
1
2
3
1
3
1
2
3
7
10148.1
8.28
1
64
1
9.298.44*1

303*10*3.4




















y
D (m
2
/s) .
II.4.4.3. Tớnh Re
x
, Re
y ,
Pr

x
, Pr
y
:

9.4
10*8007.0*95*1304.1
67.21*04.0
04.0
Re
3





xt
x
x
F
G



67.64
10*81.1*95*1304.1
645.04.0
4.0
Re
5

yt
y
y
F
G


24.411
10*9568.1*995
10*8007.0
Pr
9
3





xx
x
x
D

352.1
10*148.1*166.1
10*81.01
Pr
5
5





yy
y
y
D



II.4.4.4. Tớnh h s thm t :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
15

-U
tt
=
t
x

F
V
là mật độ tưới thực tế , (m
3
/m
2
.h) .
Trong đó : V
x
= V
xtb
= 78.41 (m
3
/h) .
F
t
= 1.1304 (m
2
) .

Suy ra :

365.69
1304
.
1
41.78

tt
U (m

3
/m
2
h) .
-Mật độ tưới thích hợp U
th
:
U
th
= B.

d
, (m
3
/m
2
h) .
B = 0.158 (m
3
/m.h) [2,bảng IV.6,177]

d

= 95 m
2
/m
3

Suy ra : U
th

= 0.158*95 = 15.01 (m
3
/m
2
h) .
Vậy :
62.4
01.15
365.69

th
tt
U
U

Dựa vào đồ thị hình IX.16 [ 2.178 ] , ta chọn  = 1 để dung mơi thấm ướt đều
lên đệm .
II.4.4.5. Tính h
G
, h
L

1016.0352.167.64
951123.0
79.0
PrRe
3
2
25.0
3

2
25.0





yy
t
G
a
V
h

(m) .

5.025.0
3
2
3
5.025.0
3
2
24.4419.4
995
108007.0
256PrRe256 





















xx
x
x
L
h



= 0.6922 (m) .
II.4.4.6. Tính chiều cao một đơn vị chuyển khối :
h
Y
= h

G
L
h
l
m


Từ đồ thị đường cân bằng ta xác định được hệ số góc đường cân bằng


XfY 

là : m = 48.3
Với :
38.54
000175.0
000582.00101.0





c
cd
tr
tr
X
YY
G
L

G
L
l

Suy ra : 716.06922.0
38
.
54
3.48
1016.0 
Y
h (m) .
II.4.5. Xác định số đơn vị truyền khối m
Y
:
Do cấu tử SO
2
hồ tan trong dung dịch khơng dáng kể nên dung dịch hấp thu khá
lỗng , phương trình tính m
Y
có dạng như sau :

1.9




d
Y
Yc

Y
YY
dY
m
(m) .

Bảng số liệu tính tích phân :






ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
16










i Yi Xi Y* Yi-Y* 1/(Y-Y*)
0 0.000582 9.1931E-11 4.4029E-09

0.000582 1718.22606

1 0.001058 8.7501E-06 0.00041925 0.0006387 1565.79971
2 0.001534 1.75E-05 0.00083884 0.000695 1438.92626
3 0.00201 2.625E-05 0.00125877 0.0007509 1331.68338
4 0.002486 3.5E-05 0.00167905 0.0008066 1239.84772
5 0.002962 4.375E-05 0.00209967 0.0008618 1160.32639
6 0.003437 5.25E-05 0.00252064 0.0009168 1090.80249
7 0.003913 6.125E-05 0.00294196 0.0009713 1029.5061
8 0.004389 7E-05 0.00336362 0.0010256 975.061834
9 0.004865 7.875E-05 0.00378563 0.0010795 926.384753
10 0.005341 8.75E-05 0.00420799 0.001133 882.607512
11 0.005817 9.625E-05 0.0046307 0.0011862 843.028425
12 0.006293 0.000105 0.00505376 0.001239 807.073715
13 0.006769 0.00011375 0.00547716 0.0012915 774.269643
14 0.007245 0.0001225 0.00590091 0.0013437 744.221613
15 0.007721 0.00013125 0.00632502 0.0013955 716.598313
16 0.008196 0.00014 0.00674947 0.0014469 691.119512
17 0.008672 0.00014875 0.00717428 0.001498 667.546587
18 0.009148 0.0001575 0.00759943 0.0015488 645.675071
19 0.009624 0.00016625 0.00802494 0.0015992 625.328761
20 0.0101 0.000175 0.0084508 0.0016492 606.354992

II.4.6. Chiu cao ct m cn thit cho quỏ trỡnh hp thu :
5.61.9716.0
YYd
hmH m
Chiu cao tng cng ca thỏp :
H = 15.94.08.02325.04.025.6

m
II.5. Tớnh tr lc ca lp m :
-Tn tht ỏp sut ca m khụ :

242
2'
3
'
2
'
yy
d
dt
y
td
k
V
H
d
H
P

Trong ú : H = 6.5 m , l chiu cao lp m .


l h s tr lc ca m , bao gm c tr lc do ma sỏt v tr lc
cc b , ph thuc chun s Re
y
:

yd
ytdy
y
V
dW





'
Re

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
17

Re
y
> 40 : chế độ xốy , 
2.0
'
Re
16
y

Re
y
< 40 : chế độ dòng ,
y
Re
140
'



Với : 
y
= 1.166 kg/m
3

V
d
= 0.79 m
3
/m
3


y
= 1.8110
-5
kg/m.s
d
td
=
95
79.04
4



d
d
V

= 0.0154 (m) , là đường kính tương đương của đệm
.
W
’
y
= 0.513 m/s , tốc độ của dòng khí trên tồn bộ tiết diện tháp .
Suy ra : 6.678
10
81
.
1

79
.
0
166.10154.0513.0
Re
5







y

Vì Re
y
> 40 nên : 343.4
6
.
678
16
2.0
'



Như vậy , thay số ta được :
5.500
2

166.1513.0
79
.
0
955.6
4
343.4
2
3





k
P (N/m
2
) .
-Tổn thất áp suất của lớp đệm ướt :





































c
y
x
n
x

y
m
y
x
kv
G
G
APP




1

Trong đó : G
x
, G
y
: là lưu lượng của dòng lỏng và dòng khí , kg/s .
G
x
= G
xtb
= 21.675 kg/s
G
y
= G
ytb
= 0.645 kg/s


x
, 
y
: khối lượng riêng của dòng lỏng và dòng khí ,

x
= 995 kg/m
3


y
= 1.166 kg/m
3


x
= 0.800710
-3
kg/m.s

y
= 1.8110
-5
kg/m.s
Do :
2.08.1



























y
x
x
y
y
x
G
G





= 1.4 > 0.5
Theo [2,bảng(IX.7),189] ta có : A = 10 , n = 0.525 , m=0.945 , c = 0.105
Thay số vào ta được :





































105.0
5
3
525.0945.0
1081.1
108007.0
995
166.1
645.0
675.21
1015.500
u
P
= 6468.37 (N/m
2
) .
Chọn

u
P = 6500 N/m
2
= 0.06510
5
(N/m
2
) .
=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=



ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
18





CHƯƠNG III
TÍNH TỐN CƠ KHÍ

III.1 Tính chiều dày thân tháp :
Thiết bị làm việc ở mơi trường ăn mòn , nhiệt độ làm việc 30
0
C , P
mt
= 1 at = 0.1
N/m

2
. Nên ta chọn vật liệu là thép khơng rỉ để chế tạo thiết bị .
Chọn thép : X18H10T .
- Ứng suất cho phép tiêu chuẩn đối với thép X18H10T ở 30
0
C :
[]
*
= 146 N/mm
2
[9,hình1-2,22]
hệ số hiệu chỉnh  = 1 [9,26]
Ứng suất cho phép là :
[] = 1146 = 146 N/mm
2

- Ap suất tính tốn : hgPP
lvtt



P
lv
: áp suất làm việc của mơi trường .
P
lv
= P
ư
=
5

10065.0 
(N/m
2
) .
h : chiều cao cột chất lỏng .
h = 8.425 m
Suy ra : 091.0425.899581.910065.0
5

tt
P N/mm
2

Chọn hệ số bền mối hàn 
h
= 0.95
Do :


2.152495.0
091
.
0
146

h
P


> 25

Nên bề dày tối thiểu của thân trụ hàn chịu áp suất được tính theo :

 
4.0
95.01462
091.01200
2
'







h
t
PD
S

mm
- Hệ số bổ sung bề dày C , mm :
C = C
a
+ C
0
+ C
b
+ C
c

Trong đó :
C
a
: là hệ số bổ sung do ăn mòn hố học của mơi trường .
Thời hạn sử dụng là 20 năm , tốc độ ăn mòn là 0.1mm/ năm .
Vậy : C
a
= 0.120 = 2 (mm) .
C
b
: là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của mơi trường .
Đối với TB hố chất : C
b
= 0 (mm) .
C
c
là hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo , lắp ráp , có thể bỏ qua .
C
0
là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước , mm
C
0
= 1 mm
Thay vào ta được : C = 2 + 0 + 1 = 3 (mm) .
- Bề dày thực của thân trụ :
S = S’ + C = 0.4 + 3 = 3.4 (mm) .
Chọn bề dày thân S = 4 (mm) .
- Kiểm tra điều kiện : 1.0


t
a
D
CS

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
19

Suy ra : 1.000167.0
1200
24


: thỏa điều kiện .
- Ap suất tính tốn cho phép ở bên trong thiết bị :
[P] =
)(
)(**][*2
at
ah
CSD
CS



[9,(5-11),131]
[P] = 462.0
)24(1200
)24(*95.0*146*2




(N/mm
2
) > 0.091 (N/mm
2
) , thỏa điều
kiện .
Vậy chiều dày thân được chọn là S = 4 (mm) .
III.2. Tính chiều dày đáy , nắp :
- Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn .
- Chọn chiều dày đáy , nắp bằng chiều dày thân .
S
n
= S
đ
= S
thân
= 4 (mm) .
- Kiểm tra điều kiện :
125.0

t
a
D
CS

Suy ra : 1.000167.0
1200

24


25 : thỏa điều kiện .
- Kiểm tra áp suất dư cho phép tính tốn theo cơng thức :
[P] =
)(
)(**][*2
at
ah
CSR
CS



[9,(6-5),166]
Đáy nắp elíp tiêu chuẩn R
t
= D
t
= 1200 (mm) .
[P] = 462.0
)24(1200
)24(*95.0*146*2



(N/mm
2
) > 0.091 (N/mm

2
) , thỏa điều
kiện .
III.3. Tính ống dẫn lỏng , ống dẫn khí :
III.3.1. Tính ống dẫn khí vào tháp :
Đường kính ống dẫn khí :
d =
V
Q
*
*4

, (m)

Trong đó :
Q : lưu lượng thể tích của khí , m
3
/s .
Q = 2000 m
3
/h
V : vận tốc dòng khí , m/s .
Đối với khí áp lực nhỏ , chọn V = 18 (m/s) .
Vậy d =
18*
3600
2000
*4

= 0.198 (m) .

Chọn d = 200 (mm) .
Với d = 200(mm) , vận tốc dòng khí trong ống dẫn :
V =
2
*
*4
d
Q

=
2
2
.
0
*
3600
2000
*4

=17.68 (m/s) .
III.3.2. Tính ống dẫn khí ra khỏi tháp :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
20

Chọn đường kính ống dẫn khí ra khỏi tháp bằng đường kính ống dẫn khí vào
tháp . d = 200(mm) .
III.3.3. Tính ống dẫn lỏng vào tháp :
Đường kính ống dẫn lỏng :
d =

V
Q
*
*4

, (m)

Trong đó :
Q : lưu lượng dòng lỏng , m
3
/s .
Q = V
xtb
= 78.41 (m
3
/h) .
V : vận tốc dòng lỏng , m/s .
Đối với nước áp lực nhỏ , chọn V = 1.25 (m/s) .
Vậy d =
25.1*
3600
41.78
*4

= 0.149 (m) .
Chọn d = 150 (mm) .
Với d = 150(mm) , vận tốc dòng lỏng trong ống dẫn :
V =
2
*

*4
d
Q

=
2
15
.
0
*
3600
41.78
*4

=1.23 (m/s) .
III.3.4. Tính ống dẫn lỏng ra khỏi tháp :
Chọn đường kính ống dẫn lỏng ra khỏi tháp bằng đường kính ống dẫn lỏng vào
tháp . d = 150(mm) .
III.4. Tính bích ghép thân tháp :

Dt
D2
D4
Dtb
D1
Db
D

Chọn bích liền khơng cổ bằng thép để nối thân tháp .
Đường kính trong thiết bị : D

t
= 1200 mm .
Đường kính ngồi của bích : D = 1340 mm .
Đường kính tâm bu lơng : D
b
=1290 mm .
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
21

Đường kính mép vát : D
1
=1260 mm .
Đường kính bu lơng : d
b
= 20 (M 20 ) .
Số bu lơng : Z = 32 cái .
Chiều cao bích : h =25 mm .
Theo [2 , bảngXIII.31 , 433] ta có kích thước bề mặt đệm :
D
2
= 1230 (mm) .
D
4
= 1254 (mm) .
Chọn vật liệu chế tạo bích là thép CT
3
.
Ap suất mơi trường trong thiết bị :
p = 0.091 (N/mm

2
) .
III . 4 . 1 . Kiểm tra bu lơng ghép bích :
a . Lực nén chiều trục sinh ra do xiết bu lơng :
Q
1
= Q
a
+ Q
k
.
Trong đó :
Q
a
_ lực do áp suất trong thiết bị gây nên
Q
a
=
4

* D
t
2
* p ( N ) .
Q
k
_ lực cần thiết để giữ được kín trong đệm ( N ) .
Q
k
=


* D
tb
* m * p .
Có thể viết lại :
Q
1
=
4

* D
t
2
* p +

*D
tb
* b
0
* m * p [ 9 , ( 7 – 1 ) , 191 ] .
Trong đó :
+ p_ áp suất mơi trường trong thiết bị , N/mm
2

p = 0.091 N/mm
2

+ D
t
: đường kính tromg thiết bị , mm

D
t
= 1200 mm .
+ D
tb
: đường kính thiết bị của đệm ,mm .
D
tb
= D
1
– 2 *
2
b

Với b_bề rộng thực của đệm , b =
12
2
12301254
2
24



 DD
mm .
Thế vào , ta được : D
tb
=1260 – 12 = 1248 mm
+ b
0

_bề rộng tính tốn của đệm
b
0
= ( 0.5

0.8 ) b . chọn b
0
= 0.5* b = 6 (mm) .
Chọn vật liệu đệm là amiăng có bề dày
o

= 3 mm do mơi trường có tính ăn
mòn .
Theo [9,bảng(7-2),192] ,ta có :
M = 2.0 , hệ số áp suất riêng .
q
o
= 10 N/mm
2
, áp suất riêng cần thiết làm biến dạng dẻo đệm .
Thay vào ta được :
Q
1
= 091.0*1200*
4
2

+

* 1248*6*2*0.091 = 1.1 * 10

5
(N) .
b . Lực cần thiết để ép chặt đệm ban đầu :
Q
2
=

* D
tb
* b
o
* q
o
=

* 1248 *6 *10 = 2.35 *10
5
(N) .
c . Lực tác dụng lên một con bulơng :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
22

q
b
=
Z
Q
Z
QQ

Z
Q
221
),max(
 = 75.7343
32
10*35.2
5
 (N) .
d. Tính đường kính bulơng :
d
b
= 1.13 *
bl
b
q
][


Trong đó : [
bl
]

= k
o
* [
bl
'
]


[
bl
'
]

: ứng suất cho phép của vật liệu làm bulơng , N/mm
2
.
Ở T = 30
o
C , theo [9,bảng(7-5),194] ,ta có [
bl
'
]

= 89.5 (N/mm
2
) .
Chọn k
o
= 0.5 , ta có :
d
b
= 1.13 *
5.89*5.0
75.7343
= 14.5 (mm)
14


(mm) , thỏa điều kiện
[9,bảng(7-7),193].
d
b
= 14.5 (mm) < 20 (mm) , thỏa điều kiện bền .
III.4.2 . Kiểm tra chiều dày bích :
Bề dày bích liền được xác định theo cơng thức sau :
t = 0.61 * d
b
*
2
1
2
1
)(*
][
**7.0*[
*
][
bbi
d
D
P
Z
l
l
k






] , [9,(7-9),195] .
Trong đó :
l
1 ,
l
2
: cánh tay đòn của momen gây uốn bích .
l
1
= 15
2
12601290
2
1



 DD
b
(mm) .
l
2
=
2
412001290
2



 SDD
tb
= 43 (mm) .
P : áp suất của mơi trường , N/mm
2
.
P = 0.091 (N/mm
2
) .
d
b
: Đường kính ngồi của bulơng , mm .
d
b
= 20 (mm)
[ ]

: Ứng suất cho phép của bulơng thơ dùng để ghép bích , N/mm
2
.
[ ]

= 45 N/mm
2
[9,hình(7-6),197] .

bi

: ứng suất cho phép của bích , N/mm
2

.

bi

=112.375 (N/mm
2
) , [9,bảng(7-6),198] .
Đại lượng

:


= (1 - ]1)
*2
)[(
2
1
2
2
1


D
lD
l
l
b
+ 0.2*
2
1

l
l

= (1 -
]1)
1260
43*21290
)[(
43
15
2


+ 0.2*
43
15
= 1.32
Bích khơng cổ :
k = 1 + ]1)()
*2
1([
*2
2
2
2

t
S
D
l

D
D
l
D
bt
t

= 1 + ]1)
4
()
1290
43*2
1(
1200
1340
[
43
*
2
1200
2

t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : CAO THỊ NHUNG
SVTH : Nguyễn Duy Nghóa
23

=1.589 +
2

26.223
t

Thay vào ta được :
t = 0.61 * 20
2
2
)
20
1260
(
45
091.0
*32.1*7.032*
43
15
[
)
26.223
589.1(*375.112
45


t

t = 0.61 * 20 *
2
26.223
589.1
4399.7

t


Suy ra : t = 23.59 (mm) < 25 (mm) , thỏa điều kiện bền .
Vậy chọn chiều dày bích t = h = 25 (mm) là thỏa điều kiện bền .
III.5. Tính bích nối đường ống dẫn lỏng với thân và ống dẫn khí với thân :
III.5.1. Bích nối đường ống dẫn lỏng với thân :
Chọn bích liền bằng kim loại đen để nối ống dẫn lỏng với thân .
Đường kính trong ống dẫn lỏng , D
y
= 150 mm.
Đường kính ngồi ống dẫn lỏng , D
n
= 159 mm.
Đường kính ngồi của bích , D = 260 mm .
Đường kính tâm bulơng D
t
= 225 mm.
Đường kính bulơng d
b
= 16 mm (M16).
Số bulơng Z = 8 con .
Bề dày bích t = 16 mm .
III.5.2. Bích nối ống dẫn khí với thân :
Chọn bích liền bằng kim loại đen .
Đường kính trong ống dẫn khí , D
y
= 200 mm.
Đường kính ngồi ống dẫn khí , D
n

= 219mm.
Đường kính ngồi của bích , D = 290 mm .
Đường kính tâm bulơng D
t
= 255 mm.
Đường kính bulơng d
b
= 16 mm (M16).
Số bulơng Z = 8 con .
Bề dày bích t = 16 mm .
III.6. Tính lưới đỡ đệm và đĩa phân phối lỏng :
III.6.1. Tính lưới đỡ đệm :
Chọn vật liệu làm đệm là thép hợp kim X18H10T . Các thanh có tiết diện chữ
nhật , 1 cạnh có bề rộng b =10 mm .
Đường kính trong tháp : D
t
= 1200 mm .
Đường kính lưới đỡ đệm : D
l
=1165 mm.
Chiều rộng bước lưới : b
l
= 22 mm .
Số thanh đỡ đệm n = 95.52
22
1165

l
l
b

D

Chọn n = 52 thanh .
Diện tích lưới đỡ đệm :
S
l
= 
2
*
4
l
D


2
1165*
4

= 1065421.625 (mm
2
) .
Tổng khối lượng mà lưới phải chịu :
m = m
1
+ m
2

ẹO AN MON HOẽC GVHD : CAO THề NHUNG
SVTH : Nguyeón Duy Nghúa
24

Trong ú :
m
1
: khi lng vt chờm khụ .
m
2
: khi lng ca dung dch .
m
1
= V

*
d


Vi :
d

= 500 kg/cm
2
, khi lng riờng xp ca m .
V

: th tớch ca m .
V

=
2
**

4
2
d
t
H
D


Suy ra : m
1
=
2
**
4
2
d
t
H
D

*
d

=
500*
2
5.6
*165.1*
4
2

= 2077.57 (kg) .
m
2
= V
dd
*
dd

= (1 V

)
2
**
4
2
d
t
H
D

*
dd



= (1 0.79) * 33.861995*
2
5.6
*165.1*

4
2


(kg) .
Vy m = m
1
+ m
2
= 2077.57 + 861.33 = 2938.9 (kg) .
Ti trng m li m chu theo mt n v din tớch :
P =
625.1065421
81.9*9.2938*

l
S
gm
= 0.027 (N/mm
2
) .
Ti trng m mt thanh phi chu tớnh theo n v chiu di :
q =
l
D
n
P
*
=
52

027.0
*1165 = 0.6049 (N/mm) .
trờn ta chn thanh di nht tớnh bn vỡ theo nguyờn tc cỏc thanh ngn hn
s bn nu thanh di nht bn . n gin ta xột thanh di nht trờn a , chu lc
phõn phi u 2 gi 2 u .
Mt ct nguy him ti B .
Mx
max
=
8
*
2
l
Dq

Kim tra bn nhõn t trng thỏi ng sut n :

max
max
max
* y
J
Mx
x
z


[12,(6-34),111] .
=
2

*
max
h
J
Mx
x

Vi J
x
=
12
*
3
hb
[12,(6-17a),105] .
Thay vo ta c :
2
max
max
*
*6
h
b
Mx
z


=
2
2

*
*
8
**6
h
b
Dq
l

Theo iu kin bn :
maxz


[ ]





2
2
*
10
*
8
1165*6049.0*6
h

146

h

20.54
Vy chn chiu dy thanh l 25 (mm) .
III.6.2. a phõn phi lng :