Thuyết minh đồ án cấp GAS khí nén

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
VIỆN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
**********

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN
CẤP GAS & KHÍ NÉN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
SINH VIÊN THỰC HIỆN
MSSV
LỚP

: HOÀNG THỊ HIỀN
: TRẦN QUỐC HUY
: 6771.53
: 53HK

Hà Nội ,2011

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

1


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

ĐỒ ÁN CẤP KHÍ NÉN

PHẦN I: NHU CẦU DÙNG KHÍ VÀ LƯU LƯỢNG TÍNH TOÁN
1.1 Nhu cầu dùng khí cho các phân xưởng.
Thống kê số họng khí sử dụng và lưu lượng một họng:
Bảng 1.1. Nhu cầu dung khí cho ác phân xưởng.

STT

Phân xưởng

Số
họng

Lưu lượng 1
họng

Lưu lượng cực
đại

qmax (m3/h)

(m3/h)

1

Phân xưởng vỏ

20

5,4

108

2

Phân xưởng ống

15

5,4

81

3

Phân xưởng máy cơ khí

18

5,4

97,2

4

Phân xưởng mộc hoàn thiện

12

5,4

64,8

5

Phân xưởng gia công chi
tiết

32

5,4

172,8

6

Phân xưởng sơ chế tôn

15

5,4

81

7

Khu cầu tàu số 2

7

5,4

37,8

8

Bàn lắp ghép ngoài

18

5,4

97,2

1.2 Nhu cầu dung khí tính toán cho từng phân xưởng.
-) Chọn thời gian thực hiện cấp khí của một họng là 20 (s)/lần. Một họng thực hiện
cấp 45 lần/h.
Vậy hệ số thời gian1 họng cấp là:

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

2


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

K1 =

HOÀNG THỊ HIỀN

20 × 36
= 0,2
3600

1.3 Sơ đồ cấp khí.
( Được thể hiện trên bản vẽ kèm theo).
1.4 Lưu lượng tính toán cho các đoạn ống nhánh, xác định lưu lượng cho các đoạn
ống trên ống tuyến chính.
-) Lưu lượng cực đại của 1 họng là:

q cd = 5,4 (m3/h).
-) Lưu lượng cực đại của tất cả họng trong 1 nhánh hay 1 phân xưởng:
Qcd = n × q cd (m3/h).
-) Lưu lượng trung bình của 1 họng là:

q 0 = q cd × K1 = 5,4 × 0,2 = 1,08 (m3/h).
-) Lưu lượng trung bình của 1 nhánh hay 1 phân xưởng là:

Q 0 = Q cd × K1 (m3/h).
-) Lưu lượng tính toán cực đại của từng nhánh trong phân xưởng được cho bởi công
thức:

q TT = Q cd × K 2 (m3/h).
-) Trong đó:


q TT : Lưu lượng tính toán cực đại, (m3/h).
q cd : Lưu lượng cực đại của một họng, (m3/h).





q0 : Lưu lượng trung bình
n : Số họng.



K 2 : Hệ số lưu lượng cực đại đồng thời.

( Tra biểu đồ 3.1 trang 34 giáo trình “Trạm khí nén và mạng lưới khí nén của tác giả
Hoàng Thị Hiền).
-) Lưu lượng tính toán cực đại của phân xưởng:
Được xác định như tổng lớn nhất của lưu lượng tính toán cực đại của một trong các
nhóm điểm dùng cộng với lưu lượng trung bình của tất cả các nhóm còn lại.
QTT = max(q TT )i + Q 0 -(q 0 ) i ; (m3/h)

Trong đó:


max(q TT )i : Lưu lượng tính toán cực đại của nhánh thứ i; (m3/h)

-) Lưu lượng tính toán cực đại của cơ sở đóng tàu:

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

3

THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

Được xác định bằng tổng lớn nhất của lưu lượng tính toán cực đại của một trong các
phân xưởng cộng với lưu lượng trung bình của tất cả các phân xưởng còn lại.
Dựa trên sơ đồ cấp khí ta lập được bảng sau: (Coi một nhánh như một phân xưởng).

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

4


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

Bảng 1.2. Tính toán lưu lượng khí nén.

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

5


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

Lưu lượng max (m3/h)
Tên

phân xưởng

1. Phân xưởng
vỏ

Tên nhánh

Số họng
khí n

1 họng

Toàn bộ

q cd

Q cd

q0

Q0

5,4

27

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

Nhánh 1.2

5

5,4

27

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

Nhánh 1.3

5

5,4

27

Nhánh 1.4

5

5,4

27

Lưu lượng
tính toán
toàn phân
xưởng Qtt
(m3/h)

37,8

21,6

0

Nhánh 2.1

5

5,4

27

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

Nhánh 2.2

5

5,4

27

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

Nhánh 2.3

5

5,4

27

0,2

1,08

5,4

0,8

21,6

32,4

16,2

0

Nhánh 3.1

6

5,4

32,4

0,2

1,08

6,48

0,84

27,22

Nhánh 3.2

6

5,4

32,4

0,2

1,08

6,48

0,84

27,22

Nhánh 3.3

6

5,4

32,4

0,2

1,08

6,48

0,84

27,22

∑Q
4. Phân xưởng
mộc hoàn

Toàn bộ

Lưu
lượng
tính toán
qTT
(m3/h)

5

∑Q
3. Phân xưởng
máy cơ khí

1 họng

Hệ số lưu
lượng cực
đại đồng
thời (K2)

Nhánh 1.1

∑Q
2. Phân xưởng
ống

Hệ số sử
dụng theo
thời gian K1

Lưu lượng trung bình
(m3/h)

40,18

19,44

0

Nhánh 4.1

4

5,4

21,6

0,2

1,08

4,32

1

21,6

Nhánh 4.2

4

5,4

21,6

0,2

1,08

4,32

1

21,6

4

5,4

21,6

0,2

1,08

4,32

1

21,6

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

6

30,24


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

1.5. Lưu lượng tính toán của cơ sở đóng tàu Nam Triệu:
*) Lưu lượng tính toán cực đại của cơ sở đóng tàu Nam Triệu:
58,32 + 21,6 + 16,2 + 19,44 + 12,96 + 16,2 + 7,56 + 19,44 = 171,72 (m3/h).
*) Lưu lượng trung bình của cơ sở đóng tàu Nam Triệu:
21,6 + 16,2 + 19,44 + 12,96 + 34,56 + 16,2 + 7,56 + 19,44 = 147,96 (m3/h).

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

7


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

PHẦN II: TÍNH TOÁN THỦY LỰC.

2.1. Xác định lưu lượng tính toán cho các đoạn ống trên tuyến ống chính.
-) Để xác định đường kính từng đoạn ống của các mạng lưới giữa các phân xưởng và
mạng lưới bên trong phân xưởng, trước tiên phải xác định lưu lượng khí nén trên từng
đoạn ống riêng biệt của mạng lưới.
-) Lưu lượng khí nén có tính đến tổn thất trên đoạn ống (25%) được nhận như tổng lớn
nhất của lưu lượng tính toán cực đại của một trong các phân xưởng cộng với lưu lượng
trung bình của các phân xưởng còn lại.
-) Đối với từng đoạn ống lưu lượng tính toán được nhân như tổng lưu lượng lớn nhất của
các phân xưởng với lưu lượng trung bình các phân xưởng còn lại có tính đến tổn thất trên
đoạn. Trường hợp phân xưởng có nhiều nhánh thì lưu lượng tính toán bằng tổng lưu
lượng lớn nhất của một nhánh với lưu lượng trung bình các nhánh còn lại. Các đoạn ống
được kí hiệu trên bản vẽ. Kết quả tính toán được tổng hợp trong bảng sau:
Bảng 2.1. Lưu lượng tính toán cho các đoạn ống trên tuyến ống chính.
Phân xưởng (đoạn ống)
PX ống–K1
PX máy cơ khí–K1
K1–K2
PX hoàn thiện–K2
K2–K4
PX sơ chế tôn–K3

Khu cầu tàu số 2–K3
K3–K4
K4–K5
Bản lắp ghép ngoài–K5
K5–K6
PX gia công chi tiết–
K6
K6–K7
PX vỏ-K7
K7–Trạm khí nén

Lưu lượng tính toán cực đại

Lưu lượng trung

(m3/h)
32,4 × 1,25 = 40,5
40,18 × 1,25 =50,23
50,23 + 20,25 = 70,48
30,24 × 1,25 = 37,8
50,23 + 20,25 + 16,2 = 86,68
39,96 × 1,25 = 49,95
24,84 × 1,25 = 31,05
49,95 + 9,45 = 59,4
50,23 + 20,25 + 16,2 + 20,25
+ 9,45 = 116,38
42,28 × 1,25 = 52,85
52,85 + 20,25 + 24,3 + 16,2 + 20,25
+
+ 9,45 = 143,3

bình (m3/h)
16,2 × 1,25 = 20,25
19,44 × 1,25 = 24,3
12,96 × 1,25 = 16,2
16,2 × 1,25 = 20,25
7,56 × 1,25 = 9,45
-

58,32 × 1,25 = 72,9

34,56 × 1,25 = 43,2

72,9 + 20,25 + 24,3 + 16,2 + 20,25 +
+ 9,45 + 24,3= 187,65
37,8 × 1,25 = 47,25
72,9 + 20,25 + 24,3 + 16,2 + 20,25 +

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

19,44 × 1,25 = 24,3
-

21,6 × 1,25 = 27
8


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

+ 9,45 + 24,3+ 27 = 214,65

-) Việc tính toán thủy lực mạng lưới khí nén có thể tiến hành theo 2 phương pháp:
+) Phương pháp đồ thị.
+) Phương pháp giải tích.
Tính toán đường ống dẫn khí nén bằng giải tích là quá phức tạp, còn lập bảng tính với 4
biến số độc lập là không thể được. Do đó để thuận tiện cho quá trình tính toán ta áp dụng
phương pháp đồ thị.
2.2. Vận tốc các đoạn ống:
*) Vận tốc cho phép:
-) Đối với đường ống giữa các phân xưởng: không vượt quá 25m/s;
-) Đối với đường ống bên trong phân xưởng: không vượt quá 8 ÷ 12 m/s;
*) Vận tốc hợp lí:
-) Đối với đường ống giữa các phân xưởng 8 ÷ 15 m/s và đối với đường ống bên trong
phân xưởng 4 ÷ 8 m/s.
2.3. Tính toán thủy lực – xác định đường kính các đoạn ống và tổn thất áp suất của
mạng lưới khí nén:
Tính toán thủy lực được tiến hành nhờ các đồ thị (phụ lục 2 – 5)_Trang 56 sách Trạm khí
nén và mạng lưới khí nén – HOÀNG THỊ HIỀN.
-) Đường kính đoạn ống được xác định đồng thời với vận tốc khí và phụ thuộc vào lưu
lượng, áp suất và vận tốc (đồ thị phụ lục 3 và 4)_Trang 57 sách Trạm khí nén và mạng lưới
khí nén – HOÀNG THỊ HIỀN.
-) Tổn thất áp suất tổng cộng từ máy nén đến phân xưởng xa nhất (mạng lưới giữa các phân
xưởng) không vượt quá 10% áp suất công tác (làm việc) của trạm khí nén.
-) Đường kính ống được xác định theo công thức:

D=

4 × Q tt

3600 × π × v

(m).

Trong đó:
TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

9


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

D: Đường kính tính toán của đoạn ống, (m).
Q: Lưu lượng tính toán của đoạn ống, (m3/h).
v: Vận tốc cho phép chảy trong ống (m/s).
2.3.1. Tổn thất áp suất ma sát:
-) Từ các đại lượng Q (lưu lượng khí nén), P (áp suất khí nén), D (đường kính chọn theo
tiêu chuẩn) ta đi xác định lại vận tốc thực của đoạn ống.
-) Theo (đồ thị_phục lục 2_Trang 56 sách Trạm khí nén và mạng lưới khí nén – HOÀNG
THỊ HIỀN): với P (áp suất khí nén) và v (vận tốc thực) ta đi xác định dòng khí nén nằm
trong miền ống nào. (Miền ống nhám và miền chuyển tiếp)
-) Nếu thuộc miền ống nhám thì ta dựa vào (đồ thị_phục lục 4_Trang 58 Trạm khí nén và
mạng lưới khí nén – HOÀNG THỊ HIỀN) để xác định tổn thất áp suất riêng R (kg/m2)
trên 1m dài ống.
-) Nếu thuộc miền chuyển tiếp thì ta dựa vào (đồ thị_phục lục 3_Trang 57 Trạm khí nén
và mạng lưới khí nén – HOÀNG THỊ HIỀN) để xác định tổn thất áp suất riêng R (kg/m2)
trên 1m dài ống.

ΔPms = R × l ; (kg/m2)

-) Dựa vào công thức:
Trong đó:

 l : chiều dài ống; (m).
 R : tổn thất áp suất riêng trên 1 m dài ống.

2.3.2. Tính tổn thất áp suất cục bộ :
-) Tổn thất áp suất cục bộ trong đường ống dẫn khí nén xác định theo độ dài tương đương
(phục lục 6_Trang 60 sách Trạm khí nén và mạng lưới khí nén – HOÀNG THỊ HIỀN) kí
hiệu độ dài tương đương là: ltđ (m)
- Dựa vào công thức:

ΔPcb = R× l td ; (kg/m2)

2.3.3. Tính tổn thất áp suất tổng cộng :
-) Tổn thất áp suất chung (tổng cộng) của đường ống dẫn khí nén bằng tổn thất riêng (trên
1 m dài ống) nhân với độ dài quy ước của đoạn :

ΔP = R × l qu = R × (l +l tđ )
Trong đó:
 ΔP


: Tổn thất áp suất chung (tổng cộng) của đoạn ống; (kg/m2)
l , l td : Độ dài thực tế ( l ) và độ dài tương đương ( ltd ) của đoạn ống; (m)

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

10


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

2.4. Tính toán thủy lực:
2.4.1. Xác định đường kính đoạn ống bên ngoài phân xưởng:
Bảng 2.2: Đường kính các đoạn ống bên ngoài phân xưởng.
STT

Đoạn ống

Qtt

v chọn

D

D chọn

v thực

(m3/h)

(m/s)

(mm)

(mm)

(m/s)

1

PX ống–K1

40,5

8

42,32

50

5,73

2

PX máy cơ khí–K1

50,23

8

47,14

50

7,11

3

K1–K2

70,48

11

47,62

50

9,98

4

PX hoàn thiện–K2

37,8

8

40,89

50

5,35

5

K2–K4

86,68

11

52,81

65

7,26

6

PX sơ chế tôn–K3

49,95

8

47,00

50

7,07

7

Khu cầu tàu số 2–K3

31,05

8

37,06

40

6,87

8

K3–K4

59,4

8

51,26

65

4,97

9

K4–K5

116,38

11

61,19

65

9,75

10

Bản lắp ghép ngoài–K5

52,85

8

48,35

50

7,48

11

K5–K6

143,3

13

62,45

65

12,00

72,9

8

56,78

65

6,11

12

PX gia công chi tiết–
K6

13

K6–K7

187,65

15

66,53

76

11,50

14

PX vỏ-K7

47,25

8

45,72

50

6,69

15

K7–Trạm khí nén

214,65

15

71,16

76

13,15

-) Vận tốc thực hầu hết nằm trong khoảng vận tốc hợp lí (8÷15) m/s, nên đường kính
ống đã chọn là có thể chấp nhận được. Nếu giảm đường kính ống để đảm bảo yếu tố kinh
tế thì vận tốc trong ống tăng nên và như thế thì gây phá hoại đường ống.

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

11


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

-) Chọn tuyến ống chính là truyến dài nhất và có tổn thất áp suất lớn nhất (tuyến bất lợi
nhất). Dựa vào mặt bằng cấp khí nén cho cơ sở đóng tàu ta xác định được tuyến ống
chính của mạng lưới là tuyến: PX ống → K1 →K2 →K4 →K5 → K6 →K7 →Trạm khí
nén.
7, 5
-) Áp suất tại điểm dùng là: 7,5 bar = 1, 01325 (atm) = 7,4 (atm).
-) Do yêu cầu chọn máy nén thì áp suất cuối cùng của khí ra khỏi máy nén được phép cao
hơn áp suất tại điểm dùng không quá 3÷4 (atm).Vậy ta chọn 1,6 atm để đảm bảo yếu tố
kinh tế. Suy ra áp suất tại đoạn cuối của đường ống chính tức là đoạn PX ống→K1 có áp
suất là: 7,4 + 1,6 = 9 (atm). Và vì tổn thất áp suất tổng cộng từ máy nén đến phân xưởng
xa nhất không vượt quá 10% áp suất công tác của máy nên áp suất máy nén sơ bộ chọn
được 9 × 1,1 =10 (atm).

2.4.2.Tính toán tổn thất áp suất cho tuyến ống chính:
a. Xác định chiều dài tương đương của các đoạn ống chính:
- Dựa vào phục lục 6_Trang 60 sách trạm khí nén và mạng lưới khí nén_HOÀNG THỊ
HIỀN và các phụ tùng bố trí trên các đoạn ống của tuyến ống chính ta có bảng thống kê
độ dài tương đương như sau:
Độ dài tương đương l td (m) Số phụ tùng trên đoạn ống

Đường
ST
kính đoạn
Van
Van
Đoạn ống
T
ống D
Ngoặt cong Chạc (khóa) Ngoặt cong Chạc (khóa)
(mm)
(90°) R= 4d 3
song (90°) R= 4d 3
song
song
song

∑l

td

(m)

PX ốngK1

50

1

4,5

0,6

2

1

2

2 K1 - K2

50

1

4,5

0,6

0

1

1

5,1

3 K2 - K4

65

1,21

5,85

0,87

1

1

1

7,93

4 K4 - K5

65

1,21

5,85

0,87

0

1

1

6,72

5 K5 - K6

65

1,21

5,85

0,87

0

1

1

6,72

6 K6 - K7

76

1,364

6,84

1,068

0

1

1

7,908

7 K7 -Trạm

76

1,364

6,84

1,068

1

1

1

9,272

1

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

7,7

12


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

khí nén
2.2.2.2.Tính tổn thất áp suất tổng cộng trên đường ống chính.
- Dựa vào phương pháp tính toán đã nêu, chú ý áp suất trên đoạn ống lấy theo áp suất vừa
tính toán được P = 9 atm. Từ đó ta có bảng tính toán tổn thất áp suất tổng trên đường ống
chính như sau:

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

13


THUYẾT MINH ĐỒ ÁN CẤP GAS & KHÍ NÉN

HOÀNG THỊ HIỀN

Bảng 6: Tính toán tổn thất áp suất tổng cộng trên đường ống chính.

ST
T

D

Đoạn ống

Miền
chuyển

Qtt
v thực P
Qtt
3
(m /h
(kg/h) (mm (m/s) (atm)
)
)
động rối

R
(kg/m2)

l

∆P

ltd

trên 1m (m (m) (kg/m2)
)
dài ống

50 5,73

9

Chuyển
tiếp

0,12

122

50 9,98

9

Ống
nhám

0,25

59

103,9
65 7,26

3

9

Chuyển
tiếp

0,1

149

4 K4 - K5

116,3 139,5
65 9,75
8
4

9

Ống
nhám

0,19

147

5 K5 - K6

143,3

171,8
12,0
65
2
0

9

Ống
nhám

0,3

49

6 K6 - K7

187,6 224,9
11,5
76
5
9
0

9

Ống
nhám

0,48

121

7,90
61,876
8

K7 -Trạm khí 214,6 257,3
13,1
76
5
5
nén
7

9

Ống
nhám

0,6

60

9,27
41,563
2

1 PX ống-K1

40,5

2 K1 - K2

70,48

3 K2 - K4

86,68

7

48,56
84,51

8

∑ ΔP

7,7
5,1
7,93
6,72
6,72

15,564
16,025
15,693
29,207

16,716

196,644

Ghi chú: Đổi đơn vị: 1(m3/h) = 1,199 (kg/h).
III. TÍNH TOÁN THỦY LỰC MẠNG LƯỚI KHÍ NÉN BÊN TRONG PHÂN
XƯỞNG (GIA CÔNG CHI TIẾT):

TRẦN QUỐC HUY _ MSSV: 677153

14