ÁP SUẤT CHO PHÉP, ÁP SUẤT SỰ CỐ ĐỐI VỚI CÁC BỘ PHẬN CHỊU ÁP LỰC CỦA BÌNH VÀ CÔNG SINH RA KHI NỔ VỠ BÌNH

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
PHAN LÊ UY VŨ
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa.
Lời cam đoan.
Mục lục.
Danh mục hình vẽ, đồ thị.
Danh mục bảng biểu.
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4
1.1. Giới thiệu về bình chịu áp lực. 5
1.2. Một số thuật ngữ.
1.2.1. Thuật ngữ về bình chịu áp lực. 5
1.2.2. Thuật ngữ về thông số. 5
1.3. Thực trạng chế tạo và sử dụng bình chịu áp lực tại Việt Nam. 6
CHƯƠNG 2. ÁP SUẤT CHO PHÉP, ÁP SUẤT SỰ CỐ ĐỐI VỚI CÁC
BỘ PHẬN CHỊU ÁP LỰC CỦA BÌNH VÀ CÔNG SINH
RA KHI NỔ VỠ BÌNH
2.1. Hệ số dự an toàn bền và ứng suất cho phép. 9
2.2. Xây dựng quan hệ giữa ứng suất cho phép của vật liệu với nhiệt độ 10
2.2.1. Phương pháp chung, phương pháp bình phương nhỏ nhất. 10
2.2.2. Ứng dụng tìm S = f (Vl,t) của một số vật liệu thường được
dùng chế tạo bình chịu áp lực. 10
2.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực
của bình khi chịu áp suất trong.
12

2.3.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ chịu áp suất
trong.
13
2.3.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân cầu chịu áp suất
trong.
14
2.3.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy ellip chịu áp suất
trong. 14
2.3.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy chỏm cầu chịu
áp suất trong. 15
2.3.5. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu chịu áp
suất trong. 15
2.3.6. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất
trong. 16
2.3.6.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn không
uốn mép chịu áp suất trong. 16
2.3.6.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn có
uốn mép chịu áp suất trong. 16
2.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực
của bình khi chịu áp suất ngoài. 17
2.4.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ và thân cầu
chịu áp suất ngoài. 17
2.4.1.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ chịu
áp suất ngoài. 18
2.4.1.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân cầu chịu
áp suất ngoài. 18
2.4.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy cầu, chỏm cầu
và đáy ellip chịu áp suất ngoài. 22
2.4.2.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu
chịu áp suất ngoài. 22

2.4.2.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy chỏm cầu
chịu áp suất ngoài. 23
2.4.2.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy ellip chịu
áp suất ngoài. 23
2.4.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất
ngoài. 24
2.4.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy nắp phẳng tròn
chịu áp suất ngoài hoặc trong. 25
2.5. Ví dụ tính toán minh hoạ. 28
2.6. Công sinh ra khi nổ vỡ bình chịu áp lực. 32
2.6.1. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất được xem như là khí lí
tưởng. 32
2.6.1.1. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể khí hoặc hơi. 32
2.6.1.2. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể lỏng và hơi. 32
2.6.1.3. Ví dụ . 33
2.6.2. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất là khí thực, chất lỏng quá
nhiệt. 34
2.6.2.1. Hiện tượng nổ do giãn nở đột ngột khi hoá hơi của các
chất lỏng sôi. 32
2.6.2.2. Ví dụ 32
CHƯƠNG 3. LUẬT THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT VÀ TÍNH DỰ
BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC KHI GIA NHIỆT MÔI CHẤT
TRONG BÌNH KÍN 43
3.1. Luật thay đổi nhiệt độ của môi chất trong bình kín khi gia nhiệt. 43
3.1.1. Mô hình bình kín gia nhiệt bên trong . 43
3.1.2. Mô hình bình kín gia nhiệt hỗn hợp. 50
3.1.3. Mô hình bình hai vỏ. 54
3.1.4. Mô hình bình kín gia nhiệt bên ngoài bằng sản phẩm cháy. 58
3.2.Khảo sát luật thay đổi áp suất của môi chất trong bình kín khi gia nhiệt 61
3.2.1. Môi chất là khí lý tưởng. 61

3.2.2. Môi chất là khí lý thực. 62
3.2.2.1. Sử dụng phương trình trạng thái Antonie. 62
3.2.2.2. Sử dụng phương trình trạng thái Van Der Waals 66
3.3. Thời điểm xảy ra sự cố. 67
3.3.1. Phương pháp giải tích 68
3.3.1.1. Sử dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng, phương
trình Van Der Waals 68
3.3.1.2. Sử dụng bảng thông số môi chất hoặc phương trình
Antonie 69
3.3.1. Phương pháp đồ thị
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC GIẢI
PHÁP HẠN CHẾ SỰ CỐ NỔ VỞ BÌNH CHỊU ÁP LỰC. 70
4.1. Nguyên nhân hư hỏng và nổ vỡ bình chịu áp lực. 70
4.1.1. Nguyên nhân ứng suất cho phép của vật liệu giảm.
4.1.2. Nguyên nhân áp suất trong bình tăng quá mức cho phép.
70
72
4.2. Các giải pháp hạn chế và nổ vỡ bình chịu áp lực. 72
4.2.1. Các giải pháp hạn chế giảm ứng suất cho phép.
4.2.2. Các giải pháp hạn chế tăng áp suất quá mức .
72
74
4.2.3. Các giải pháp phòng ngừa khác. 75
CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN KIỂM TRA THIẾT BỊ THỰC
TẾ. 77
5.1.Tính toán kiểm tra nồi hơi điện trở. 77
5.1.1. Phát biểu bài toán.
5.1.2. Giải bài toán.
77
77

5.2.Tính vỏ bình chứa LPG . 83
5.2.1. Phát biểu bài toán. 83
5.2.2. Tính áp suất sự cố. 84
5.2.3. Nghiệm thử, kiểm tra thực tế. 84
5.2.4. Mô tả quá trình thử. 84
5.2.5. Nhận xét.
KẾT LUẬN
88
HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
89
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 90
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Số hiệu
hình vẽ
Tên hình vẽ Trang
Hình 2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi ứng suất cho phép của
một số vật liệu. 12
Hình 2.2 Kết cấu đáy hình ellip, chỏm cầu, bán cầu và côn. 17
Hình 2.3 Biểu đồ tra giá trị hệ số A được sử dụng trong công thức đối
với bình chịu áp suất ngoài. 19
Hình 2.4 Biểu đồ xác định hệ số B đối với thép carbon hoặc thép hợp kim
thấp. ( Có ứng suất chảy từ 165 MPa đến < 205 MPa ) 20
Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số B đối với thép carbon hoặc thép hợp kim
thấp. ( Có ứng suất chảy từ 205 MPa trở lên ) 20
Hình 2.6 Biểu đồ xác định hệ số B khi vật liệu là thép Austenitic 21
Hình 2.7 Biểu đồ xác định hệ số B khi vật liệu là thép Austenitic 21
Hình 2.8 Chiều dài L của vài kiểu đáy côn chịu áp suất ngoài 25
Hình 2.9 Các kiểu nắp, đáy phẳng thường được áp dụng. 27
Hình 2.10 Kết cấu bình minh hoạ 28

Hình 2.11 Vị trí quả cầu lửa và đích 38
Hình 3.1 Mô hình 1 – Mô hình bình kín gia nhiệt bên trong. 43
Hình 3.2 Mô hình 2 – Mô hình bình kín gia nhiệt hỗn hợp. 50
Hình 3.3 Mô hình 3 – Mô hình bình hai vỏ. 54
Hình 3.4 Mô hình 4 – Bình kín gia nhiệt bên ngoài bằng sản phẩm cháy. 58
Hình 3.5 Đồ thị nhiệt độ - áp suất hơi bão hoà của môi chất 65
Hình 3.6 Đồ thị xác định t
sc
khi p
sc
thay đổi theo nhiệt độ 69
Hình 5.1 Cấu tạo nồi hơi điện trở 77
Hình 5.2 Đồ thị xác định t
sc
82
Hình 5.3 Cấu tạo vỏ bình chứa LPG 83
Hình 5.4 Đồ thị tra áp suất hơi và nhiệt độ của hợp chất hydro cacbon 86
Hình 5.5 Hình ảnh thử nghiệm thuỷ lực vỏ bình LPG 87
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
Bảng 2.1 Bảng giá trị của hệ số K
1
13
Bảng 2.2 Bảng giá trị của hệ số K
0
22
Bảng 3.1 Các hệ số A,B,C của hàm Antonie cho các môi chất. 65