đồ án quá trình thiết bị hấp thụ

II.
Tính toán thiết bị chính
• Các số liệu ban đầu

Lưu lương hỗn hợp khí vào: 6500Nm3/h
Nồng độ cấu tử tách trong hỗn hợp đầu: 4,5% thể tích
Hiệu suất 93%
Dung môi H2O
Bài làm
Xđ – nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi ( kmol/kmol dung môi)
Xc - nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi ( kmol/kmol dung môi)
Yđ - nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí ( kmol/kmol khí trơ)
Yc - nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí ( kmol/kmol khí trơ)
Gy – lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ, kmol/h
Gx – lượng hỗn hợp dung môi đi vào thiết bị hấp thụ, kmol/h
Gtr – lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ, kmol/h
Nồng đô cấu tử tách trong hỗn hợp đầu: 4,5% thể tích
=>yđ = 0,045 => Yđ = = = 0,0471 (kmol/kmol k trơ)
Vy = 6500 Nm3/h có n = chọn p = 1 atm, t = 250
 Gy = = = 290 (kmol/h) => Gtrơ = = = 277(kmol/h)
Hiệu suất 93% => Yc = Yd*(1-η) = Yd*(1-0,93) = 0,0033 (kmol/kmol k trơ)
 yc = ≈0.0033(kmol/kmol k trơ)
•

•

Có Xd = 0
PT đường cân bằng
có m =
ở 25oC ΨNH3 = (mmHg) => m = = 3,066
 Ycb =

PTCB vât liệu
Xét ptcb vật liệu cho một vị trí bất kì trên tháp ta có:
Gtro(Y-Yc) = Gx(X-Xd)
 Y = do Xd = 0
 Giả thiết Xc =Xcbc thì lượng dung môi tối thiểu là:
Gx min =
Từ phương trình cb

Yđ = 0,0471(kmolNH3/kmol k trơ)


Lượng dung môi cần thiết để hấp phụ
=>


 Phương trính đường làm việc

Khi thì


X

Y

Ycb

0
0,0015
0,003
0,0045

0,006
0,0075
0,009
0,0105
0,012
0,0125

•

0,0033
0,008556
0,013812
0,019068
0,024324
0,02958
0,034836
0,040092
0,045348
0,0471

0
0,005275816
0,010591564
0,015947699
0,021344683
0,026782984
0,032263081
0,037785455
0,043350599
0,045215237

Đường kính tháp đĩa
- Tính đường kính của tháp theo công thức:

D

4Vy
π .Wy.3600

=

8,5.10 −5.C.
- Ta có wy=

.[IX.89.II.181]

ρx − ρy
ρy
(m/s). [IX.107.II.184]

Trong đó:

aNH 3 1 − aNH 3
1
=
+
ρx ,tb ρNH 3
ρH 2O
Có xtb = (kmol/kmol)
aNH3 =

Tra bảng I.2-Sổ tay quá trình thiết bị tập 1: ρNH3(20°C)=610(kg/m3)
ρNH3(40°C)=580(kg/m3)
nội suy ρNH3(25°C)=602,5(kg/m3)
Tra bảng I.5- Sổ tay quá trình thiết bị tập 1: ρH2O(25°C)=997,08(kg/m3)


Thay vào phương trình trên ta được ρxtb = 993,2(kg/m3)

ρ y = ρ ytb =

[ y tb1. M 1 + (1 − y tb1 ) M 2 ].273 (kg / m 3 )
22,4.T

.[IX.102.II.183]
Với M 1, M2: khối lượng mol của cấu tử 1 và 2 (NH3 và không khí)
T : Nhiệt độ làm việc trung bình của tháp (oK)
Ytb1 : Nồng độ phần mol NH3 theo giá trị trung bình

-

Khối lượng riêng trung bình khí
[ y M + (1 − y tb1 ) M 2 ].273 (kg / m 3 )
ρ y = ρ ytb = tb1. 1
22,4.T

8,5.10 −5.C.

ρx − ρy
ρy

Ta có wy=

(m/s). Chọn khoảng cách giữa các đĩa h = 0,4 m

=> C ≈ 450

8,5.10 −5.C.

ρx − ρy
ρy

=> wy=

Có

D

4Vy
π .Wy.3600


=
=
 Quy chuẩn D = 1,5 m


•

Tính toán chóp
- Đường kính ống hơi của chóp : 50 , 75 , 100 , 125 , 150 (mm)

Chọn d = 0,075 (m) với chiều dày

→

δ

[ II.236 ]

=2 (mm)

Đường kính trong của ống hơi:

d h = 0,075 − 2.0.002 = 0,071
(m)
-

Số chóp phân bố trên đĩa:

n = 0,1.

D2
d h2

[ IX . 212 – II . 236 ]

Trong đó: D là đường kính trong của tháp (m)
h

d là đường kính ống hơi (m)

1,5 2
→ n = 0,1.
= 44,6
0,0712
( chóp). => n= 45
-

Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi

h2 = 0,25.d h
[ IX . 213 – II . 236 ]

=

0,25 . 0,0071 = 0,018 (m)

Đường kính chóp chọn δch = 2mm = 0.002m
2

→ d ch = 0,0462 + ( 0,046 + 2.0,002 ) = 0,103(m)

Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp: S = 0

÷

25 (mm) [ II . 236 ].

Chọn 20 (mm)
-

Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp: h1 = 15 – 40 (mm). Chọn h1 = 30 (mm)


ξ .ω y2 .ρ ytb
- Chiều cao khe chóp : b =

g.ρ xtb

Trong đó: g = 9,81 (m/s2)

ωy =

4V y
2
h

3600.3,14.d .n

=

4.6364,0
= 9,93
3600.3,14.0,0712 .45
(m/s)

Vy

là lưu lượng hơi đi trong tháp ( m3/h )

ξ

ξ
là hệ số trở lực của đĩa chóp,

= 1,5

÷

ξ
2

[ II . 236 ], Chọn

= 2.

ρ xtb
= 993,2 ( kg/m3) là khối lượng riêng trung bình của pha lỏng

ρ ytb
= 1,1745 (kg/m3) là khối lượng riêng trung bình của pha khí
2.( 9,93) .1,1745
→b=
= 0,024
9,81 .993,2
2

(m) = 24 mm
-

-

Số lượng khe hở của mỗi chóp:
i=
c – khoảng cách giữa các khe, c = 3 -4 mm; chon c=3 mm
b – chiều cao khe chóp
a – chiều rộng khe chóp 2 – 7 mm,, chon a = 4 mm
i=
Đường kính ống chảy chuyền
dc = , m
Gx – lưu lượng lỏng đi trong tháp, kg/h
ρx - Khối lượng riêng của lỏng, kg/m3
z – số ống chảy chuyền chọn z = 1
ωc – tốc độ chẩt lỏng trong ống chảy chuyền thường lấy 0,1 – 0,2 m/s chọn 0,15 m/s
có lượng NH3 bị hấp thu trong 1h là nNH3 = Gtrơ. Xc = 277. 0,0125 = 3,46(kmol/h)
 Lượng lỏng cuối tháp:
Gxc = Gxđ. MH2O + nNH3. MNH3 = 970,6. 18 + 3,46. 17 = 17529,6(kg/h)
Lượng lỏng đầu tháp:
Gxđ = Gxđ. MH2O = 17471(kg/h)
 Lượng lỏng trung bình: Gx = 0,5. (Gxđ + Gxc ) = 17500(kg/h)


 dc = = = 0,204(m)

-

-

khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền:
S1 = 0,25. dc = 0,25. 0,204 = 0,051(m)

chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa
hc = (h1 + b + S) – Δh = (0,03 + 0,024 + 0,02) – Δh
Δh = =
• tính V
có Gđ = 971(kmol/h) =>V =
 Δh = = = 0,026(m)
 hc = (h1 + b + S) – Δh = (0,03 + 0,024 + 0,02) – 0,026 = 0,048(m)
Bước tối thiểu của chóp trên đĩa:
tmin = dch + 2δch + l2 = 0,103 + 2. 0,02 + 0,025 = 0,168(m)

-

-

Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất:
t1 = δc + +δch + l1=
δc - bề dày ống chảy chuyền(m) thường lấy δc = 2 – 4 mm
l1 – khoảng cách nhỏ nhất giữa chóp và ống chảy chuyền, thương chọn l 1 = 75mm
Diện tích phần đĩa chứa chóp

A
o
B

SOAB =

1 D
α
D
α

× × cos( ) × 2 × × sin( )
2 2
2
2
2

=

D2
× sin α
8

1.5 2
× sin 60 0
8

= 0,244 (m2)
90 π × 1.5 2
α
×
× S dia
360
360
4
Squạt =
=
= 0.29 (m2)
Svp = Squạt – SOAB = 0.29 – 0.244 = 0.051 (m2)
Diện tích phần đĩa chứa chóp:
π × 1.5 2

4
F = Sđĩa – 2 ×Svp =
- 2 × 0.051 = 1.67(m2)
•

Chiều cao tháp đĩa
Phương trình đường cân bằng có dạng giống đường thẳng y = 3,579.x
 Giá tri tan của góc nghiêng của đường cân bằng tan = 3,579
- Tính βy = ,

=












ωy – tốc độ khí tính cho mặt cắt tự do của tháp, m/s ωy = 1,11m/s
ΔPx = ΔPđ – ΔPk – sức cản thảy lực của lớp chất lỏng trên đĩa, N/m2
ΔPđ – sức cản thủy lực chung của đĩa
ΔPk - sức cản của đĩa khô
Có ΔPđ = ΔPk + ΔPs + ΔPt
ΔPx = ΔPđ – ΔPk = ΔPs + ΔPt
Tính ΔPs =

Trong đó dtd = 4fx/Π
fx: diện tích tiết diện tư do của rãnh
fx = a. b = 0,004. 0,03 =
/Π: chu vi rãnh /Π = 2. (a+ b) = 2. (0,004+ 0,03) = 0,068(m)
dtd = 4fx/Π = 4. 1,2/0,068 = 0,0071(m)
ở 20oC σNH3 = 21,2.
ở 40oC σNH3 = 16,8.
25oC σNH3 = 20,1.
ở 20oC σH2O = 72,8
ở 40oC σH2O = 69,6.
25oC σH2O = 72,0.
25oC σ = 15,7.
Vậy ΔPs = = = 8,85(N/m2)
- Trở lực lớp chất lỏng trên đĩa
ΔPt = ρb. g (hb - ), N/m2
hr = 0,03 m: chiều cao khe chóp
ρb = (0,4 – 0,6).ρx với ρx = 0,5. 993,2 = 496,6(kg/m3)
hb – chiều cao lớp bọt trên đĩa, m
hb =
hc = 0,048 m, chiều cao ống chảy chuyền nhô trên đĩa
Δ = 0,026 m, chiều cao của lớp chất lỏng trên ống chảy chuyền
hx: chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên đĩa, m
chọn hx = 0,03 m
hch: chiều cao chóp, chọn hch = 0,1 m
F: bề mặt đĩa có gắn chóp, m2
F= (m2)
ρb = 0,5ρx = 496,6(kg/m3)
f: tổng diện tích các chóp trên đia
f= 0,785.0,375(m2)
hb =

= 0,091(m)
Vậy ΔPt = ρb. g (hb - )= 496,6. 9,81. (0,091- = 370,2(N/m2)
 Đã có ΔPx = ΔPđ – ΔPk = ΔPs + ΔPt = 8,85 + 370,2= 379,1(N/m2)
 βy = = = 0,194
βx = = = 1,39
Ky = = = 0,136
Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa trong pha hơi :
myT = với f : diện tích làm việc của đĩa
f = F – (fh.n + m. fch)= – (. n + . m)


= – (. 45 )= 1,49(m2)
myT = =
 Cy = = 12,37 => BC =
X

Y

Ycb

0
0,0015
0,003
0,0045
0,006
0,0075
0,009
0,0105
0,012

0,0125

0,0033
0,008556
0,013812
0,019068
0,024324
0,02958
0,034836
0,040092
0,045348
0,0471

0
0,005276
0,010592
0,015948
0,021345
0,026783
0,032263
0,037785
0,043351
0,045215

động học
0,000266774
0,005540989
0,010851906
0,016199946
0,021585533

0,027009097
0,032471078
0,037971918
0,04351207
0,045367603

 Ntt = 17 đĩa

H = N t ( H d + δ ) + 0,8 ÷ 1(m)
với

δ

δ

:chiều dày đĩa .

δ

= 2 - 4 mm

Ta chọn chiều dày đĩa = 2 mm = 0,002 (m)

• Tính toán trở lực tháp
ΔPk = ε.
ωo = : tốc độ khí qua khe chóp
n – số chóp n= 96
i - số khe mỗi chóp i = 53
b – chiều cao khe chóp b = 0,0187 m
a – chiều rộng khe chóp a = 0,004 m

ωo = = = 5,9(m/s)
ε – hệ số trở lực, ε = 4,5 – 5 chon ε = 4,5
ΔPk = ε. = 4,5. = 92,0 (N/m2)
 Pđ = ΔPk + ΔPs + ΔPt = 92,0 + 8,85+ 1132,8 = 1233,6(N/m2)
 ΔP = ΔPđ. Ntt = 1233,6. 18 = 22204,8(N/m2)
III.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
1. Bơm
Công suất yêu cầu trên trục bơm
N = (kW)
I.439
Q: năng suất bơm (m3/s)
ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
g: gia tốc trọng trường (m2/s)
H: áp suất toàn phần của bơm (m)


•

•

η: hiệu suất của bơm
Tính H (m)
H = (I. 438)
P1: áp suất trên bề mặt ống hút P1 = 1 atm = 1,013. (N/m2)
P2: áp suất trên bề mặt ống hút P1 = 1 atm = 1,013. (N/m2)
H0: chiều cao nâng chất lỏng (m)
hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên ống hút và ống đẩy.
Tính hm
hm = (I.459)

ΔP = ΔPđ + ΔPm + ΔPH + ΔPt + ΔPk + ΔPC (I.376)
 ΔPđ : áp suất động hoc, tức là tốc đô cần thiết để tạo tốc đô cho dòng chảy ra
khỏi ống (N/m2)
ΔPđ = (N/m2) (I.376)
ρ: khối lượng riêng của H2O ở 20oC : 997,08 oC
Tra bảng II.34 (I.441) sự phụ thuộc chiều cao của bơm ly tâm vào nhiệt độ, ở
25oC chiều cao hút của bơm khoảng 4,5m thì đảm bảo không xảy ra xâm thực.
Tuy nhiên để loại trừ khả năng dao động trong bơm nên giảm chiều cao
khoảng 1 – 1,5m so với giá trị trong bảng. vậy chọn chiều cao hút là 3,5m
tốc độ lưu thế ở ống hút ωh = 0,8 – 2 (m/s) (I.370) chọn ωh = 1,8 (m/s).
tốc độ lưu thế ở ống đẩy ωđ = 1,5 – 2,5 (m/s) (I.370) chọn ωh = 1,8 (m/s).
Vậy ΔPđ = = = 1615,27(N/m2)
 ΔPm: áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi dòng chảy trong ống thẳng:
ΔPm = (N/m2) (I.377)
L: chiều dài ống dẫn, có chiều cao tháp là 8,23 m => chọn chiều dài hệ thống
ống dẫn 10 => độ dài ống đẩy 6,5m
dtd: đường kính tương đương ống dẫn (m)
dtd = 5,87 cm chọn dtd = 7 cm
λ: hệ số ma sát xác định theo:

Re: chuẩn số Reynol xác định theo
Re = với μH2O = 0,9. (N.s/m2)
Re = = 139591 > 4000
Chất lỏng chảy xoáy
 với Δ là đô nhám tương đối :
Δ=
ε : độ nhám tuyệt đối, chọn vật liệu làm ống là thép nối không hàn
chọn ε = 0,07. m
Δ= ==
 =

 λ = 0,02177
ΔPm = = = 5007,3(N/m2)
 hệ số trở lưc cục bộ
- Chất lỏng vào ống thẳng đầu ống hút có lưới đan bằng kim loại
ξc = ξo . α
chọn => ξo = 0,13; α = 1 => ξc = 0,13


- trên ống hút còn lắp van một chiều. theo I.399 ξvan = 1,9 – 2,1
Chọn ξvan = 2
- hệ thống còn có 2 đoạn ống cong giống nhau, môt ở đoạn hút, 1 ở đoạn đẩy.
Theo bảng II.16(I-393), đối vớith ành nhẵn Re > 2. thì bỏ qua tổn thất ma sát
ξcong = A. B. C
góc θ = 90o => A= 1
chọn => B = 0,15
=> C = 1,45
Ξcong = 1. 0,15. 1,45 = 0,2175
Tổng hệ số trở lực cục bộ: ξ = 0,13 + 2 + 0,2175 = 2,3475 ≈2,35
Vậy ΔPc = ξ= 2,35 = 3795,9(N/m2)
ΔPH = ρ. G. H = 997,08. 9,8. 8,23 = 80418(N/m2)
ΔP = ΔPđ+ ΔPm+ ΔPc+ ΔPH= 1615,27 + 5007,3 + 3795,9 + 80418 = 90836.5(N/m2)

 hm = = = 9,29 (m)

có H = = = 17,52(m)
•

•

Công suất của bơm:

N = (kW)
I.439
Q: năng suất bơm, Q = = = (m3/s)
η: hiệu suất của bơm
ηo: hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến
vùng áp suất thấp và chất lỏng rò từ các chỗ hở của bơm
ηtl: hiệu suất hủy lực
ηck: hiệu suất cơ khí
Đối với bơm ly tâm:
ηo = 0,85 – 0,96 chọn 0,95
ηtl = 0,8 – 0,85 chọn 0,85
ηck= 0,92 – 0,96 chọn 0,95
η = ηo . ηtl . ηck = 0,95. 0,85. 0,95 = 0,767
vậy công suất yêu cầu trên trục bơm
N= = = 1,09 (kW)
Công suất động cơ điện
Ndc =
ηtr: hiệu suất truyền động ηtr =0,95
ηdc hiệu suất động cơ ηdc = 0,95
Ndc = = = 1,21(kW)

Ta chọn động cơ có công suất


N c đc = β .N đc

Chọn

β = 1.5

=> Ndc = 1,81(kW)

III.2.Quạt thổi khí:
1. Áp suất toàn phần do quạt tạo ra:
, N/
: áp suất toàn phần do quạt tạo ra, N/m2
P1 , P2 : áp suất dư trong không gian đẩy , hút ,N/m2
Vì tháp làm việc ở P = 1atm bằng áp suất của môi trường nên (P2-P1) = 0
,: áp suất mất mát trong đường hút , đẩy (N/m2)
,: khối lượng riêng của khí vận chuyển , của khí môi trường xung quanh ,kg/m 3

: vận tốc dòng khí (m/s)
H : chiều cao cần đưa khí lên (m) , chọn H = 4 (m)
*Tính :
- , N/m2
: áp suất để khắc phục trở lực ma sát trong ống hút , N/m2
: áp suất để khắc phục trở lực cục bộ , N/m2
-= .
Với L: chiều dài ống dẫn hút , chọn L = 2 (m)
dtđ: đường kính tương đương của ống hút (m)
: khối lượng riêng của hỗn hợp khí ban đầu (kg/m3) = 1,164


: vận tốc khí đi trong ống (m/s) chọn = 10 (m/s) (Bảng II.2-STI-370)
Lưu lượng hỗn hợp khí vào quạt
V=(
dtđ =
Quy chuẩn dtđ = 0,4 (m)14,41 (m/s)
Tính hệ số ma sát :
Chuẩn số Re trong ống dẫn :

Re
thiết bị làm việc ở chế độ chảy xoáy nên sẽ tính theo công thức:
(II.65-STI-380)
Trong đó:
Δ: độ nhám tương đối, được xác định theo công thức:

. Chọn vật liệu làm ống dẫn là ống thép tráng kẽm, mới tốt
= 0,07. (m) (Bảng II.15-STI-381)

= . = 0,0158. (N/m2)
-.

Chọn 1 van một chiều = 2,5 (Bảng N-STI-399)
Hệ số trở lực khuỷu do 2 khuỷu 45° tạo thành sao cho a/b=1


(Bảng N-STI-394)
= 2,5 + 2.0,38 = 3,26
. = = 161,29 (N/m2)
= 3,13 + 161,29 = 164,4 (N/m2)

*Tính :
- , N/m2
: áp suất để khắc phục trở lực ma sát trong ống đẩy , N/m2
: áp suất để khắc phục trở lực cục bộ , N/m2
-= .
Với L: chiều dài ống dẫn đẩy , chọn L = 5 (m)
dtđ: đường kính tương đương của ống đẩy (m)
: khối lượng riêng của hỗn hợp khí ban đầu (kg/m3)
: vận tốc khí đi trong ống (m/s)

Chọn dtđ = 0,5 (m) (giống với đường kính ống hút) 9,22 (m/s)
Tính hệ số ma sát :
Chuẩn số Re trong ống dẫn đẩy :
Re
thiết bị làm việc ở chế độ chảy xoáy nên sẽ tính theo công thức:
(II.65-STI-380)
Trong đó:
Δ: độ nhám tương đối, được xác định theo công thức:


. Chọn vật liệu làm ống dẫn là ống thép tráng kẽm, mới tốt
= 0,07. (m) (Bảng II.15-STI-381)

= . = 0,0158. 7,81 (N/m2)
-.

Hệ số trở lực khuỷu do 2 khuỷu 45° tạo thành sao cho a/b=1
(Bảng N-STI-394)
Hệ số trở lực van : 1 van điều chỉnh lưu lượng
=4

(Bảng N°37–STI-397)

= 2.0,38 + 4 = 4,76
. = = 235,5 (N/m2)
= 7,81 + 235,5 = 243,3 (N/m2)

Vậy áp suất toàn phần do quạt tạo ra:

= 0 + 164,4 + 243,3 + (1,206 – 1,164).9,81.4 = 458,82 (N/m2)

2.Công suất trên trục động cơ điện :
N = ,kW
Trong đó :


Q : năng suất ,
: hiệu suất quạt , chọn theo đặc tuyến
: hiệu suất truyền động lắp trực tiếp với động cơ điện
N=

3.Công suất thiết lập với động cơ điện:
,kW
: hệ số dự trữ cho ở bảng II.48-STI-464
= 1,2.1,19 = 1,42 (kW)

IV.
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ
1. Thân hình trụ

Vật liệu: 12MX (σk = 540 N/m2, σch = 300N/m2)
a. Chiều dày thân
Chiều dày thân xác định theo công thức:
S = (m)
Trong đó:
Dt: đường kính trong của tháp, D = 1,5 m
φ: hệ số bền hàn cua thành trụ theo phương dọc
C: hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn, dung sai về chiều dày (m)
Pt: áp suất trong thiết bị (N/m2)
Tháp được hàn dọc bằng hàn tay hồ quang điện. Đối với vật liệu là thép không gỉ X28,
kiểu hàn ghép nối với Dt = 1,5 m > 700 mm nên ϕ = 0,95

Pt = Pmt + Ptt
Với Pmt: áp suất làm viêc của tháp, 1atm = 101325 N/m2
Ptt: áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng trong tháp
Ptt = ρ.g .H
(N/m2)
H: chiều cao tối đa của cột chất lỏng,lấy tối đa H = 8,23 m
Khối lượng riêng của chất lỏng = 997,08 kg/m3
⇒
Ptt = 9,8.997,08.8,23 = 80418,5 (N/m2)
⇒
Pt = 101325,024 + 80418,5 = 181743,5 (N/m2)


Theo bảng XIII.2-Sổ tay tập 2, do thiết bị thuộc loại II, các chi tiết, bộ phận không bị đốt
nóng hay được cách ly với nguồn nóng nên hệ số điều chỉnh η = 1
Theo bảng XIII.4-Sổ tay tập 2, ứng suất cho phép được xác định theo giá trị nhỏ nhất từ
hai công thức sau:

σk
.η
nk

σc
.η
nc

[σk ] =
(N/m2) ; [σc ] =
(N/m2)
nk, nc: hệ số an toàn giới hạn bền, giới hạn chảy.

Theo bảng XIII.3-Sổ tay tập 2, thiết bị làm từ thép cacbon thường và thép không gỉ
với nguyên lí cán, rèn dập nên nk = 2,6 ; nc = 1,5
σk, σc: ứng suất cho phép khi kéo, khi chảy
Theo bảng XII.4-Sổ tay tập 2, ta chọn σk =540.106(N/m2)
σc = 300.106(N/m2)
 [σk] = (N/m2); [σc] = (N/m2)
 Chọn [σc](N/m2)

Xác định C:
C = C1 + C2 + C3
Với vật liệu là thép không gỉ X28 có :
C1: bổ sung do ăn mòn = 1 mm = 0,001 m
C2: bổ sung do hao mòn ≈ 0
C3: bổ sung do dung sai của chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày tấm thép;
C3 = 0,18.10-3 m
Vậy C = C1+ C2 + C3 = 1,18.10-3 (m)
Vậy chiều dày của thân thép là:
S = = + C = +C
= (m)
Lấy S= 3mm
Kiểm tra ứng suất của thành thiết bị theo áp suất thử (dùng nước)
Áp suất thử tính toán Po được xác định:
po = pth + p1
pth: áp suất thủy lực lấy theo bảng XIII.5, N/m2
pth = 1,5.p= 151987,54 N/m2
p1: áp suất thủy tĩnh của nước, xác định theo công thức XIII.10, N/m2
⇒
P1 = 9,8.997,08.8,56 = 83643,05 (N/m2)
po = pth + p1 = 151987,54 + 83643,05 = 235630,6 (N/m2)
xác định ứng suất ở thân tháp theo áp suất thử tính toán:

σ= = = 118206,2(N/m2)< σc/2
 Thỏa mãn điều kiện
2. Đáy và nắp thiệt bị
Nắp tháp:
Chiều dày Sn của nắp tháp được xác định


Sn =

Dt P
D
. t +C
3,8.[ σ k ] .k .ϕh − P 2.hb

(m)

hb
Trong đó:

:Chiều cao phần lồi của đáy (m)
hb = 0,25.Dt = 0,25.1,5=0,375 (m)

k

:Hệ số không thứ nguyên

k=1-

d
Dt

Với d: đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng. Chọn d=0,5m
k = 1- = 0,67
 Chiều dày nắp tháp

Sn =
=
=(m)
Chọn Sn = 4mm
Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực:
σ= =
= >σc/1,2
Chọn S = 6 mm, σ = <σc/1,2 => thỏa mãn

Chiều cao gờ: h = 25mm
Tra bảng XIII.11-Sổ tay tập 2 ta được khối lượng của nắp tháp là: m =123 kg
Đáy tháp: Hoàn toàn tương tự như nắp tháp


Chiều cao toàn bộ tháp:
H = Hlàm việc + Hnắp, đáy = 8,56 + 2.(0,375+0,025)= 9,36m
3. Chọn mặt bích
Dùng bích liền bằng thép để nối thiết bị theo các thông số tra từ bảng XIII.27-Sổ tay tập 2
Py.10-6

Dt

(N/m2)

(mm)

0,1

1500

D(mm)

Db(mm)

D1(mm)

Do(mm)

1640

1590

1560

1513

Bu lông
db(mm)

z (cái)

M20

32

h(mm)
25

Chọn bích liền bằng kim loại đen kiểu 1 để nối các bộ phận của thiết bị với ống dẫn.
Tra bảng XIII.26-Sổ tay tập 2

Ống
PY.10-6

Dy

N/m2

Dn

Kích thước nối
D

D

δ

D1

db

mm
0,25

70

76

160

130

110

h

Bu lông

M12

4. Chọn chân đỡ
a. Khối lượng toàn tháp

Khối lượng thân: Mthân = Vthân. Ρ
Vthân: thể tích phần vỏ thân tháp; m3
D 2 − Dt2
π n
.H th
4
Vthân =
Dt = 1,5 m;
Dn: đường kính ngoài = Dt + 2.S = 1,5 + 2.0,003 = 1,506(m)
Hth: chiều cao thân tính từ bích nối đáy tới bích nối nắp = 8,56 m
 Vthân = = 0,12(m3)
 Mthân = 0,12. 7,6. = 912 (kg)

Khối lượng nắp và đấy tháp = 2. 123 = 246(kg)

z
cái

mm

4

16


Khi có sự cố, nước sẽ bị điền đầy vào tháp. Tuy nhiên lưu lượng nước bơm vào tháp
không đáng kể, nên có thể kịp phát hiện khắc phục sự cố trước khi nước choáng đầy
tháp
Khối lượng dung môi làm việc trong tháp:
Mdung môi = Vlàm việc. ρH2O = π. . Hlv. ρH2O = π. . 8,56. 997,08 = 15082,6 (kg)
Ta chọn đĩa là các tấm thép X28 dày 2mm
Mđĩa =
Tháp có 18 đĩa => Mđĩa= 26,88. 17= 456,96(kg)
Khối lượng bổ sung( mặt bích, chóp, bulong, thanh giàng)
Chọn Mbx = 500kg
Vậy khối lượng toàn tháp là
M = 912 + 246 + 456,96 + 500 + 15082,6 = 17197,6(kg)
Trọng lượng tháp:
N = M. g = 171976 (N)
Chọn chân đỡ
Chọn 4 chân đỡ, môi chân đỡ chịu một lực là:
N = N/4=42994(N)
Tra bảng số liệu XIII.35-Sổ tay tập 2, chon chân đỡ có các thông số như sau:

/G.10-4

L

B

B1

B2

h

S

l

d

mm

(N)
6,0

H

300

240

260

370

450

Dt/A
2400/900

226

18

110

34


Tài liệu tham khảo
1. Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất – tập I – nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật
(1992) (I)

2. Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất – tập II – nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật

(1992) (II)

3. Các qua trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phậm – tập 4 – nhà xuất bản khoa

học kĩ thuật
4. Nguyễn Hữu Tùng – Kĩ thuật tách hỗn hợp nhiều cấu tử - tập 2