Cơ sở thiết kế, chế tạo thiết bị trong công nghệ sản xuất và môi trường lý ngọc minh

LÝNGỌC MINH


L Ý NGỌC M IN H

cỡsở W tké, chétạoiĩdétbị
™NGCÔNGNGHỆSẢNẩTVẢMÔmưằ

íT:

Τ Η ‫؛‬.,Γ V Ệ N
H /

ỉ ì

I

ẩv

N H À X U Ấ T BẢN K H O A HỌ C V À K Ỹ T H Ư Ậ T


LỜ I NÓI ĐÀU

c'liỏn sách được hiên soạn nham cưng cấp nỉĩừng kiến íhức cơ hán về thỉêt kê,
ché tạo thiết bị công nghệ trong sàn xuất và hao vệ môi trường như: thiết bị hóa
học, thiết bị truyền nhiệt, íruvèn chất, thiết bị phan ứng thiết bị lên men, íhỉếí bị cơ
học.,, đặc biệt là những thìet bị lủm việc trong điểu kiện có áp suất dư.
Trên cơ sờ kiến thức lý thuyết đă được giời thiệu trong các tài liệu chuyên
ngành vế vật liệu kỹ' thuật, thiết bị hóa chắt, thiết bị nhiệt-lạnh của các tác giá trong
vù ngoài nước: kinh nghiệm trong sàn xuât, huân luyện và quân lý kỹ thuật cũng

như kỉnh nghiêm trong giáng dạy, đào tạo cho sình viên trường Đ H công nghiệp
Tp.Iỉồ Chí Minh vù một số trường ĐH khu vực phía Nam của tác già, tác giả hiên
soạn cuồn sách này, phục vụ công tác giáng dạy và học tập môn học thiêt kế, chế
tạo thiết bị cùa các ngành công nghệ hóa hục, thực phám, sinh học, môi trường chế
biên thủy hài sàn, cóng nghệ sau thu hoạch... Sinh viên các ngành công nghệ nhiệtlạnh, khoa học háo hộ lao động, kỹ thuật an toàn cũng cỏ thê sử dụng cuốn sách
này như là một tài liệu tham kháo cho các môn hục liên quan tới nội dung cuốn
sách. Cuốn sách cũng hữu ích cho các giáng viên, cán hộ kỳ thuật và độc giá quan
lủm tới lĩnh vực thiết bị công nghệ trong sàn xuất và môi trường.
Diêm đặc biệt cùa giáo trình là được biên soạn với mục đích giúp sinh viên có
thê tự học, nhăm đáp ímg nhu cầu đào tạo theo tín chỉ, cũng như đào tạo từ xa, nên
cuốn sách đâ đưa ra nhiều hình ánh, ví dụ thực tẽ đê minh họa một sô nội dung
thường được cho lù trừu tượng.
Mặc dù tác giả đã rất cố gắng, nhưng không thể tránh khỏi thiếu sót về nội
dung cùng như khiếm khi4vểt trong việc sứ dụng tài liệu tham khảo. Xin gửi lờ i cảm
ơn tới các tác giá cùa những cuốn sách, những tài liệu tham khảo quỷ báu mà tác
giá đà sứ dụng trong quá trình biên soạn. Tác già ?nong nhận được những ỷ kiến
góp ý của củc chuyên gia, cua các thầy, cô giảo, các em sình viên cũng như cùa bạn
đục dế cuốn sách ngày ?nội hoàn thiện lum. Mọi ý kiến đóng góp, xin gửi về:
٠ Chi nlĩáìĩh NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật: 28 Đồng Khởi, phường Ben Nghé,
Q. l, Tp. HỒ Chí Mình. Đt (083) 8225062-8296628.
٠ Tác giá: Lý Ngục Minh, bộ môn máv vù thiết bị công nghiệp, khoa công
nghệ hoá học vù môi trưởng - trường ĐH Công Nghiệp Tp. Hồ Chỉ Minh. Đ ịa chi:
12 Nguyễn Văn Bào, F. 4, ọ. Gò vấp, Tp. Hồ Chí Minh. Điện thoại: (08) 38940390
(máy ?lội bộ: 567); E-mail: lyngocminhíàỊhuỉ.edu.vn; ngocminhlyídặvnn.vn.
Xin chán thành cám cm.
Tác giả

Lý Ngọc Minh

MỤC LỤC
L Ờ I N Ó I Đ À U ........................................................................................................... 3

Chương 1. C Á C γ Ε υ T Ò c ơ B Ả N K H I Τ ‫ ؛‬Ν Η T O Á N T H IẾ T K É
t h i E t b ị c O n g n g h ệ s ả n x u A t v à m ô i THƠ ỜNG
! .! . M Ộ T S Ó L ư u Y K H I t In h t o A n t h i ế t b ! c ô n g
NG HỆ SẢN X U A t v à m ô i t r ư ờ n g ......................................................

8

1.2. THÔ NG SÔ Τ!Ν Η T O A n ............................................................................... 9

1.2. 1. Áp suất tinh toán.............................................................................................10
Ι.2.2. Nhiệt áộ tinh toán...................................................................................... ,...15
Ι.3. ÚNG SU ẤT CHO PHÉP CỬA K IM LOẠI............................................... 17
1.4. H Ệ S Ó B È N .......................................................................................................18
1.4.1. Hệ số bền mối hàn......................................................................................... 18
Ι.4.2. Hệ số bền do khoét lỗ ...................................................................................19
Ι.5. HỆ SỐ BÔ SUNG C H lEU D À Y Τ !Ν Η Τ0ΑΝ.........................................22

Chương 2. V Ậ T L IỆ U C H É T Ạ O M Ả Y V À T H IẾ T BỊ
2.1. TỐ N G Q U A N VỀ V Ậ T LIỆU CH Ế TẠ O M Á Y VÀ THIET

bị

.............23

2.1.1. Loại vật lỉệ u .................................................................................................. 23
2 .Ι.2 . M ột số yêu cầu dối với vật liệu chế tạo tliỉết b!.......................................23
2.1.3. M ột số tinh chất quan trong của vật liệ u ................................................... 24

2.2. G A N G ............................................................................................................... 27
2.2.1. Dặc tinh cơ bản của gang.............................................................................27
2.2.2. Gang x á m .......................................................................................................29
2.2.3. Gang c ầ u ........................................................................................................32
2.2.4. Gang d ẻ o........................................................................................................34
2.2.5. Gang họp k im ................................................................................................ 35
2-.3. T H É P ................................................................................................................. 38
2.3. Ι. Thépcacbon................................................................................................ 38
2.3.2. Thép h ^ k im ................................................................................................ 44
2.3.3. Thép và hợp kim có tinh chấtly, liOa dặc b iệ t...........................................51


2.4. K IM LO Ạ I М Л и .............................................................................................

66

2.4.1. Hợp к im nhỏm ...................................................................................... 67
2.4.2. Hợp kim dồng....................................................................................... 71
2.5. MỘT Si) LƯU.Y KHI SỬ DỤNG KIM LOẠI CHẾ TẠO
M ẰY VÀ THIẾT BỊ ......:......:.....^........ ...................................................76
2.5. Ι. Yẻu cầu về độ bền lida học.................................................................76
2.5.2. Sự phụ thuộc của các tinh chất cơ lí của vật liệu vào nhiệt độ ...............80

Chương 3. M Ó I G H É P
3.1. M Ố I GHÉP D IN H T Á N ...........................................................................

,88

3 .Ι.Ι. Khái ٠
iiệm chung....................................................................................

.88

3.1.2. Tinh Iơối ghép dinh tán.........................................................................

.90

3.1.3. Tinh mối ghép chắc k in .............................................................................. 95
3.2. M ỐI GHÉP H À N ............................................................................................ 96
3.2.1. Khái niệm chung...........................................................................................96
3.2.2. K ý hiệu que h à n ............................................................................................97
3.2.3. Uu, nhược điểm .............................................................................................97
3.2.4. Kết cấu mối hàn và cách tinh độ b ề n....................................................... 99

1

3.2.5. Độ bền của mối hàn và ứng suất cho phcp.............................................. 10
3.3.

m

Oig

h

Ep

b Ic h

.......................................................................................... 113

3.3.1. Tổng quan về mối ghép bích.................................................................... 113
3.3.2. Yêu cầu khi thiết kế b íc h ..........................................................................115
3.3.3. M ột sổ loại bích thường gặp.................................................................... 115

Chương 4. T H Â N T H Ỉ É T B Ị
4.1. TH Â N T R Ụ ..................................................................................................... 116

1
4 . 1.2. Thân trụ chỊu áp suất ngoài........................................................................120
4.1 . . Thân trụ ch!u áp suất bên trong................................................................ 117

4.1.3. Dường kinh lớn nhất cho phCp của 1‫ ة‬không có gia cường
trCn tliân hinh trụ ......................................................................................... 123

1

4 . .4. Gia cường các lỗ trên thân hinh trụ .......................................................... 124
4.1.5. Tinh các ống có dường kinh nliO............................................................... 127
4.2. T H A n

h In

H C A U ........................................................................................ 127

5


4.2. !. Thâii thiết bị hình cầu, ch‫؛‬u áp suất tro n g ............................................. ] 28
4.2.2. Thân cầu ch‫؛‬u áp suất ngoài................................................... .

! 28

4.3. T H Â N CÓ T !Ế T D!ỆN C H C N H Ạ T ...................................................... ] 29

Chương 5. ĐÁY VÀ NẮP T H IÉ T BỊ
5 .‫ ا‬. D Á Y V À NẮP Η !Ν Η ELIP ........................................................................32‫ا‬
5 .‫ ا‬. !.C ấ u tạ o ..........................................................................................................132
5.Ι.2. T ‫؛‬n h to á !i...................................................................................................... 133
5.1.3. Dường kinh lớn nliất clio pliép của lỗ kliOng được gia
cường trên đáy cong....................................................................................134
5.1.4. Gia cường các lỗ trên dáy cong................................................................ 135
5.2. D Á Y V À N ẮP C Ầ U ...................................................................................... 136
5.3.

d

Ay

h

In

h n

O n ............................................................................................137

5.4. T ÍN H D Á Y V À NẮP PHẲNG HINH

tròn

........................................... 137

1

5.4 . . Dáy phẳng không dược gia cường........................................................... 138
5.4.2. Tinh vácti phẳng dược gia cường............................................................. 139
5.4.3. Vảch phẳng và dáy pliẳng...........................................................................141

Chương 6. T ÍN H T H IÉ T B ỊP H Ụ

6. 1. ÔNG D ẴN CHJU ÁP LỤ'C BÊN T R O N G ................................................ 144
6.2. C H Â N DỠ, T A I D ỡ V A T A I TR E O ..........................................................145
6.2.1. Chân dỡ thiết b‫ ؛‬thẳng dứng.......................................................................145
6.2.2. Chân dỡthiCt bi nằm ngang.......................................................................146
6.2.3. Tai tre o ........................................................................................................... 148

6 .3 .

T H A N H NẺO v A O n g N É O ...................................................................148

6.4. V A N A N T O A N ........................................................................... .................149

Chương 7. CHÊ TẠO , LẤP ĐẶT VÀ K IỂ M TRA TH IẾ T BỊ
7 .1 .0 ٧I

t r I n h c h ế t ạ o t h i Et b ị

.......................................................... 150

7.1.1. Nghiên cứu hồ sơ thiết kế thiết bị trưỏ'c khi chế tạ o .............................. 150
7 .1.2. Chuẩn b‫ ؛‬trước klii chế tạ o ........................................................

151

1

7 . .3. Tiến hành chế tạ o .......................................................................................152
7.1.4. Nghiệm thu sau chế tạo............................................................................. 156

6


7 . 5 . ‫ا‬. Chế tạo cảc thiết bị phụ..........................................................................!56
7.2.

l

A p R٨P T Ó N G

th ề

.................................................................................. 157

7.5. K IÈ M TR A T R ٧ỚC K H I X U A T

x ư ở n g .............................................

158

Phụ lục. TÍN H TO ÁN K IẾ M TRA s ú c BÈN BỒN
C H Ư A L P G Ồ TẨN
A. M Ó TA T H IẾ T B Ị ............................................................................................ 162
B.

th

On g

sớ k ỹ t h ư ặ t

................................................................................. 164

c. TÍN H CHI T IẾ T c A c B ộ

p h Ạn c o b An c ủ a b ò n c h

D.

IC H ....................................................................... 172

t In

H

k iê m t r a m ạ t b

Ua ............... 165

E. KÉT L U Ậ N ........................................................................................................ 176

BÀI T Ạ P ....................................................................................................... 177
T À I LIỆU T H A M

KHAO........................................................................... 180


ChuO’ng ỉ
C Á C Y É U T Ô C ơ B Ả N K H I t I n h t o á n t h i Et k é t h i E t b ị
C Ô N G N G H Ệ SẢN X U Ấ T V À M Ô I T R U Ơ N G

1.1. M Ộ T s ố LUtJ Ý K H I Τ ‫؛‬ΝΗ TOÁN Τ Η ΙΕ τ BỊ CÔNG NGHỆ SẢN
x Uá T V à m ô i t r ư ờ n g
K hi tinh thiết kế, chế tạo máy và thiết bị cOng nghệ, cần xác định được klch
thước, nhất !à ch!ều dày c.ần thiết của các chi tìết trong thiết bl; cOn kh! t ‫؛‬n!i
klểin tra thiết b‫ ؛‬cần xác định dược áp suất !àni việc cho phép của thiết bị có phù
hợp với kim !oại chế tạo các chi tiết của tliiế t bỊ ờ diều kiện làm việc của các chi
tiết dó.
Sau dây la một số yếu tố cần lưu y khi tinh toán thiết kế thiết b! trong cdng
nghệ sản xuất và bảo vệ mỏi trưòng.

a) Cảcуём cầw kỹ thưật khi thiết kế thỉết bị.
Các yẽu cầu kỹ thuật như: nhiệm vụ cUa tliiết b‫؛‬, môi trường trong thiết bỊ,
các dặc tinh kỹ thuật (năng suất, dung tích, bề mặt trao dổi nhiệt, Ѵ . Ѵ . .. ) , các
thông số của quá trinh công nghệ (áp suất, nhiệt độ và nồng độ), cUng nhir tinh
bền vững, độ ổn dinh và tínli an toàn cUa tliiết b!.
H inli 1.1 giOi thiệu hinh ảnh một thiết bị khi làm việc phải dáp ứng yêu cầu
cOng nghệ, tinh bền vững, độ ổn d‫؛‬nh, bảo dảm an toàn và bảo vệ môi trường.

Hình 1.1: Hình ảnh một thiết Ы. khi làm việc phả‫ ؛‬đáp ứng yêu cầu cftng

nghệ, tinh ben vững, độ on định và hảo đảm an toàn

8


h) Các yêu cầu khi chọn vật liệu để thiết kế, chế tạo thiết bi
M ột vấn đề rất quan trọng khi thiết kế các thiết bị công nghệ, đặc biệt là
công nghệ hóa chất là việc lựa chọn vật liệu chế tạo sao cho đáp ứng các yêu
cầu kỹ thuật, đồng thời đảm bảo thiết bị có đủ độ bền án mòn hóa học và độ bền
cơ học ở áp suất và nhiệt độ làm việc, góp phần thực hiện công nghệ xanh
(hình . ).

12

Đối với các thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn, hợp lý nhất là dùng lóp
lót phủ lên mặt trong thiết bị. Các vật liệu lót có thể là kim loại hoặc phi kim
loại, có khả năng chống được ăn mòn hóa học cùa môi trường, như thép không
ri, gốm, sứ. nhựa epoxy ...

Hình L2: Yêu cầu thiết kế an toàn thiết bị trong công nghệ xanh
c) S ử dụng các chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa.
Khi thiết kế máy và thiết bị cần tận dụng các chi tiết đã được tiêu chuẩn
hóa, vì rất thuận tiện trong việc sử dụng, thay thế, sũ٠
a chữa và lắp ráp. Chú V
tiết kiệm vật liệu chế tạo để thiết bị được chế tạo có khối lượng nhò, nhưng
khỏng ảnh hưởng tới các yêu cầu về độ ben vững và tính an toàn.

1.2. THÔNG SỐ T ÍN H TOÁN

1

Ví dụ (hình .3) trong chu trình tổng hợp amoniac từ nguyên liệu là nỉtơ và
hydro, với sự tham gia cùa chất xúc tác là Fe.
ở điều kiện tiến hành phản ứng: nhiệt độ 450"c, áp suất 200 at, phản ứng sẽ
4.‘‫؛‬n"r,200ơ/
diễn ra theo chiều thuận là chù yếu;
+ 3 //,
-> yV/ / ١

2


Mâm đ١،mg
xúc tác ^^١١١١^

^2. Mảy nén

3. Màm chiiyêrì hoa
200 atmosphe
450.C .

1. Các khi
được trộn đều
và làm sạch

N 2 và H 2
không phản
ừng được tái
sử dụng

iii
2

N

H

N2

H‫ ؛‬N H ٦

4. Buồng iâm
lạnh

2

N H ٦ đóng thùng

Hình 1.3: Thiết hị trong chu trình tổng hợp NH_Ì từ N 2 và H 2
1.2.1. Áp suất
Áp suất là lực tác dụng lên đơn vị diện tích bề mật. Đơn vị cùa áp suất theo
hệ SI là Pascal (Pa). Theo định nghĩa, I Pa = 1 N/m‫؛‬. Trong thực tế, thường
dùng bội số cùa Pascal là Megapascal (MPa). Ngoài ra, còn dùng .một số đơn vị
khác như: 1 bar, kG/cm‫؛‬, mmHg, kp/cm‫ ؛‬... Một số nước như: Anh, M ỹ còn sử
dụng đơn vị lbf/in‫( ؛‬PSl): Pound (0,45336 kg) per square inch (6,452! cm‫) ؛‬.
Chuyển đổi giữa các đơn vị như bảng 1.1

Bảng 1.1: Bảng chuyển đôi giữa các đơn vị đo áp suất
...

Á p suất

1

Pa

bai.

1

1 ,0 0 0 . 1 0

mbax

at
kp/cm ٥

1 ,0 0 0 .10٠١

1 .0 2 . 1 0 ■*

0.102

7 ,5 0 .1 0 *

i ٠4 M 0 ٠. 0,987 1Õ٥

1 ,0 0 0 . 1 0

1 ١02

1,02.10.

0 ,7 5 .1 0 ’

1.45.10

0,987

1.02.10

0,75

1 .4 6 .1 0 .

0 ,9 8 7 .1 0 *

i

1 Pa
ĩ N /m ٤
lb ،f
1 m bar
1 at
l kp /c m .

1 .0 0 0 . 1 0 .
1٠000.10٥ 1 .0

0 0 .1 0

'

0.981.10* 0.981

l mmWS —
9.81
1 kp/m *

1

“

0 ,9 8 1 .1 0 .

*

T o rr
miTiHg

mmWS
kp/m■.

atm

1

1 ,0 2 . 1 0

9,81.10.

1

1,000.10.

7 .3 1 1 0 *

U 2 ,1 0 *

0.987

9 ,8 1 .1 0 *‫؛‬

1,000.10.'

1

7 ,3 6 .1 0 *

1 ,4 2 .1 0 *

9 ,6 8 . 1 0 *

1,33

1.36.10■*

1,36.10

l

*

mmHg
1 T o rr

1.33.10*

1 psi

6 ,9 8 5 .ic f 6 ,9 8 5 .1Ó١

6 ,9 8 5 .1 0

7 .0 3 3 ,1 0 *

7 ,0 3 3 . 1 0

1 a٤m

1.013,10* 1,013

1.0 1 3 .1 0 .

1.033

1,033.10.

1 ,3 3 .1 0 .

p٠i

’

1 .9 S ..1 0 * 1 ,3 2 .10*

5.171.10

1

7 ,6 . 1 0 ’

1 ,4 6 9 .1 0 .

6 ,8 0 5 .1 0 *

_ _ 1 _ J

1.2.1.1. Áp suất làm việc
Áp suất làm việc (áp suất vận hành) là áp suất dư cùa môi chất bên trong
hoặc bên ngoài thiết bị, không kể áp suất tăng tức thời (khoảng
% áp suất làm

10

việc).

10

Á p suất làm việc có thể được sinh ra do các quá trình công nghệ, có thể là
áp suất từ công đoạn trước đưa tới, có thể chỉ là áp suất cùa môi chất chứa trong
thiết bị (nếu thiết bị là binh chứa).
Phần lứn các thiết bị chịu áp suất từ tron٤
ỉ ra, ờ điều kiện áp suất dư. áp suất
làm việc là áp suất của môi trường trong thiết bị. sinh ra khi thực hiện các quá
trình công nghệ, không kế áp suất tăng tức thời như đã nói (khoảng

10 %

áp

suất làm việc) ờ trong thiết bị. Hình 1.4 giới thiệu các thiết bị khác nhau trong
còng nghệ sản xuất methanol áp suất thấp.

Hdi nưỡc

Nd١3c

Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ sản xuất methanol áp suất thấp
I. TB phan ứng: 2. TB trao đồi nhiệt: 3. TB làm lụnh: 4. Tháp phàn ly:
5. Máy nén tuần hoàn: 6. Máy nén khí
Hiện nay, methanol được sản xuất trong công nghiệp chù yếu bằng phương
pháp chuyên hoá từ khí tổng hợp. Theo áp suất, quá trình tổng hợp methanol
được phân loại như sau:
- Ọuá trinh

tổng hợp methanolápsuất cao: 25 - 30 MPa;

- Ọuá trinh

tổng hợp methanoláp suất trung bình; 1 0 -2 5 MPa;

- Ọuá trình

tổng hợp methanolápsuất thấp; 5 - 1 0 MPa.

3

Độ chuyển hóa của CO và c o khi đạt tới trạng thái cân bằng phụ thụôc
vào áp suất và nhiệt độ. Nguyên liệu được sử dụng là khí tổng hợp nhận được từ

II


02٩74%

quá trinh reforming hoi ‫'إااا‬0'‫ ا‬, gồm khoảng !5% CO١8 0 ٠‫ ا‬c:
CHỈ . Quá trinh áp suất tlìấp có ưu điểm co bảíi !à ٧ốn đầu tir và
phẩm thấp١an toàn hon, co thể !iiih hoạt chọn mO hlnh cha nhà
hiện nay hầu hết các nhà máy sản xiiat methano! trên thế giới áều

4

3 2 %
giá thành sản
máy. Vì vậy,
sir dụng cOng
‫ا ر‬١

nghệ tổng hợp methano! áp suất ĩhẫp.
Các phản ứng tạo methano! dược sản xuất từ khi tổng họp là những ptìản
ứng tỏa nhiệt và kèm theo sự giảm thể t ‫؛‬ch. Do dO, hướng tạo thành methanol sẽ
táng nếu tăng áp suất và giảm nhiệt dộ١độ chuvển hóa cực dại dược xác d!nh
bời thànli phần cân bằng. Qua các giai đoạn pl٦ản ứng, khi dạt tOi trạng thái cân
băng nhiệt dộng chì cO khoảng 5 0 0 ‫ ا ؟‬kh‫ ؛‬tỏng liợp dược chuyẻn hoá. Do dO, sau
khi methanol và nước ngun^ tụ đưọc tách ra, klií còn lại chưa cliuyển liOa du٠
ợc
tuần hoàn trở lại thiết bị phản ứog. Nguyên ly của quá trinli tổng hợp methanol
áp suất thấp dược mô tả trên so. dồ ờ hinh 4. ‫ا‬. Khi tOng hợp dược dưa vào dưọ'c

6

nén tới áp suất yêu cầu ( 5 - 1 0 MPa) trong máy nén nhiều cấp ( ). K hi trước khi
vào thiết bị phản ứng dưọ٠
c gia nhiệt tại thiết bị trao dOi nhiệt bằng hỗn họ٠
p klií
nOng sau phản ứng. Phản ứng tạo thành methanol là phản Ung toả nhiệt xảy ra
trong thiết b‫ ؛‬phản ứng (1)0. nhiệt độ 200.C - 300‫ﻻ‬€ . Nhiệt phản ứng có thể
dược ptiân tán qua một hay nhiều cấp. Hỗn họ٠
p sau pliản Ung đirợc tiếp tục làm
lạnh tại tliỉết b‫ ؛‬lạnh ( ') sau khi qua thiết bị trao dổi nliiệt ( ), nhiệt tỏa ra khi
ngưng tụ methanol và nước có thể dưọc tận dụng vào việc khác trong quá trinlì.
Methanol thô dược tách ra khỏi pha khi trong thiết bị phân ly (.4) và hOa lOng
trước khi dưa sang chưng cất. Khi tír thiết bị phân ly dược tuần hoàn lạidược
khống chế bời nồng độ và hàm lưọng các hợp chất tro và hệ số tỷ lưọng các cấu
tử cần thiết trong hỗn họ٠
p phản irng. Methanol thô ra khOi thiết bị phản ứng

3

2

chứa nước và các tạp chất khác, số lượng và tliành phần tạp chất phụ thuộc vào
các diều kiện phản ứng, khi nguyẻn liệu, loại và thOi gian sử dụng xúc tác.
Methanol thô dược kiềm hoá nhẹ bằng cách clìo thêm vào một lư(.mg nhỏ sOda
dể trung hoà các axit cacboxylic thấp.
Lưu ý: Áp suất ghi trên các dồng hồ do cUa các thiết bị lả áp suất dư

10 10

(trường hợp áp suất trong tlìíết bị '‫ا‬١ ١٠
‫ا‬١áp suất khi quy٤
١
n) hoặc líi cliân không
(trường hợp áp suất trong thiết bị nhỏ hơn áp
khi quyển). Quan hệ giữa áp
suất tuyệt dối, áp suất dư (hoặc châỉi khOng) và áp suất klií quyển dược xác djnh
nhu. sau:
. Trưímg hợp ap suất lớn hơn áp suất khi quyển: Ptđ = Pk.Ị + Pdir;
- Trường họp áp suất nhỏ hơn áp suất kh‫ ؛‬quyển: Pỉd= Pkí - Pck.
Hinh 1.5 giới thiệu quan tiệ chuyển dồi giữa các loại áp suất.

12


áp su ấ t d ư

١٠
١3

.٠٠

ì.٠٠
áp 8Uáí k h í quyển

áp 3uấí chán không

chân không tuyệt dồi

١
i<
٠

T
١٠
٠
٠١٠
L·

T .T ~
I
Is
c
٠

a

١٠

1

»١
٠

٠١٠.

١•٠■

٠١

lỉi

٠
٠

-٠

Ị

ĨJI

٠c
٠١ỉ

Hìntt L5: Quan hệ giữa các loại áp suất
Hinh 1.6 giới thiệu một thiết bị chính trong hệ thống tạo chân không
trong sản xuất.

Hình 1.6: Hình ảnh một thiết hị tạo chân không trong sản xuất

1.2. 1.2.

Áp suất gọi:

Áp suất gọi là áp suất cực đại của môi trường trong thiết bị cho phép sử
dụng, khỏng kể áp suất thủy tĩnh, ở nhiệt độ thành thiết bị là 20^c.
1.2.1.3. Áp suất thử
Áp suất thử là áp suất dùng để thử độ bền và độ kín của thiết bị theo quy
định.

13


1.2.1.4. Áp suất tinh toản
Áp suất tinh toán (áp suất thiết kế) tà áp suất díing làm số liệu dể tínti sức
bền và độ ổn ٥ịnh các bộ phận cùa thiết bị١cỏ má trị lớn hơn áp suấí làm việc
của các bộ phận của thiết bị.
Hinh 1.7 giới thiệu thông số vận hành của một thiết bị, có ảp suất vận hành
là 270 PSI, áp suất thiết kế là 300 PSl.

Hinh 1.7: Thông số vận hành cUa một thỉết bịc&ng nghệ
K ý hiệu áp suất bên trong là Pi, ap suất bên ngoài là Pn. Dổi với thiết bị làm
việc ở ảp suất dư١ảp suất tinh toán lấy theo áp suất dư. Nếu môi trường làm
việc là chất lOng. khi áp suất thUy tĩnh lớn hơn 5% áp suất tinh toán, ta phải
cộng thêm áp suất thUy tĩnli của cột chất lỏng tlieo công tliức:
P = P ,n ^ g p H ,
ở dây:

p: áp suất tinh toán١N/m2;

ρ,η : áp suất làm việc của môi chất, N^m^:
g: gia tốc trpng trường, 10 m/s2;
p : khối lượng riẻng cùa môi chất (kg/m'١
);

н ‫ ا‬: chiều cao cột chất lỏng (m), tinh từ mặt thoá
tới V! tri cần tinh áp suất.
Lưu ý, dối với các chất dễ cháy nổ, như: N H .١
١LPG ...,á p suất tinh toán lẩy
theo quy định. Dối với nồi liai vỏ thi vO ngoài chịu áp suất từ trong ra, vỏ trong
chiu áp suất từ ngoài vào (nếu áp suất trong klioang vO lớn hon áp suất mặt
klioang trong. Hìnti
giới thiệu sơ dồ công nghệ của thiết bi phản ứng hai vỏ.

1.8

14


Hình 1.8: Sơ đồ công nghệ của một thiết bị phản ứng hai vỏ.
1.2.2. Nhiệt độ
1.2.2. ]. Nhiêt
• đô
٠ làm viêc
٠ của môi chất
Nhiệt độ làm việc của môi chất là nhiệt độ cùa môi chất trong hoặc ngoài
thiết bị١tùy theo việc tính toán lấy theo môi chất trong hay ngoài thiết bị. Ta
thường gặp nhiệt độ làm việc là nhiệt độ của môi trường trong thiết bị đang thực
hiện các quá trình công nghệ đã định trước.
Cebiu5

r\

KelTÌn
r١

0

L Ữ.C

PôhriBDhBÌt

r\

373 K

Pi ?*‫ ___ ؟‬١J٠%tBrb٠i)a

/T \

/ĩ\

/ĩ\

ỈŨQ

lóo.

lE

. ỹ K ____^

273_K_ _N١ị /

------ ١٩u٠rfre9a3،

L-273.C_______ 1111K_______ ١đ5?.٠ _ A t)،٥ki©agi.

Hữth 1.9: Sơ đồ chuyển đỗi đơn vị giữa các thang đo nhiệt độ

15


Tro!ig kỹ thuật t!itrờ,١
g sử dụiig một số dơn vị dơ II!liệt độ kliác nhau. Sơ' dồ
hiiih 1.9 giới thiệu cách chuyểti dổi dơn vị siữa các thang do nhiệt độ khác
nliau.

ỉ .2.2.2. Nhíệt độ tinh toán cUa th ‫؛‬ết bị
Nhiệt độ tinh toán cíia tliiết bỊ !à nliiệt độ cUa vách (tường) của các chi tiết
hoặc bộ phận cấu thànli tliiết bl. căn cứ vào dO dể xác định ứng suất cho phép
của kim loại. Nhiệt độ tinh toán của vách thiết bị dược xác d ‫؛‬nh như sau:
Khi nhiệt độ của inOi trường bé hơn 250'١
c , nhiệt độ tinh toán lấy bằng
nhiệt độ lớn nhất của môi trường.
K hi dun nOng bằng ngọn lửa, bằng klií nOng có nhiệt độ bằng hoặc lOn hơn
250.C, hoặc dun nOng bằng diện, thỉ nhiệt độ tinh toán lấy bằng nhiệt độ cíia
môi trưímg tiếp xức với chi tiết dó cộng thêm 50٥c ١ nhưng không nho hơn
250.C.
M ột số trường liợp dặc biệt:

u. Đ ổi vơ,' các hao hơi nam ngoài vùng dot nóng hoặc được háo ()n tot:

١

t . = th
ở dây:
t : nhiệt độ vách thiết bl, ٥c ;
tb: nhiệt độ bão hoà của môi chất trong thiết bj,٠c .
b. Đ ổ i vở‫ ؛‬các bao h(íi trong vùng doi lim;
- Nếu nhiệt độ kliOi nhỏ hơn hoặc bằng 600 "c , nhiệt độ vảch xác định
như sau:
t٧= tb + l,2 S + IO ”C
- Nếu nhiệt độ khO i: 600 ٥c < t 900 ‫'' ة‬c thi:
t٧ = tb + ?,.٩S + 20 "٢١
c. Đ ố i vơ,' các. hao hơi nằm trong vùng hire xạ:
t٧= tb + 4S + 60 ٥c
d. Đ ố i vơ," các ống lừa thi tinh theo công thirc:
- Dối với ống lửa trơn:

tv = tb + 4S + 60 ''c

- Dối vớỉ ống lửa gọn sOng:

t = tb + 5S + 60 "c

e. Đ ối vơ,' các chùm ống sinh h
/

16

ơ

i tv = tb + 60 "c

Dối với bộ quá nhiệt dối lư u: t = t٩
n + 70 ٠c.


ở đày;
t(,„: nhiệt độ hơi quá nhiệt, "c.
.i‫؛‬. Đối với bộ hâm nước :

t، = ti, + 30 "c

L ‫؛‬ưu ý: Trong mọi trường hợp, đổi với thiết bị hoặc chi tiết cùa thiết bị làm
việc trong điều kiện bị đốt nóng thi nhiệt độ thành tv không được chọn nhỏ hơn
250 "C khi tỉnh sức bền. Trong các công thức trên, s là bề dày vách thiết bị,
mm.

1.3. ỦTSG SUẤT CHO PHÉP CỦA K IM L O Ạ I
Nguyên tắc chung của việc tính toán thiết kế đối với mọi chi tiết, kể cả chi
tiết xung yếu nhất của thiết bị là cần phải bảo đảm ứng suất cho phép của vật
liệu chế tạo thiết bị luôn lớn horn hoặc bằng ứng suất làm việc tối đa của chi tiết
đó. ủ n g suất làm việc tùy thuộc vào điều kiện chịu tải; còn ứng suất cho phép
tùy thuộc vào kim loại và điều kiện nhiệt độ.

a. ứng suẩt c/to phép tiêu chuẩn
Đ ối với các chi tiết của thiết bị được chế tạo từ các kim loại cơ bản (thép,
kim loại màu và hợp kim của chúng), chịu tải trọng tĩnh, chịu áp suất trong hoặc
áp suất ngoài, thiết bị làm việc ở áp suất chân không, sử dụng ứng suất cho phép

tiêu chuẩn [ơ .]..
ủ ng suất cho phép tiêu chuẩn [c r]., N /m m \ phụ thuộc vào đặc trưng bền
của vật liệu ở nhiệt độ tính toán, được xác định theo một trong những công thức
sau:
٠■!'‫؛‬/١
٠
ơ
w í =

n.

n
[ ٠■]’ = ơ
Việc lựa chọn ứng suất cho phép của các chi tiết khi tính độ bền và độ ổn
định cùa chúng phụ thuộc vào đặc tính bền cùa kim loại ở nhiệt độ tính toán.

٠í^‫'؛‬ỡỉ‫؛؛‬39ẠniỌCNHẴĩnẨiÌBÍ
ĩr n ư V Ể٠Ũ

"٠
٠
٠
٠
٠
٠
٠
،٠
٠
٠

17


b. ử ng suat cho phép lítth toán
Khi tinh độ bền các chi tiết cila thiết bị, không dUng ứng siiất cho phép tiêu
chuẩn nià sử dụng ứng suất cho phép tinh toán, ứng suất này dược xác như sau:

7

[σ ] = |σ]■
ở dây:
[σ ]. : ứng suất cho phép t!êu chuẩn của vật !iệu chế tạo niáy và thiết bị,
N/mm2, phụ thuộc vào nh!ệt độ. Giá trị [σ ]. tra bảng, ừng vớ‫؛‬
từng loại vật liệu tươ١
١
g ứng.
η: hệ số hiệu chinh, kể dến ảnli hưOng của cấu tạo và diều kiện vận
hành các bộ phận của thiết b‫ ;؛‬vào mức độ dộc hại, ttguy hiểm của
môi trường. Tùy từng trường hợp, khi tinh sức bền từng bộ phận
thiết bị, chọn η < \ . ThOng thường, η = 0,9-1‫ ؛‬dối với môi trường
làm việc dộc, hại, nguy hiểm, áp suất cao, các chi tiết b‫ ؛‬dốt nOng
bằng ngọn lira, bằng khOi

10 hoặc bằn‫؟‬

diện, chọn η = 0,7-0,8‫ ذ‬dối

với các thiết bl có bọc lớp cách nhiệt, chọn ^ = 0 ,9 5 ‫ ؛‬trường hợp
thiết bị hoặc chi tiết thiết bị làm việc trong diều kiện khắc nghiệt
như ống 10 của 10 hoi, giá trị này cỏ thể lấy 0,5.

Ỉ.4. H Ệ S Ó BỀN
ỉ.4.1. Hê٠ số bền mốỉ hàn
Khi tinh độ bền của các chi tiết ghép bằng
mối hàn thi dưa thêm hệ số bền mối hàn‫؛‬./, vào
các công thức tinh toán, dại lượng này dặc trưng
cho độ bền của mối ghép so với độ bền của vật
liệu co bản.
Nếu mối hàn dược thực hiện có chất lượng
cao và dược kiếm tra kỹ' bằng phương phấp
không phá hủy suốt trên suốt dọc chiều dài mối
hàn, thi:
- Dối vối thép cacbon, thép hợp kim có h‫؛‬١m
lượng mangan thấp, thép crOm - molypden và
thép ottennít: фь = 0.95.

Н'іиЬ 1 .1 .: H ìn h ánh m ôi
hàn dọc và m ố i hOn ngang

- Dối với thép crOin - molypden - vanadi và thép có nhiều crOm: φ 0 , 8 = ‫ا‬١
- Nếu mối hàn thép cacbon và thép hợp kim cO hàm lirợng mangan thấp,
việc kiểm tra bằng phưomg pháp khOng phá huy khOng dược thục hiện trẽn toàn

‫ا‬8


bộ chiều dài mối hàn, hệ số suy yếu cùa mối hàn sẽ phụ thuộc vào phưong pháp
hàn. Nếu hàn tự động có khí bảo vệ: (Pi, = 0,85. Nếu hàn điện và hàn hơi bằng
tay: (Pi, = 0.7.

1.4.2. Hệ số bền do khoét lỗ
Hình 1,11 giới thiệu hình ảnh một thiết bị có khoét nhiều lỗ ở thân. Khi bị
khoét lỗ, thiết bị sẽ bị yếu đi. Hệ số kể đến sức bền cùa thiết bị do ảnh hưởng
cùa việc khoét lỗ gọi là hệ số bền do khoét lỗ (Pi.

Hình 1.11: Hình ảnh thiết bị có nhiều lỗ khoét ở thân
Hệ số bền cũa thân hình trụ khi có một hàng lỗ dọc hoặc nhiều lỗ bố trí
song song với bước lỗ như nhau, xác định theo công thức;
t-d
«? = ở đây;
t ; bước lỗ dọc, mm ;
d : đường kính lỗ, mm,
ọ: hệ số bền của thân hình trụ khi có một hàng ống ngang hoặc nhiều
lỗ với bước lỗ như nhau, xác định theo công thức :

2

ọ = ------I.
ở đây :
t | ; là bước lỗ ngang, xác định theo cung cùa đường tròn trung bình,
mm. K hi các lồ so le đều, xác định 3 giá trị của hệ số bền do khoét
lỗ như sau:

19


- Theo chiều dọc : t=2a ;
- Theo chiều ngang : t 2 =‫ا‬h ;
- Theo chiều chéo, ta có công thírc:

‫_ﺍ‬
‫ﻩ‬.‫ﻝ‬
‫ﺍ‬
ẹ :

a v ĩ+ n v
í ^2

Ị- 0 .7 5

m‘

١١2

1 +m

Sau cùng, chọn giá trị (p nhỏ nhất trong ba giá trị trên.
Hình 1.12 giới thiệu kích thước cơ bản của mặt thiết bị công nghệ.

2:1

8٠ d
T
o
i١ B
...B

5.0^

s٠٠٠f٠n ٨-A

H ìn k 1.12‫ ؛‬Cốc kíck tkwơc cơ bản cũ« một Ihĩếl bj cống nglhệ

20


Neu thâu hiuh t ٢ụ bằng thép cacbun bị khoét một hàng ch‫ ؛‬có hai ‫( ؤا‬dọc١
ngang hoặc chéo) ‫؛‬àni yếu thi hệ số bền sẽ tinh theo cOng thức:
2 . ] ‫„س‬,

+‫ﺐ‬
‫ا„ﻟ‬
ở dây: (ρ,ΐ‫ ذا „؛‬hệ sổ bền nhỏ nhất.
N'ếu trẻii thâ„ hinli trụ ‫؛‬àm bằng thép cacbon cỏ một hàng ba ‫؛‬ỗ vó'i bước ‫؛‬ỗ
khOng dều nhau :hi hệ số bền bằng trung binh cộng của các hệ số bền dối với
tíriig bước ‫;ؤا‬
Φ - 0, 5(фтіпіфіи‫؛‬іх)

Khi các ‫ ؤا‬bồ tri chéo khOng cân xứng thi hệ số bền φ,ηίη và фтах với a = 3‫ا‬
và a = aj. Ngoài ra, còn cần phải tinh hệ số bền vững theo chỉều dộc dối với
bước lỗ t =

3 2

‫ ا‬+ ‫ ة‬và sau cUng sẽ chọn !ấy một giá trl nhỏ nhất trong hai giá trl

dã tinh ở trên.

1'rong tất cả các trường hợp cO hàng lỗ với bướẹ lỗ không dều, hệ số bền
nẻn ctiọn 10‫ا‬١hor gia trị nhO nhất của hệ số bền.

Nếu thán hìrh trụ có hàng lỗ dược tăng cường bởi các ống hàn vào thân, thi
l١ệ sổ bền tinh theo công thức:

φ:

φ
V -'-f
‫ ا‬- ( ‫ ا‬- ۶.) ‫ؤ‬
‫ د‬، 4‫ل‬

Ờdây:
φ’ : hệ số bềi vững của hàng ống khi chưa dược gia cường.
d : dường kíah lỗ, m m ..

1

S،H : bề dày Eính toán nhỏ nhất của thân liìnli trụ.
: lổng diện tích của cảc chi tiết gia cường.
Nếu các lỗ JUng dể núc ống hoặc dểtiàn các ống, thi hệ số bền dưọc tinh
theo dirOng kinh định mức của lỗ theo thân hinh trự.
Nếu các lỗ có ren thi hệ số bền tinh theo dưCmg kinh trung binh của ren.
Nếu lỗ cO hỉnh ovan hoặc hinh cắt vát, thi hệ số bền sẽ tinh theo kích thước
lỗ nầm về hườn‫ ؛‬dự định tinh sức bền.
Nếu các lỗ nằm kề nhau, thi hệ số bền tinh theo dưímg kinh trung binh
cộng.

21


1.5. H Ệ SO ВО SUNG C H JE u

dày

T ÍN H TO ÁN

Khi tinh kiểm tra độ bền các chi t ‫؛‬ết hoặc các bộ phận của thìết bị ta phả‫؛‬
chú ý áến sụ' tác dụng hóa học và co hợc cha mỏi trrrờng !ẻn vật ‫ؤ؛ا‬٧ chế tạo
thiết bị. Do dó cần phải bổ sung cho bề dày tinh toán của các chi tiết và bộ phận
dó một dại !ượng c . Dại !ưọng c dược gọi !à hệ số bổ sung chiều dày t ‫؛‬nh toán,
xác d‫؛‬nh theo công thức sau:

c= Ca + Cb + Cc4-Co
Trong dó:
Ca: hệ số bổ sung do ãn mòn hóa học của môi trường, mm
Сь: hệ sổ bổ sung do bào mòn co học của môi trường, mm
C^: hệ số bổ sung do sai !ệch khi chế tạo, lấp ráp, mm
Co: hệ số bổ sung dể quy trOn kích thước, mm.

22


Chương 2
VẬT LIỆU CHẾ TẠO MÁY VÀ THIẾT BỊ
2.1. TÓNG QUAN VỀ VẬT LIỆU CHÉ TẠO M ÁY VÀ T H IÉ T BỊ
2.1.1. Loai
. vât
. . liêu
Thiết bị trong công nghệ sản xuất và bảo vệ môi trường được chế tạo chủ
yêu từ các vật liệu kim loại. Ngòai ra, các thiết bị này còn được chế tạo bằng vật
liệu phi kim loại, như: thủy tinh và ceramic, polyme, composit ... Hình 2.1 cho

thấy sơ đồ sử dụng vật liệu chế tạo máy, thiết bị trong công nghệ sản xuất và
môi trường
Kim loại
va hợp
kim
Vò xe lõi thép
Xi măng dự ứng lực

CFRP

í^o
lVVl1l■ì1V
t١
1
V,/1

'

G FRP

(jốm và
٠' 1
thuv tinh
٠١

1

F ille d p o ly m e rs

I

Hình 2. ỉ: Sơ đồ sử dụng vật liệu chế tạo máy, thiết hi trong công nghệ
2.1.2. Một số yêu cầu đốỉ với vật liệu chế tạo thiết bị
Vật liệu chế tạo thiết bị trong công nghệ sản xuất và môi trường cần phải
đáp ứng được các yêu cầu cơ bản sau:
-٠Bền cơ học trong điều kiện vận hành, đặc biệt là ở điều kiện nhiệt độ và
áp suất làm việc của môi chất;
- Bền hỏa học với môi trường mà thiết bị tiếp xúc như: môi chất làm việc,
dầu bôi trơn, độ ẩm, môi trường làm mát;
- Tỉnh công nghệ tốt, dễ gia công chế tạo;
- Chi phí hợp lý và sẵn có trên thị

trưÒTig.

23


2.1.3. Một số tính chất qùan trong của vật liệu
- Cơ tính: bao gồm các yếu tố về độ bền của vật liệu, như: giới hạn bền
ơ /ị, giới hạn chảy ٠■، , giới hạn dẻo ٠■/ (lưu ý ờ nhiệt độ cao); các yếu tố đặc
trưng cho tính đàn hồi của vật liệu, như: môđun đàn hồi E١độ dãn dài tương đối
٥‫ ؛‬١độ co ai;

...

- Tính chống ăn mòn: hấu hết các thiết bị hóa chất làm việc trong môi
trường ãn mòn, cần phải lưu ý khi chọn vật liệu bền đối với môi trường ăn mòn,
để đàm bảo tuổi thọ cùa thiết bị và độ tinh khiết của sản phẩm.
- T ín h chất vật lý; khối lượng riêng p (k g /m ١); hệ

số dẫn nhiệt Ẫ

(W /m .K ); nhiệt độ nóng chảy tc (K ) ; nhiệt dung riêng c (J /k g .K ); hệ số nỏ dài

1

a ( l / ٥Choặc /K )...
- Tính công nghệ: xét khả năng chế tạo bằng các phương pháp như đúc,
rèn, hàn, gia công cắt gọt, nhiệt luyện ...
Ngoài ra. ta cũng phải quan tâm tới vấn đề sử dụng vật liệu sao cho góp
phần bảo vệ môi trường và chi phí chế tạo thiết bị. Giá cả vật liệu là một yếu tố
quyết định giá thành thiết bị, nhưng phải kết hợp giữa giá cả vật liệu với chi phí
gia công chế tạo thiết bị. Trong thực tế. có thể vật liệu có giá thành thấp, nhưng
giá thành chế tạo thiết bị lại cao vì chi phí gia công lớn.
Sơ đồ 2.2 giới thiệu một sổ tính chất tổng quát của vật liệu:

Kết cấu vật liệu
Cơ tính

Chức năng vật liệu
Hóa tính

Sự mài mòn
Độ bền

I-------Sự ăn mòn
-------Sự oxy-hóa

K|C

Lý tính
— ■Quang tính
— Từ tính
— -Tính dần điện

UTS

Những tính
chất khác

Nhiêt
a
K
H
Tm
٢Trans٠tion

Môi trường

Giác quan
Cảm quan

— Khả năng tái ché
— rièu thụ năng lượng
— Chất thài

Hình 2.2: Một số tính chất cơ bản của vật liệu chế tạo thiết bị công nghệ

24

Câc bang tù. 2.1-2.4 giâi thiêu gié tri (mang tinh tham khào) cùa mçt sô tinh
chât cùa mot sô vât lieu thiràng gâp trong công nghê sàn xuât.

Bàng 2.1: Moâun âàn hôi cùa mot so loai vât lifu
Material

E{GP%)

Material

E(GPa)

Material

Diamond
Tungsten carbid«. WC
Cobalt/WC cermets
Bolides of Ti. Zr. Hf
Silicon carbide, SiC
Boron
Tungsten
Alumina. AI
Beryllia. BeO
Titanium carbide. TIC
Molybdenum and alloys
Tantalum carbide TaC
Niobium carbide. TaC
Silicon nitride, Si N.
Chromium

Beryllium and alloys
Magnesia, MgO
Cobalt and alloys
Zirconia. ZrO
Nickel and alloys
CFRP
Iron
Iron based superalloys
Steels

1000
450-650
400-530
500
450
441
406
390
380
379
320-365

Cast irons
Tantalum and alloys
Platinum
Uranium
Boron/epoxy composites
Copper and alloys
Mullite
Vanadium

Titanium and alloys
Palladium
Brasses and bronzes
Niobium and alloys
Silicon
Zirconium and alloys
Silica glass. SiO‫( ؛‬quartz)
Zinc and alloys
Gold
Aluninium and alloys
Silver
Calcite (marble, limestone)
Soda glass
Granite
Tin and alloys
Concrete, cement

170.190
150-186
172
172
125
120.150
145
130
80-130
124
103-124
80-110
107

96
94
43-96
82
69.79
76
31-81
69
62
41-53
45-50

Magnesium and alloys
GFRP
Graphite
Alkyds
Common woods. || to grain
Lead and alloys
Ice. HjO
Melamines
Polyimides
Polyesters
Acr^ics
Nylom
PMMA
Polystyrene
Epoxies
Polycarbonate
Common woods, i to grain
Polypropylene

Polyethylene (high density)
Polyeth^ene (low density)
Foamed polyurethane
Rubbers
PVC
Foamed polymers

203

3

289
200-289
250
200-284
160-241
130-234
70-200
196
193-214
196-207

E(GPa)
41-45
7-45
27

20
9-16
14

9.1
6-7
3-5
11.6-3.4
2-4
3.4
3.3.4
3
2.6

5

0.6-1
0.9
0.7

0.2
0.01-0.06
0 .01. 0.1
0.003-0.01
0 .001- 0.01

Bang 2.2: Gi&i han chay cùa mçt so loçii vçt Uçu
Material
Pressure-vessel steels
Low aHoy steels
Molybdenum and alloys
Tungsten
Nickel alloys
Carbon steels

Titanium and alloys
Tantalum and alloys
CFRPs
CobaltA/VC cermets
Cast irons
Copper alloys
Concrete (steel reinforced)
Stainless steel (austenitic)
Aluminium alloys
Brasses and bronzes
Stainless steels (ferritic)
Zinc alloys
Zirconium alloys
Mild steel
GFRPs
Magnesium alloys
Beryllium and alloys
PMMA

٠y

٠T8

(MPa)

(MPa)

1500-1900
500-1980
560-1450

1000
200-1600
260-1300
180-1320
330-1090

1500-2000
680-2400
665-1650
1510
400-2000
500.1880
300-1400
400.1100
640-670
900
400-1200
250-1000
410
760-1280
300-700
230-890
500-800
200-500
240-440
430
100-300
125-380
380-620
110

...

400-900
220-1030
60-960

—

286-500
100-627
70-640
240-400
160-421
100-365
220

—

80-300
34-276
60-110

Material

2

Ice. H O
Polyimides
Nickel

Nylons
EpoMes
Copper
Silver
ABS/polycarbonate
Polystyrene
Iron
Pure ductile metals
Acrylic/PVC
Aluminium
Gold
Lead and alloys
Polyurethane
Polypropylene
Tin and alloys
Polyethylene (high density)
Concrete (non-reinfd. comp'n)
Polyethylene (low density)
Ultrapure fee metals
Foamed polymers (rigid)
Polyurethane foam

cry
(MPa)
85
52-90
70
49-87
30-100
60

55
55
34-70
50
20-80
45-48
40
40
11-55
26-31
19-36
7-45
20-30
20.30
6-20
1-10
0.2-10
1

٠T8

(MPa)

—

400
100
30-120
400
300

60
40-70
200
200-400

...

200
220
14-70
58
33-36
14-60
37
—
20
200-400
0.2-10
1

25