tính toán tháp hấp thụ khí SO2

đồ án MÔN HọC

trần lam giang MT b - 46

PHN 2: TNH TON C KH
1- Xỏc nh chiu dy thõn thỏp:
Thit b lm vic ỏp sut khớ quyn ,dựng hp th khớ SO 2 , thõn thỏp
hỡnh tr , c ch to bng cỏch cun tm vt liu vi kớch thc ó nh ,
hn ghộp mi.
- Chn thõn thỏp lm bng vt liu X18H10T.
- Chn thộp khụng g, bn nhit v chu nhit.
- Thụng s gii hn bn kộo v gii hn bn chy ca thộp loi X18H10T,
tra bng XXII 4 , ta cú :
k = 550.106 N/m2
[II - 310]
c = 220.106 N/m2
[II - 310]
- gión tng i: = 38%
[II - 310]
- nht va p: ak = 2.106 J/m2
[II 310]
Chn chiu dy ca thõn hỡnh tr, lm vic vi ỏp sut bờn trong P
c xỏc nh theo cụng thc:
S=

Dt ì P
+ C (m)
2 ì [ k ] ì P

[II - 360]

Dt - ng kớnh trong thỏp, m.
- h s bn ca thnh thõn tr theo phng dc.
C - h s b sung do n mũn, bo mũn v dung sai v chiu dy, m.
[k] - ng sut cho phộp ca loi thộp X18H10T.
P - ỏp sut trong thit b ng vi s chờnh lch ỏp sut ln nht bờn
trong v bờn ngoi thỏp, N/m2.
P = Pmt + Ptt
Trong ú :Pmt - ỏp sut lm vic, Pmt = 5 at = 4,905.105 N/m2
Ptt - ỏp sut thu tnh ca ct cht lng
Ptt = .g.H (N/m2)
[II - 360]
vi - KLR ca cht lng , kg/m3
x = 995,95 kg/m3
g - gia tc trng trng = 9,81 m/s2
H - chiu cao ct cht lng, H = 6,6 m
P tt = .g.H = 995,95ì 9,81ì 6,6 = 0,61552.105
(N/m2)
P = Pmt + Ptt = 4,905.105 + 0,6155.105 = 5,5205.105

(N/m2)

- 17 -


®å ¸n M¤N HäC

trÇn lam giang – MT b - 46

• ϕ, hệ số bền của thành thân trụ theo phương dọc, ta tra theo bảng
XIII.6

[II – 362]
Với thân kín hay có lỗ gia cố hoàn toàn thì ϕ = ϕh đối với mối hàn dọc
Với hàn tay bằng hồ quang điện, thép không gỉ, thép cácbon, 2 lớp
ϕ = ϕh = 0,95
[II - 362]
• Tính C
C = f(độ ăn mòn, độ mài mòn, dung sai)
C = C1 + C2 + C3 (m)
[II - 363]
Trong đó: C1 - hệ số bổ sung do ăn mòn.
Đối với vật liệu bền (0,05- 0,1 mm/năm) lấy C 1 = 1mm = 10-3
m (Tính theo đơn vị thời gian làm việc từ 15 - 20 năm)
C2 - đại lượng bổ sung cho ăn mòn, có thể bỏ qua C2 = 0
C3 - đại lượng bổ sung cho dung sai của chiều dày phụ thuộc
vào
chiều dày tấm vật liệu.
C3 = 0,5 mm đối với thép X18H10T
[II 364]
Vậy C = 1 + 0,5 = 1,5 (mm)
• Tính [σk] - ứng suất cho phép của loại thép X18H10T.
Tính theo bảng XIII – 4 [II – 357], ta có thể chọn giá trị nhỏ nhất tính
theo 2 công thức sau :
-

[σ k ] = σ k .η

-

[σ k ] =

ηk

σ c .η
ηc

- Theo giới hạn bền khi kéo:

[σ k ] = σ k .η

[II - 355]

ηk

Trong đó: η - hệ số hiệu chỉnh, η = 1

[II -

356]
σk = 550.106 (N/m2)
ηk - hệ số an toàn bền, ηk = 2,6
σ .η 550.10
⇒ [σ k ] = k =
ηk

6

×1

2,6

[II - 356]

= 211,5.10 6 (N/m2)

- Theo giới hạn chảy:

[σ k ] =

σ c .η
ηc

trong đó: η - hệ số hiệu chỉnh, η = 1
- 18 -

[II - 356]


®å ¸n M¤N HäC

trÇn lam giang – MT b - 46

σc = 220.106 (N/m2)
ηc - hệ số an toàn theo giới hạn chảy, ηc = 1,5
σ .η 220.10
⇒ [σ k ] = c =
ηc

6

×1

1,5

[II - 356]

= 146,7.10 6 (N/m2)

Ta lấy giá trị bé hơn bé hơn trong hai kết quả vừa tính được của ứng
suất:
[σ k ] = 146,7.106 (N/m2)
Do đó:

[σ c ] × ϕ
P

h

=

146,7.10 6
× 0,95 = 253,9 > 50
5,5205.10 5

Nên có thể bỏ qua giá trị P ở mẫu số trong công thức tính bề dày tháp
Vậy S =

Dt × P
1,5.5,5205.10 5
+C =
+ 1,5.10 −3 = 4,47.10 −3 (m)

6
2 × [σ k ] × ϕ
2 × 146,7.10 × 0,95

Chọn S = 5 mm.
 Trước khi đưa vào sử dụng, thiết bị phải qua kiểm tra với mức độ tối
đa mà nó có thể chịu được:
Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước)
σ=

[ Dt + ( S − C ) ].P0
2( S − C )ϕ

Trong đó:

≤

σc
1,2

[II - 363]

P0 - áp suất thử, N/m2
P0 = Pth + Ptt
Pth - áp suất thử thuỷ lực
Ptt - áp suất thuỷ tĩnh của cột nước.
Chọn Pth = 1,5P = 1,5× 4,905.105 =7,3575 .105 (N/m2)
Ptt = 0,61552.105 (N/m2)
⇒ P0 = 7,973.105 (N/m2).

Vậy:

[1,5 + ( 5 − 1,5)10 ].7,973.10

σ=

[ Dt + ( S − C ) ].P0
2( S − C )ϕ

σ≤

σ c 220.10 6
=
= 183.10 6
1,2
1,2

=

−3

2( 5 − 1,5).10 .0,95
−3

5

= 180,26.10 6

Chọn chiều dày thân tháp S = 5 mm là phù hợp.
2.Tính chiều dày nắp và đáy thiết bị

Chọn đáy và nắp có gờ, thiết bị làm việc chịu được áp suất trong =
5,5205.105 > 7.104 N/m2, chiều dày S được xác định bằng công thức:
S=

Dt × P
D
× t + C (m)
3,8 × [σ k ] × k ×ϕ h − P 2hb

- 19 -

[II– 385]


®å ¸n M¤N HäC

trÇn lam giang – MT b - 46

P - áp suất trong của thiết bị; P = 5,5205.105 (N/m2)
hb - chiều cao phần lồi của đáy và nắp, hb = 0,375

[II–

382]
[σk] - ứng suất cho phép của thiết bị; [σk] = 146,7.106 (N/m2)
ϕh - hệ số bền của mối hàn hướng tâm. Với mối hàn tay bằng hồ
quang điện, vật liệu thép Cacbon không gỉ, 2 lớp ta chọn ϕh = 0,95
[II – 362]
C - đại lượng bổ sung, C = 1,5 (mm)
k - hệ số không thứ nguyên

k = 1−

d
Dt

[II– 385]

d - đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng; d = 0,3
(m).
Dt - đường kính trong thiết bị ;D = 1,5(m)
0,3

Vậy k = 1− 1,5 = 0,8
Vì

[σ c ] × k × ϕ
P

h

=

146,7.10 6
× 0,8 × 0,95 = 201,9 > 30
5,5205.10 5

[II– 385]

nên đại lượng P ở mẫu trong công thức tính S có thể bỏ qua. Vậy chiều
dày của đáy và nắp được tính:

S=

Dt × P
D
1,5 × 5,5205.10 5
1,5
× t +C =
×
+C
6
3,8 × [σ k ] × k ×ϕ h 2hb
3,8 × 146,7.10 × 0,8 × 0,95 2 × 0,375

S = 0,0039.10 −3 + C

( m)

( m)

Xét S - C = 3,9 mm < 10 mm
⇒ tăng thêm 2 mm so với giá trị C (hệ số bổ sung đã tính ở phần S thân)
C = (1,5 + 2).10-3 = 3,5.10-3
Vậy S = (3,9 + 3,5).10-3 = 7,4.10-3 (m)
Quy chuẩn S = 8 (mm)
 Kiểm tra ứng suất của đáy, nắp thiết bị theo áp suất thử:

[D
σ=

]

[

]

+ 2hb ( S − C ) .P0 1,5 2 + 2 × 0,375( 8 − 3,5)10 −3 7,973.10 5
=
= 184,4.10 6
−3
7,6.k .ϕ k .hb ( S − C )
7,6 × 0,8 × 0,95 × 0,375 × ( 8 − 3,5).10
2
t

σ c 220.10 6
=
1,2
1,2
→ Phải tăng độ dày lên S = 9 (mm)

⇒σ >

Kiểm tra lại ứng suất của đáy, nắp thiết bị theo áp suất thử:
- 20 -


®å ¸n M¤N HäC

[D
σ=

trÇn lam giang – MT b - 46

]

[

]

+ 2hb ( S − C ) .P0 1,5 2 + 2 × 0,375( 9 − 3,5)10 −3 7,973.10 5
=
= 150,86.10 6
−3
7,6.k .ϕ k .hb ( S − C )
7,6 × 0,8 × 0,95 × 0,375 × ( 9 − 3,5).10
2
t

σ c 220.10 6
⇒σ <
=
= 183.10 6
1,2
1,2
Vậy S = 9 (mm) là phù hợp.

3.Tính đường kính ống dẫn
a, Đường kính ống dẫn chất khí
d=

V
0,785.w

[I– 369]

Ttrong đó: V – lưu lượng thể tích khí đi trong ống, m3/s.
w - tốc độ trung bình hơi đi trong ống, m/s.
d - đường kính ống dẫn, m.
V=

Gy
3600.ρ y

=

13007,73
= 0,6375 (m3/s)
3600 × 5,6678

Ở P = 5 at, chọn w = 20 m/s
d=

[I– 369]

V
0,6375
=
= 0,202 (m)
0,785.w
0,785 × 20

Chọn d = 0,21 m → w =

V
= 19,45 (m/s)
d .0.785
2

b, Đường kính ống dẫn chất lỏng :
d=
V=

Gx
3600.ρ x

=

V
0,785.w

[I– 369]

96278,94
= 26,852.10 −3 (m3/s)
3600 × 997,08

Chọn w = 2,5 m/s là vận tốc chất lỏng trong ống đẩy của bơm.
369]
d=

[I–

V
26,852.10 −3
=
= 0,116 (m)
0,785.w
0,785 × 2,5
V

Quy chuẩn d = 0,12 m → w = d 2 .0,785 = 2,4 (m/s)
4. Chọn bích nối
Mặt bích là một bộ phận quan trọng để nối các phần thiết bị, cũng như nối
các bộ phận khác với thiết bị. Công nghệ chế tạo mặt bích phụ thuộc vào
vật liệu cấu tạo mặt bích, phương pháp nối và áp suất của môi trường.
- 21 -


®å ¸n M¤N HäC

trÇn lam giang – MT b - 46

a, Bích nối thiết bị
Do thiết bị được thiết kế có H = 8,6 m, ta chia tháp làm 2 đoạn để thuận lợi
cho việc tu sửa và bảo dưỡng.
Ta dùng 3 bích nối để nối thiết bị, hai bích nối nắp và đáy với thân, một
bích còn lại nối đoạn giữa tháp.
Chọn loại bích liền bằng thép kiểu I là loại phù hợp với thiết bị hàn, đúc,
rèn...để nối thiết bị.
Các thông số về bích:

Py
Dt
Kiểu bích
Kiểu
Bulông
bích
N/m2
mm
D
Db
DI
Do
mm
h
db
Z(cái)
0,4905.106 1500 1640 1600 1560 1515
40
M24
40
[II – 422]
b, Bích nối ống dẫn với thiết bị
Ta dùng kiểu bích tự do bằng thép để nối ống dẫn với thiết bị

- 22 -


đồ án MÔN HọC

trần lam giang MT b - 46

Py
N/m2

Cỏc thụng s v bớch
Dy
Kiu bớch
mm
Do
h
h1
mm

0,4905.106
5.Tớnh toỏn chõn
Thụng thng ngi ta khụng t trc tip thit b lờn b mt m phi cú tai
treo hay chõn gi thit b. Vi thit b ny, tt nht ta nờn chn chõn
giỳp thỏp n nh khi vn hnh.
Mun chn c chõn thớch hp ta phi tớnh ti trng ca thỏp.
Ti trng ca thỏp:
Pthỏp = Pthõn + Pỏy np + Pcht lng + Pbớch (N)
trong ú: Pthõn - trng ti thõn thỏp (N)
Pỏy, np - trng ti ca ỏy v np thỏp (N)
Pcht lng - trng ti ca ct cht lng (N)
Pbớch - trng ti ca bớch ni (N)
a, Khi lng ca thõn thit b
Mth = V. = S.H. = (/4).( Dn2 Dt2 ).H.
Mth - khi lng ca thõn thit b, kg.
Dn, Dt - ng kớnh ngoi v trong thit b, kg.
H - chiu cao thỏp, m.

- khi lng riờng ca thộp X18H10T, kg/m3
= 7,9.103 kg/m3

[

]

[II 313]

(1,5 + 2 ì 0,005) 1,5 2
M th =
ì 6,6 ì 7,9.10 3 = 1175,99 (kg)
4
2

b, Khi lng ca ỏy v np thỏp
ỏy v np lm ging nhau Mỏy,np = 2.Mỏy
Chiu dy ỏy (np) thỏp S = 8 mm chiu cao g h = 25 mm [II 384]
Khi lng ỏy (np) elip cú g: Mỏy = 163 (kg)
[II
384]
Mỏy, np = 2 ì 163 = 326 (kg)
c, Khi lng cht lng trong thit b
M L = .

.D 2
.H
4

Trong ú: - KLR ca hn hp 300C; = 995,95 (kg/m3)

- 23 -


®å ¸n M¤N HäC

trÇn lam giang – MT b - 46

D - đường kính tháp, D = 1,5 (m)
H - chiều cao tháp, H = 6,6 (m)
3,14 × 1,5 2
.6,6 = 11082,3(kg)
Vậy ML = 995,95.
4

d. Khối lượng bích
M1bích =
-

(

)

π
2
2
. Db − D1 .h.ρ thep
4

Theo các thông số đã chọn:
Đường kính trong của bích Db = 1600 (mm)

Đường kính ngoài của bích Dn = 1640 (mm)
Chiều dày bích: h = 40(mm)
ρ thep = 7,9.103 (kg/m3)
π
.(1,64 2 − 1,6 2 ).0,04.7,9.10 3 = 32,148 (kg)
4
M6bích = 6 × 32,148 = 192,888 (kg)

M1bích =

e. Trọng tải toàn tháp
Khối lượng toàn thân tháp
Mtt = 1175,99 + 326 + 11082,3 + 2.192,88 = 12970 kg
Trọng tải toàn tháp:
P = Mtt× g = 12970 × 9,81 = 127235 (N)
Sử dụng 4 chân đỡ và trọng tải mỗi chân đỡ :
P
= 31808.75 (N)
4

Bảng thông số về chân đỡ :
Tải
trọng
cho
phép
trên 1
chân
G.10-4
N
3,2

Bề
mặt
đỡ
F.10 4
m2

514

Tải
trọng
L
B
cho
phép
lên bề
mặt đỡ
q.10-6
N/m2
0,78 260 200

B1

B2

H

h

s

l

d

mm

22
5

330 400

22
5

16 100

27

[II - 438]

- 24 -