Thông tin tài liệu
Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG OO _ O ĐỒ ÁN MƠN HỌC CÁC Q TRÌNH CƠ BẢN TRONG CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG Đề bài: Tính tốn thiết kế hệ thống hấp thụ khí SO2 GVHD: TS Vũ Đức Thảo SVTH: Mai Thị Hiền Lớp: Kỹ thuật môi trường K52 SHSV: 20071073 Hà Nội, tháng 12/2010 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên Sinh viên: Mai Thị Hiền Lớp: Kỹ thuật mơi trường Khóa: 52 I Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí SO2 II Các số liệu ban đầu: - Hỗn hợp khí cần tách: SO2 khơng khí - Dung mơi: nước - Lưu lượng khí vào tháp: 25000 m3/h - Nồng độ SO2: yđ = 0,028( mol/mol) - Hiệu suất yêu cầu: = 84% - Nhiệt độ áp suất lượng dung môi: mô theo số điều kiện - Loại thiêt bị: Tháp đệm III Các phần thuyết minh tính tốn: Mở đầu Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (đường kính, chiều cao, trở lực) Tính tốn thiết bị phụ - Tính bơm - Tính máy nén khí Tính tốn khí Kết luận IV Các vẽ: Bản vẽ sơ đồ dây chuyền khổ A3 A4 Bản vẽ tháp hấp thụ khổ A1 V Giáo viên hướng dẫn: TS Vũ Đức Thảo VI Ngày giao nhiệm vụ: Ngày tháng năm 2010 VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày tháng năm 2010 Giáo viên hướng dẫn Chủ nhiệm khoa ( Họ tên chữ kí) ( Họ tên chữ kí) Đánh giá kết - Điểm thiết kế - Điểm bảo vệ - Điểm tổng hợp Ngày tháng năm 2010 Cán bảo vệ ( Họ tên chữ kí) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHẦN MỞ ĐẦU Vấn đề xử lý chất nhiễm khơng khí nhận quan tâm toàn nhân loại nói chung Việt Nam nói riêng Với mục đích việc thực đồ án mơn học thực cần thiết, trình làm đồ án em hiểu phương pháp, cách tính tốn, lựa chọn thiết bị có khả ứng dụng vào thực tiễn để xử lý chất thải gây nhiễm Sau 15 tuần tìm hiểu, tính tốn nhận hướng dẫn nhiệt tình thầy cô Viện, hạn chế tài liệu kinh nghiệm tính tốn, nên khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận ý kiến thầy cô để đồ án sau có kết tốt Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2010 Sinh viên thực Mai Thị Hiền LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHẦN NỘI DUNG I.Giới thiệu chung Sơ lược khí SO2 Trong số chất gây nhiễm khơng khí SO2 chất gây nhiễm điển hình Sulfuro sản phẩm chủ yếu trình đốt cháy nguyên, nhiên liệu có chứa S Các nhà máy điện thường nguồn phát sinh nhiều SO2 khí thải, ngồi cịn phải kể đến q trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyện quặng đồng, sản xuất ximang giao thông vận tải nơi phát sinh nhiều khí SO2 Khí SO2 chất khí khơng màu, có mùi hăng cay nồng độ khí ppm Khí SO2 khí tương đối nặng nên thường gần mặt đất ngang tầm sinh hoạt người, cịn có khả hòa tan nước nên dễ gây phản ứng với quan hô hấp người động vật Khi hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc, nồng độ cao> 0,5 mg/m3, SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp SO2 làm thiệt hại mùa màng, làm nhiễm độc trồng Mưa axit có nguồn gốc từ khí SO2 làm thay đổi pH đất, nước, hủy hoại cơng trình kiến trúc, ăn mịn kim loại Ngồi nhiễm SO2 cịn liên quan đến tượng mù quang hóa Chính tác động tiêu cực mà việc giảm tải lượng nồng độ phát thải SO vào môi trường vấn đề quan tâm Phương pháp xử lý SO2 Khí SO2 thường xử lý phương pháp hấp thụ, tác nhân sử dụng để hấp thụ thường sữa vôi, sữa vôi kết hợp với MgSO dung dịch kiềm Trong phạm vi đồ án này, với nhiệm vụ giao hấp thụ khí SO2 nước Đây phương pháp hấp thụ vật lý nên hiệu suất hấp thụ khơng cao Do ta phải chọn điều kiện làm việc tháp hấp thụ nhiệt độ thấp áp suất cao để nâng cao hiệu suất hấp thụ Tháp đệm Tháp đệm sử dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất đặc điểm dễ thiết kế, gia công, chế tạo vận hành đơn giản Tháp đệm sử dụng trình hấp thụ, chưng luyện, hấp phụ số trình khác Tháp có dạng hình trụ, có chứa đệm, tùy vào mục đích thiết kế mà đệm xếp hay đổ lộn xộn Thông thường lớp đệm thường xếp, khoảng từ lớp trở đi, đệm đổ lộn xộn Tháp đệm có ưu điểm sau: - Cấu tạo đơn giản - Bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao - Trở lực tháp không lớn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only - Giới hạn làm việc tương đối rộng Tuy nhiên, tháp có nhược điểm khó thấm ướt đệm làm giảm khả hấp thụ II.Thiết kế đồ án môn học Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí thải áp dụng cơng nghiệp Các số liệu ban đầu - Hỗn hợp khí cần tách: SO2 khơng khí - Dung mơi: nước - Lưu lượng khí vào tháp: 25000 m3/h - Nồng độ SO2: yđ = 0,028( mol/mol) - Hiệu suất yêu cầu: = 84% - Nhiệt độ áp suất lượng dung môi: mô theo số điều kiện - Loại thiêt bị: Tháp đệm Phương pháp hấp thụ xử lý SO Sơ đồ hệ thống LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Bể chứa dung môi Bơm chất lỏng Tháp hấp thụ Máy nén khí Van an tồn Thuyết minh dây chuyền: - Hỗn hợp khí cần xử lý chứa SO2 khơng khí máy nén khí đưa vào từ phía đáy tháp Nước từ bể chứa bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, đường ống có van điều chỉnh lưu lượng đồng hồ đo lưu lượng Nước bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ xuống theo chiều cao tháp hấp thụ - Hỗn hợp khí sau qua lớp đệm xảy trình hấp thụ lên đỉnh tháp ngồi theo đường ống khí Khí sau khỏi tháp có nồng độ khí SO2 giảm, mức độ giảm tùy thuộc vào hiệu suất hấp thụ tháp hấp thụ - Nước sau hấp thụ SO2 xuống đáy tháp theo đường ống thoát chất lỏng Nước sau hấp thụ nồng độ SO cao xử lý tái sử dụng Gọi: Gy: lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp( kmol/h) Gx: lưu lượng nước vào tháp( kmol/h) Gtrơ: lưu lượng khí trơ( kmol/h) Yđ: nồng độ phần mol tương đối SO2 khí vào tháp ( kmol SO 2/kmol kk) Yc: nồng độ phần mol tương đối SO2 khí khỏi tháp ( kmol SO2/kmol kk) Xđ: nồng độ phần mol tương đối SO2 nước vào tháp( kmol SO2/kmol dm) Xc: nồng độ phần mol tương đối SO nước khỏi tháp( kmol SO2/kmol dm) Theo đề bài: yđ = 0,028 (mol/mol) → Yđ = yd 0, 028 = 0,0288 (kmol yd 0, 028 SO2/kmol kk) Biết hiệu suất hấp thụ là: = 84% Do đó: Yc = Yđ( 1-η) =0,0288.( 1-0,84)= 4,608.10-3 (kmol SO2/kmol kk) → yc = Yc 4, 608 103 =4,587.10-3 (kmol/kmol) 3 Yc 4, 608 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only y d yc 0, 028 4,587 103 = = 0,0163 kmol/kmol 2 → ytb= Dung môi ban đầu nước → X đ = Giả sử điều kiện làm việc tháp T =250C→T =298K P =1atm = 760mmHg P=1 atm = 1,0326 at Ta coi hỗn hợp khí lý tưởng Theo phương trình trạng thái khí lý tưởng ta có: PV 1 25000 Yc Gx, Xd = 1023,08( kmol/h) Gy = n = RT 0, 082 298 Gy → Gtrơ = Yd 1023, 08 = 994,44( kmol/h) 0, 0288 Thiết lập phương trình đường cân bằng: Theo định luật Henry ta có: ycb = mx → Ycb= mX (1 m) X Ta có m= Gy, Y d Xc P Ở 25 C với khí SO2 ψ =0,031.106 mmHg 0, 031.106 = 40,79 760 40, 79 X → Ycb = 39,79 X →m= Thiết lập phương trình đường làm việc: Phương trình cân vật liệu cho thiết bị: Gtrơ Y + Gx X đ = Gtrơ Yc + Gx X → Gtrơ( Y- Yc) = G x( X- Xđ) Do Xđ = nên pt trở thành: Gtrơ.( Y- Yc) = Gx X → Y= Gx X+Yc Gtro Giả thiết Xc= Xcbc lượng dung mơi tối thiểu cần để hấp thụ là: Gxmin = Gtro Yd Yc X cbc X d Từ phương trình đường cân Ycb= → Xcb= mX (1 m) X Y m (1 m)Y Yđ = 0.0288(kmol SO2/kmol kk) → Xcbc = 0, 0288 =6,868.10-4 (kmol SO2/kmol nước) 40, 79 39, 79 0, 0288 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only → Gxmin = 994,44 0, 0288 4, 608 103 = 35028,38 kmol/h 6,868 104 Lượng dung môi cần thiết để hấp thụ : Gx = β Gxmin Thông thường β = 1,2÷1,5 Chọn β = 1,2 → Gx = 1,2.35028,38 = 42034,056 kmol/h → Gx 42034, 056 = =42,269 Gtro 994, 44 → Y = 42,269X+ 4,608.10-3 → Yd = 0.0288 Xc = Yd 4,608 103 0, 0288 4, 608 103 = = 5,723.10-4 42, 269 42, 269 (kmol SO2/kmol H2O) → xc = → xtb= Xc = 5,72.10-4( kmol/kmol) 1 Xc xd xc 5, 72 104 = =2,86.10-4( kmol/kmol) 2 X 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0,0005723 0,0006868 Y 4,608.10-3 8,835.10-3 0,013 0,0173 0,0215 0,0257 0,0288 Ycb 4,095.10-3 8,223.10-3 0,0124 0,0166 0,021 0,0239 0,0288 Vẽ đồ thị đường cân đường làm việc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Đồ thị đường cân bằng, đường làm việc 0.035 y = 42.269x + 0.0046 0.03 R =1 Y 0.025 0.02 y = 41.697x R = 0.9999 0.015 Đường làm việc Đường cân 0.01 0.005 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 X II.1 Tính đường kính tháp: Tính khối lượng riêng: Đối với pha lỏng: Áp dụng công thức: xtb a SO2 SO a SO2 H O Trong đó: xtb : Khối lượng riêng trung bình hỗn hợp lỏng, kg/m3 a SO : Phần khối lượng SO2 pha lỏng SO , H O : Khối lượng riêng SO2 H2O 250C, kg/m3 2 - Tra bảng I.5 250C có: H O = 997,08 (kg/m3) - Tra bảng I.2 25 C có: SO (200C) = 1383 (kg/m3) SO (400C) = 1327(kg/m3) Dùng phương pháp nội suy => SO (250C) = 1369 (kg/m3) - Tính a SO : Áp dụng công thức aSO M SO xtb M SO2 xtb M H 2O (1 xtb ) Trong LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only a SO : Phần khối lượng trung bình SO2 hỗn hợp xtb: Nồng độ phần mol trung bình SO2 pha lỏng, (kmol SO2/kmol H2O) xtb = 2,86.10-4 (kmol SO2/kmol H 2O) 64 2,86.104 = 1,016.10-3 64 2,86.10 4 (1 2,86.104 ) 18 → aSO = - Tính khối lượng phân tử hỗn hợp lỏng Mx -4 -4 M x = xtb M SO +(1–xtb) M H O = 2,86.10 ×64+(1-2,86.10 )×18 =18,013156 2 Làm trịn Mx =18 Đối với pha khí: - Tính My Áp dụng cơng thức: My = ytb M SO + (1 - ytb) M KK Trong đó: My: Phân tử lượng trung bình hỗn hợp khí, (kg/kmol) M SO , M KK : Khối lượng phân tử SO2 khơng khí, (kg/kmol) ytb: Phần mol trung bình SO2 hỗn hợp (kmol SO2/kmol hỗn hợp khí) → My = 0,0163×64 + (1-0,0163)×29 = 29,5705 - Tính ytb = [ ytb M SO2 (1 ytb ) M kk ] 273 22, T → ytb = 1,209 kg/m - Tính xtb : → xtb aSO2 SO xtb = [0, 0163 64 (1 0, 0163) 29] 273 22, 298 aSO2 SO aSO2 H O 1 997,36 (kg/m ) aSO2 1, 016.10 3 1, 016.10 3 1369 997, 08 H2O Lượng khí trung bình tháp: Vytb = Vd Vc (m3 / h) với: Vđ: Lưu lượng hỗn hợp đầu điều kiện làm việc (m3/ h) (II.183) Vc: Lưu lượng khí thải khỏi tháp (m3 / h): V c = Vtr * (1 + Yc ) (II.183) Vđ = G y M ytb ytb = 1023, 08 29,5705 25023,15 m /h 1, 209 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only P2: áp suất cuối ống đẩy, N/m2 PA P1 Ph PB P2 Pd ZB : chiều cao ống đẩy : Khối lượng riêng hỗn hợp khí thải điều kiện đầu vào khí = 3.63 kg/m hmh, hmd : trở lực đường ống hút ống đẩy Xác định áp suất trước nén: PA P1 Ph Trong đó: P1 : áp suất khí Ph Pd Pm Pc (như bơm ly tâm) → Ph h2 L 1 dh * Đường kính ống hút V 0,785. h dh [I-369] V: Lưu lượng thể tích đầu vào khí thải V Gy M y y 3600 1023, 08 29,5705 2,315(m3 / s ) 3600 3, 63 Khí ống dẫn P > 1at ω = 15 ÷ 25m/s Chọn vận tốc hút ωh = 25m/s dh II.2(I-370) 2,315 0,34(m) 0, 785 25 Chuẩn số Reynol Re h dh 25 0,34 3, 63 1743220,34 4000 1, 77.105 => Dịng chế độ chảy xốy nên hệ số ma sát tính sau: 6,81 0,9 2.lg 3, Re [I-380] Trong đó: ε: độ nhám tuyệt đối Chọn vật liệu làm ống thép nối không hàn → 0,07.10 3 Δ: độ nhám tương đối, xác định theo công thức: dh 0, 07 103 2, 06 104 0,34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only → 0,9 6,81 2, 06 104 2.lg 3, 1743220, 34 → 0, 0144 * Hệ số trở lực cục ống hút: h 1 Trong đó: 1 : Hệ số trở lực ống thẳng, đoạn ống thẳng có đầu lồi phía trước có 0,5 : hệ số trở lực van Chọn van chiều.Theo II.16 [I-399] ta có dh =0,34 m => 1 2,1 2,5 chọn 2,5 →trở lực cục ống hút 1 0,5 2,5 Chọn chiều dài ống hút H h =Lh =5 (m) → Ph 3, 63 252 1 0, 0144 4777, 72( N / m2 ) 0,34 → hmh Ph 4777, 72 134,17(m) g 3, 63 9,81 → PA P1 Ph 9,81.104 4777, 72 93322, 28( N / m2 ) * Xác định áp suất sau nén: Áp dụng công thức: PB P2 g Ld Trong đó: P2: áp suất cuối đường ống đẩy P2 Ph Pd P Víi: Pd d2 L 1 d dd * Đường kính ống đẩy Theo II.2(I-370) khí ống đẩy máy nén d 15 25m / s Chọn vận tốc đẩy d 20(m / s) → dd 2,315 0,384(m) → Quy chuẩn dd = 38,5 cm 0, 785 20 Chuẩn số Re đường ống đẩy: Red d d d 20 0, 385 3, 63 1579152,54 4000 1,77.105 Dịng chế độ chảy xốy nên hệ số ma sát tính theo cơng thức: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only 6,81 0,9 2.lg 3, Re [I-380] Trong đó: : Độ nhám tuyệt đối, chọn vật liệu làm ống thép nối không hàn → 0,07.10 3 : Độ nhám tương đối, xác định theo công thức: dd 0,07.103 1,82.104 0,385 Thay vào công thức: → 0,9 6,81 1,82.104 2.lg 3,7 1579152,54 → 0, 0142 * Hệ số trở lực cục đường ống đẩy Áp dụng công thức: d 1 Trong đó: 1 : hệ số trở lực ống thẳng; 1 =0,5 : hệ số trở lực van, chọn van chiều Theo bảng II.16 ta có dd = 0,385 m có = 2,1÷ 2,5 => chọn =2,5 : hệ số trở lực cục đường ống cong; =A.B.C Góc θ = 900 => A =1 Chọn R =2 => B =0,15 dd a = 0,5 => C =1,45 b → = 1×0,15×1,45 = 0,2175 →Hệ số trở lực cục đường ống đẩy d 1 = 0,5+ 2,5+ 0,2175= 3,2175 Chọn chiều dài ống đẩy Hd =Ld =5 (m) trở lực ống đẩy: Pd d2 Ld 3, 63 20 1 3, 2175 0, 0142 dd 0,385 3195, 79( N / m2 ) Tổn thất áp suất đường ống đẩy: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only hmd Pd 3195, 79 89, 74( m) g 3, 63 9,81 → Áp suất cuối đường ống đẩy P2 Ph Pd P = 4777,72+3195,79+303900 = 311873,51(N/m ) →Vậy áp suất sau nén là: PB P2 g Ld = 311873,51+ 3,63× 9,81×5 = 312051,56(N/m ) Thay số liệu vào công thức tính cơng máy nén ta có: m 1 1,4 1 m P2 m 1, 312051,56 1,4 120769,8( J / kg ) Ldb R.T1 281,16 298 m P1 1, 93322, 28 II.2 Công suất máy nén *Công suất lý thuyết N lt G.L (kW) 1000 [I-466] Trong đó: G: Công suất máy nén, kg/s G 1023, 08 29,5705 8, 4(kg / s ) 3600 L: Cơng nén kg khí Nlt: Cơng suất lý thuyết ,kW → N lt 8, 120769,8 1014,5(kW) 1000 Công suất thực tế máy nén N dn N tt dn (kw) [I-466] Trong đó: Ndn: công suất đẳng nhiệt, kw Ndn= 1014,5 kW dn : hiệu suất đẳng nhiệt thường 0,65÷ 0,75 Chọn dn = 0,7 → N tt N dn dn 1014, 1449,3(kW ) 0, Công suất trục máy nén N hd N tt ck Trong đó: Nhd: công suất hiệu dụng,kw LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only ck : hiệu suất khí máy nén Đối với máy nén ly tâm ck =0,96÷ 0,98 Chọn ck = 0,97 → N hd N tt ck 1449,3 1494,1(kW) 0,97 II.3 Công suất động điện N dc N hd tr dc [I-466] Trong đó: : hệ số dự trữ cơng suất thường lấy 1,1÷1,15.Chọn =1,15 tr : hiệu suất truyền động ( 0,96÷ 0,99 ) → tr = 0,98 dc : hiệu suất động điện dc =0,95 N dc N hd 1494,1 1,15 1604,8(kW) tr dc 0,98 0,95 Như ta chọn động điện có cơng suất 1600 kW PHẦN III: TÍNH TỐN CƠ KHÍ I Chiều dày thân tháp Thiết bị làm việc áp suất khí quyển, dùng để hấp thụ khí S02, thân tháp hình trụ, chế tạo cách uốn vật liệu với kích thước định sẵn, hàn ghép mối, tháp đặt thẳng đứng Chọn thân tháp làm vật liệu X18H10T( C < 0,1%, Cr khoảng 18%, Ni khoảng 10%, Ti không – 1,5%) Chọn thép không gỉ, bền nhiệt chịu nhiệt Thông số giới hạn bền kéo giới hạn bền chảy thép loại X18H10T: σk = 540.106(N/m2) σc = 220.106 (N/m2) Độ giãn tương đối: δ = 38% Độ nhớt va đập : ak = 2.106J/m2 Chiều dày thân tháp hình trụ, làm việc với áp suất bên xác định công thức: S Dt P C , m 2.[ k ]. P Bảng XIII.8-II-360 Trong đó: Dt.: đường kính tháp, m φ: hệ số bền thành thân trụ theo phương dọc, với thân hay có lỗ gia cố hồn tồn φ = φh mối hàn đặc.Với hàn tay hồ quang điện, thép khơng gỉ ta có: φ = φh = 0,95 [Bảng XIII.8-II-362] C : hệ số bổ sung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày, m LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only [σk]: ứng suất cho phép loại thép X18H10T P: Áp suất thiết bị, N/m2 P: Áp suất thiết bị ứng với chênh lệch áp suất lớn bên ben ngồi tháp, N/m2 P= Pmt+ Ptt Trong đó: Pmt : Áp suất làm việc, Pmt= x 1,013.105 = 303900 N/m2 Ptt : Áp suất thuỷ tĩnh cột chất lỏng Ptt = ρx.g.H (N/m2) [II- 360 ] Với: ρx: khối lượng riêng nước, kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2 H: chiều cao cột chất lỏng, Ht= 11,7 m => Ptt = ρx.g.H = 997,08 x 9,81 x11,7 =114441,9 ( N/m2) => P = Pmt+ Ptt = 303900+ 114441,9 = 418341,9( N/m2) * Tính C C phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn dung sai chiều dày Đại lượng C xác định theo công thức: C = C1+ C2+ C3 ,m [II-363] Trong đó: C1: hệ số bổ sung ăn mòn Đối với vật liệu thép X18H10T có độ bền 0,05→ 0,1mm/năm lấy C1= 1mm C2: Đại lượng bổ sung hao mòn, C2= C3: Đại lượng bổ sung dung sai chiều dày *Tính [σk]: Theo bảng XIII-4 ,ta chọn giá trị nhỏ nhất, tính theo cơng thức sau: [ k ] k nk Theo giới hạn bền kéo ta có: η: hệ số hiệu chỉnh, η =1 σk= 540.106(N/m2) ηk: hệ số an toàn bền, ηk= 2,6 → [ k ] k nk [II- 356] = 540.10 = 207,692.10 2, Theo giới hạn bền chảy: [ k ] c nc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Trong đó: η: hệ số hiệu chỉnh, η =1 σc = 220.106 (N/m2) ηc: hệ số an toàn theo giới hạn chảy, ηc= 1,5 → [ k ] c nc = [II-356] 220.10 6 = 146,667.10 1,5 Ta lấy giá trị bé hai giá trị vừa tính được: [σk] = 146,667.106( N/m2) Do k .h P 146, 667.106 0, 95 =333,0617>50 418341, → bề dày thân tháp tính theo cơng thức sau: S 418341, Dt P C , m C = 146, 667.106 0,95 2.[ k ]. C = C1+ C2+ C3 = 1+0+0,18= 1,18 mm →S= 3,0025+1,18=4,1825 mm Quy tròn S = mm Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử: [ Dt (S C )]P0 c , N/m2 2( S C ) 1, Trong đó: P0: Áp suất thử, xác định theo công thức P0 = Pth+ Ptt Pth: Áp suất thuỷ lực lấy theo bảng XIII.5 Chọn Pth = 1,5P = 1,5×418341,9=627512,85 (N/m2) Ptt: Áp suất thuỷ tĩnh, Ptt= 114441,9(N/m2) => P0 = 627512,85 + 114441,9 = 741954,75(N/m2) Vậy c 1, [2 (5 1,18).103 ] 741954,75 204,842.106 N/m2 (5 1,18).103 0,95 220.106 183,33.106 N/m2 1, Như không thoả mãn Chọn chiều dày thân tháp S = mm [2 (6 1,18).103 ] 741954, 75 162, 425.106 3 (6 1,18).10 0, 95 Thoả mãn điều kiện Vậy S = mm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only II Chiều dày nắp đáy thiết bị Nắp đáy phận quan trọng thiết bị, chế tạo loại vật liệu với thân thiết bị thép X18H10T Thiết bị đặt thẳng đứng Áp suất P = 418341,9 > 0,7.105 N/m2 người ta thường dùng nắp elip có gờ Áp suất tính tốn P=418341,9 N/m2 Chiều dày nắp đáy thiết bị xác định theo công thức: S DP D C 3,8[ k ]k h P 2hb Trong đó: P : Áp suất thiết bị hb : chiều cao phần lồi đáy nắp , hb= 0,25Dt=0,25×2=0,5 m [σk] : ứng suất cho phép thiết bị , [σk] = 146,667.106(N/m2) φh : hệ số bền mối hàn hướng tâm, với mối hàn tay hồ quang điện, vật liệu thép cacbon không gỉ chọn φh= 0,95 C: Đại lượng bổ sung, Cn = 1,18 ( mm ) k : hệ số không thứ nguyên, chọn k = Vì: [ k ] 146, 667.106 k h 1.0,95 333,06 30 P 418341,9 → Bề dày nắp đáy tính theo công thức: S 418341,9 DP D C 0,00316 C C = 3,8 146,667.10 1 0,95 0,5 3,8[ k ]kh 2hb S = 0,00316 + C ( m ) xét thấy S = 0,00316 + C< 10 mm → tăng thêm mm so với giá trị C → C = 1,18+2=3,18 mm → S = 6,34 mm Quy tròn S = 7mm Kiểm tra ứng suất đáy thiết bị theo áp suất thử: [ Dt2 hb ( S C )]P0 c 7,6 k h hb ( S C ) 1, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only c Ta có: 1, 220.106 183,33.106 N/m 1, 2 3 [ Dt2 2hb ( S C )]P0 0,5 (7 3,18).10 741954, 75 7, k h hb ( S C ) 7, 1 0,95 0,5 (7 3,18).103 →σ =215,418.106 N/m2 → Không thỏa mãn Chọn S =8 mm 3 [ Dt2 2hb ( S C )]P0 0,5 (8 3,18).10 741954, 75 → 7, k h hb ( S C ) 7, 1 0,95 0,5 (8 3,18).103 → σ =170,768.106 N/m2 →thỏa mãn điều kiện Vậy S = mm Đường kính ống dẫn a Đường kính ống dẫn khí Áp dụng cơng thức V 0,785. d [I-369] Trong đó: V: lưu lượng thể tích khí ống, m/s V G y M y y 3600 1023, 08 29, 5705 2,315(m3 / s ) 3600 3, 63 ω: tốc độ trung bình khí ống, m/s P = 3atm, ω = 15÷25 m/s Ta chọn ω = 25m/s d: đường kính ống dẫn khí, m → Thay vào cơng thức tính đường kính ống dẫn khí ta có: dk 2,315 0,34( m) 0, 785 25 Quy chuẩn d= 350 mm → k 2,315 24, 07(m / s ) 0,352 0, 785 b Đường kính ống dẫn chất lỏng d V 0,785. Trong đó: V: lưu lượng thể tích nước ống V Gxd M H2O H O 3600 14000 18 0, 07( m3 / s ) 3600 997, 08 Theo bảng II.2 [I-370] vận tốc chất lỏng ống đẩy bơm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only ωl = 1,5-2,5 m/s Chọn ωl = 2,0 m/s → dl 0, 07 0, 211(m) 0, 785 Quy chuẩn dl = 200 mm → l 0,07 2, 23(m / s ) 0, 0, 785 Mặt bích a Bích nối thiết bị: Để nối thiết bị ( thân, nắp đáy) ta dùng bích liền kiểu I (hình 2) chế tạo thép CT3 Ghi chú: D – Đường kính ngồi bích Db – Đường kính vịng bu-lơng DI – Đường kính bích Dn – Đường kính quy ước bích Dy – Đường kính ống h – Chiều dày bích db – Đường kính bu-lơng Hình Bích liền kiểu I Với đường kính tháp Dt = 2000mm áp suất tính tốn p = 418341,9 N/m2 , tra bảng XIII.27( Sổ tay 2-423) ta có thơng số bích sau: ρy.10-6 Kích thước nối N/m2 Bu lơng Dt 0,4 2000 D 2170 Db DI mm 2100 2060 D0 db 2015 M30 z 48 h mm 50 Kích thước bề mặt đệm bít kín dùng cho loại bích trên: (Bảng XIII.31- T2) Dt ρy.10-6, N/m2 0,1÷1,6 D2 D4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only mm 2000 2054 2030 b Bích nối đường ống với lỗ đáy nắp : ta dùng kiểu bích tự thép Tra bảng XIII-28( sổ tay 2-425) ta có Kiểu bích -6 ρy.10 Dy N /m D0 h h1 Db mm 0,25÷0,6 350 283 28 20 - c Bích nối ống dẫn với phận khác thiết bị Chọn bích liền kim loại đen, kiểu I D Dt D1 db h Dy Dn Tra bảng XIII.26, sổ tay 2-414 Ứng với ống có đường kính Dy=200 mm ta có thơng số sau Ống ρy.10-6 N/m2 Dy Dn Kiểu bích D D D1 Bu lơng db mm 0,4 200 219 290 255 232 M16 h z mm 22 Chân đỡ, vỏ đỡ, tai treo LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Thông thường người ta không đặt trực tiếp thiết bị lên bề mặt mà phải có tai treo hay chân đỡ, vỏ đỡ để đỡ thiết bị để thiết bị ổn định vận hành Muốn chọn chân đỡ, vỏ đỡ hay tai treo thích hợp ta phải tính trọng tải tháp Trọng tải tháp: Ptháp = Pthân + Pđáy, nắp + Pchất lỏng + Pbích + Pđệm (N) Khối lượng thân thiết bị Mth = V.ρ = S.H.ρ = (π/4).(Dn2 – D2t) H.ρ Trong đó: Mth: khối lượng thân thiết bị, kg Dn, Dt: đường kính ngồi thiết bị, m H: chiều cao tháp, m ρ: khối lượng riêng thép, ρ = 7,9.103 kg/m3 → Mthân = (π/4).[ ( 2,0 + 2×0,006)2 – 2,02 ]×11,7×7,9.103 = 3493(kg) Khối lượng đáy nắp tháp - Khối lượng nắp: S= 8mm; Dt=2000mm → Tra bảng XIII-11( sổ tay 2- 384) ta có chiều cao gờ h= 25 mm Mnắp=283 kg - Khối lượng đáy: S=8mm; Dt=2000 mm → Tra bảng XIII-11( sổ tay 2- 384) ta có chiều cao gờ h= 25 mm Mnắp=283 kg Vậy Mnắp- đáy= 566 (kg) Khối lượng đệm Đệm đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm sứ kích thước 25×25×3.0 Tra bảng thông số kỹ thuật IX.8( sổ tay 2-193) ρđệm = 600 kg/m3 Mđệm = Hđệm (π/4).D2.ρđệm= 9,2×.(π/4)×2,02×600= 17332,8 (Kg) Khối lượng chất lỏng: M l D H Trong đó: ρ: khối lượng riêng chất lỏng 250C D: đường kính tháp, m H: chiều cao tháp trước bị nước choán hết, m Vậy: M l 997, 08 3,14 2,02 11,7 36630, 725(kg ) Khối lượng bích o Bích nối thân thiết bị: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only Áp dụng công thức: M b Db2 DI2 h.thep Trong đó: thep : khối lượng riêng thép làm bích(CT3), thep = 7,85.103(kg/m3) Db: đường kính vịng bulong, Db= 2100 mm = 2,1 m DI: đường kính bích, DI= 2060 mm= 2,06 m h: chiều dài bích, h=50mm=0,05m → M b 2,12 2, 062 0,05 7,85.103 51, 27(kg ) → M b1 51, 267 153,8(kg ) o Bích nối ống dẫn: M b2 (0, 2552 0, 2322 ) 0, 22 7850 6,07(kg ) o Bích nối đường ống với lỗ đáy nắp M b3 (0, 4452 0, 4152 ) 0, 26 7850 16, 53(kg ) Do Mb = Mb1+Mb2+Mb3 = 153,8+6,07+16,53= 176,4 kg Trọng tải tháp là: Khối lượng tồn tháp Mtt= Mđệm + Mbích + Mchất lỏng + Mthân + Mnắp,đáy =17332,8 +176,4 + 36630,725 + 3493+ 566 = 58198,44( kg ) →Trọng tải tháp: P = Mtt × g = 58198,44× 9,81 =570926,7(N ) Ta sử dụng vỏ đỡ với kích thước trình bày vẽ Vật liệu vỏ đỡ thép CT3 Những điều kiện cần ý chế tạo: Đảm bảo đường hàn ngắn tốt Chỉ hàn giáp má Bố trí đường hàn dọc Bố trí mối hàn vị trí dễ quan sát Không khoan lỗ qua mối hàn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only PHẦN KẾT LUẬN Trên toàn phần thiết kế hệ thống tháp đệm hấp thụ cấu tử SO2 với dung mơi nước, q trình tính tốn dài có nhiều cơng thức phức tạp phải làm tròn số tra số liệu từ tài liệu tham khảo nên thiết kế không tránh khỏi sai sót tính tốn Tuy nhiên thiết kế giúp em hệ thống lại toàn kiến thức học từ mơn Các q trình I,II,III,những môn sở ngành môi trường hóa Đồng thời qua việc thiết kế giúp em có nhìn hồn chỉnh sơ đồ hệ thống xử lý khí thải LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Xoa, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản- Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa tập 1- NXB KHKT Hà Nội TS Trần Xoa, PGS.TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản- Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa tập 2- NXB KHKT Hà Nội GS.TSKH Nguyễn Bin- Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 4- NXB KHKT Hà Nội LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... đệm làm giảm khả hấp thụ II .Thiết kế đồ án môn học Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí thải áp dụng công nghiệp Các số liệu ban đầu - Hỗn hợp khí cần tách: SO2 khơng khí - Dung mơi:... III Các phần thuyết minh tính tốn: Mở đầu Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (đường kính, chiều cao, trở lực) Tính tốn thiết bị phụ - Tính bơm - Tính máy nén khí Tính tốn khí Kết luận IV Các vẽ: Bản. .. VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên Sinh viên: Mai Thị Hiền Lớp: Kỹ thuật mơi trường Khóa: 52 I Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí SO2 II Các số liệu ban đầu: - Hỗn hợp khí cần tách: SO2
Ngày đăng: 01/11/2022, 15:15
Xem thêm:
