Tính bề dày thiêt bị hình trụ chịu áp suất trong

MỤC LỤC 1. 2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN . 1.1 ASME 2013, VIII Division 1&2 . 1.2 Tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN . TRÌNH TỰ THIẾT KẾ . 2.1 Chọn vật liệu . 2.2 Chọn hệ số bền mối hàn: E 18 2.3 Tính toán ứng suất cho phép tối đa: S . 19 3. VÍ DỤ . 26 4. PHỤ LỤC . 28 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO . 30 - PHẠM VI SỬ DỤNG: Tính toán Thân thiết bị hình trụ chịu áp suất Sử dụng vật liệu Thép Các-bon thép hợp kim ( loại SA tiêu chuẩn ASME) Phương pháp gia công thiết bị: Hàn Không xét bề dày bổ sung ăn mòn 1. CƠ SỞ TÍNH TOÁN 1.1 ASME 2013, VIII Division 1&2 1.1.1 Nguyên tắc thiết kế Bề dày yêu cầu tối thiểu vỏ thiết bị chịu áp suất không bé bề dày tính toán theo công thức giới thiệu sau: 1.1.2 Phân loại thiết bị chịu áp suất - Thiết bị chịu áp suất chia làm loại: + Thiết bị chịu áp thông thường + Thiết bị chịu áp cao - Không có ranh giới rõ ràng việc phân loại thiết bị chịu áp suất vậy, nhiên dựa vào điều kiện rang buộc sau đây: + Thiết bị chịu áp thông thường: • Áp suất nội: ≤ 3000 ≤ 0.385 × × • Bề dày thiết bị: ≤ 0.5 × + Thiết bị chịu áp cao • Áp suất nội: ≥ 3000 ≥ 1.25 × × • Bề dày thiết bị: ≥ 0.5 × ( đó: S - Ứng suất cho phép tối đa, E – Hệ số bền mối hàn, Ri - Bán kính thiết bị) 1.1.3 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp thông thường 1.1.3.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp - Sử dụng công thức sau để tính toán thiết bị có đường hàn nằm dọc theo trục sinh ứng suất tiếp: × × = = × − 0.6 × + 0.4 × - Điều kiện: ≤ 0.5 × ≤ 0.385 × × Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in P: áp suất nội, psi Ri , Ro : Bán kính bán kính thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi E: Hệ số bền mối hàn - Ta rút P từ công thức để kiểm tra áp suất cho phép làm việc thiết bị × × × × = = + 0.6 × − 0.4 × 1.1.3.2 Tính toán bề dày theo ứng suất dọc trục - Sử dụng công thức sau để tính toán thiết bị có đường hàn nằm theo đườn chu vi sinh ứng suất dọc trục × × = = × × + 0.4 × × × + 1.4 × - Điều kiện: ≤ 0.5 × ≤ 1.25 × × - Ta rút P từ công thức để kiểm tra áp suất cho phép làm việc thiết bị 2× × × 2× × × = = − 0.4 × − 1.4 × Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in P: áp suất nội, psi Ri , Ro : Bán kính bán kính thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi E: Hệ số bền mối hàn • Lưu ý: - Nếu thân thiết bị có loại đường hàn trên, phải tính bề dày theo công thức chọn bề dày thiết bị cho thỏa mãn công thức - - - - 1.1.4 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp cao 1.1.4.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp Sử dụng công thức sau để tính toán thiết bị có đường hàn nằm dọc theo trục sinh ứng suất tiếp: × −1 = × = × × 1− Điều kiện: ≥ 0.5 × ≥ 0.385 × × Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in P: áp suất nội, psi Ri , Ro : Bán kính bán kính thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi E: Hệ số bền mối hàn Ta rút P từ công thức để kiểm tra áp suất cho phép làm việc thiết bị + = × × ln = × × ln − 1.1.4.2 Tính toán bề dày theo ứng suất dọc trục Sử dụng công thức sau để tính toán thiết bị có đường hàn nằm theo đườn chu vi sinh ứng suất dọc trục = × × +1 −1 = × +1 × × - - −1 +1 Điều kiện: ≥ 0.5 × ≥ 1.25 × × Ta rút P từ công thức để kiểm tra áp suất cho phép làm việc thiết bị + = × × −1 = × × −1 − Trong đó: t: bề dày thân thiết bị, in P: áp suất nội, psi Ri , Ro : Bán kính bán kính thiết bị, in S: Ứng suất cho phép tối đa, psi E: Hệ số bền mối hàn 1.1.5 Thiết bị có vùng mỏng cục Vùng mỏng cục vùng có bề dày nhỏ bề dày thiết kế trình vận hành thiết bị chịu va đập học sinh Khi thiết bị xuất vùng mỏng vấn đề đặt thiết bị có an toàn điều kiện vận hành hay không ASME đưa điều kiện rang buộc mà thỏa mãn điều kiện thiết bị vận hành an toàn - Ràng buộc vùng mỏng cục bộ: ≥ 0.9 ≤√ × ≤2×√ × − ≤ 16 Trong đó: L: Bề rộng vùng mỏng theo hướng dọc trục C: Bề rộng vùng mỏng theo hướn chu vi R: bán kính thiết bị t: bề dày tính toán tL: bề dày vùng mỏng 1.2 Tiêu chuẩn Việt Nam – TCVN ( Hồ Lê Viên – Tính toán, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí) 1.2.1 Yêu cầu - Đối tượng: thiết bị hóa chất dầu khí làm việc áp suất dư đến 10 N/mm2 áp suất khí chân không. - Quan hệ đường kính thân hình trụ với bề dày tối thiểu thân: [...]... phép 1 giới hạn ứng suất lớn hơn so với Division 1 Tương ứng với bề dày tính toán được theo Division 2 sẽ nhỏ hơn và tiết kiệm được vật liệu so với Division 2 Ngược lại Division 1 lại có độ an toàn cao hơn Division 2 UTS và YS của 1 số loại vật liệu được cho trong bảng sau: 19 20 21 22 23 24 25 3 VÍ DỤ Tính toán bề dày thiết bị hình trụ có đường kính trong Di = 30in, chịu áp suất trong P = 2500psi và... công thức tính toán cho thiết bị chịu áp trong thường Chọn phương thức hàn dọc theo thân thiết bị  tính toán bề dày thiết bị theo ứng suất tiếp: × = = 1.899 × − 0.6 × Tính bề dày theo TCVN [ ] + 5.5 ≤ × = 8.5 ≤ 25 + = × ×[ ]× = 1.875 + kiểm tra lại điều kiện: ′ = 0.063 ≤ 0.1 •Ta nhận thấy giữa 2 kết quả tính toán là không khác nhau nhiều 27 4 PHỤ LỤC 28 29 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Hồ Lê Viên – Tính toán,... Có các tính chất sau đây: - Chọn hệ số mối hàn E = 0.85 tương ứng với trường hợp hàn 2 phía và phương pháp kiểm tra mối hàn là kiểm tra điểm bằng tia X 26 - Tính toán ứng suất cho phép tối đa: Tra bảng ta được: = 90 và = 38 Từ đó tính ứng suất cho phép tối đa theo Divison 1 3.5 1.5 = 25.714 = 25.333 Chọn Ứng suất cho phép tối đa: = - - ; = 25 3.5 1.5 Thử điều kiện phân loại thiết bị chịu áp suất =... định) 18 2.3 Tính toán ứng suất cho phép tối đa: S - Ứng suất cho phép tối đa là giá trị giới hạn khoảng cho phép an toàn vận hành thiết bị, nằm trong khoảng giới hạn đàn hồi Có thể tính toán ứng suất cho phép tối đa theo tiêu chuẩn ASME 2013 như sau + ASME 2013, division 1: = ( ; ) 3.5 1.5 = ( ; ) 2.4 1.5 + ASME 2013, division 2: Trong đó: - - UTS: Giới hạn kéo tối đa YS: Giới hạn đàn hồi Theo tính toán... độ vận hành của thiết bị theo bảng sau 2.2 Chọn hệ số bền mối hàn: E - Hệ số bền mối hàn phụ thuộc vào kiểu hàn và cách thức kiểm tra mối hàn - Hệ số bền mối hàn càng lớn tương ứng với chất lượng của mối hàn và phương thức kiểm tra càng cao, dẫn đến bề dày tối thiểu tính toán được sẽ nhỏ hơn so với mối hàn chất lượng thấp và phương pháp kiểm tra đơn giản - Có thể lựa chọn hệ số bền mối hàn theo bảng... + kiểm tra lại điều kiện: ′ = 0.063 ≤ 0.1 •Ta nhận thấy giữa 2 kết quả tính toán là không khác nhau nhiều 27 4 PHỤ LỤC 28 29 5 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Hồ Lê Viên – Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí - ASME 2013,VIII – Rules for construction of pressure vessels - Dennis R.Moss & Michel Basic - Pressure Vessel Design Manual - D Gandy – Carbon Steel Handbook 30 . sau: 1.1.2 Phân loại thiết bị chịu áp suất trong - Thiết bị chịu áp suất trong được chia làm 2 loại: + Thiết bị chịu áp trong thông thường + Thiết bị chịu áp trong cao - Không có ranh giới. Bán kính trong của thiết bị) 1.1.3 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp trong thông thường 1.1.3.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp - Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị có đường. thiết bị sao cho thỏa mãn 2 công thức đó 3 1.1.4 Tính toán bề dày thiết bị chịu áp trong cao 1.1.4.1 Tính toán bề dày theo ứng suất tiếp - Sử dụng công thức sau để tính toán khi thiết bị