bài tập môn đường ống bể chứa

Một đường ống dẫn nước đường kính trong 100mm, vận tốc nước trong ống 1m/s Hãy xác định công suất thủy lực của bơm cung cấp cho đường ống này để: -Tạo độ cao 10m -Thắng trở lực do ma sát biết tổng chiều dài ống 100m, tổng co 90o là 10 cái, có 2 van bi đường kính bằng với ống ở 2 đầu ống, mở hoàn toàn Cho độ nhớt nước 1cP, tỷ trọng =1, độ nhám tuyệt đối của 0.05 mm Tóm tắt: H=10m

Trang 1

BÀI TẬP BỒN CHỨA

1.) Một đường ống dẫn nước đường kính trong 100mm, vận tốc nước trong ống 1m/s Hãy xác định công suất thủy lực của bơm cung cấp cho đường ống này để: -Tạo độ cao 10m

-Thắng trở lực do ma sát biết tổng chiều dài ống 100m, tổng co 90o là 10 cái, có 2 van bi đường kính bằng với ống ở 2 đầu ống, mở hoàn toàn

Cho độ nhớt nước 1cP, tỷ trọng =1, độ nhám tuyệt đối của 0.05 mm

Tóm tắt: H=10m

d=100mm=0.1m

v=1 m/s

µ=1cp=0.001N.s/m2

ɛ = 0.05 mm

Re ===100000 =>

Hệ số ma sát f fanning:

A=]

Vì A=] rất nhỏ : =>

 log ( => f = 0.00417

Hệ số trở lực do ống K ô : = = 16.68

Do co 90 o :=0.25*= 3.135

Do van bi : = 0.1* = 0.25

tra bảng và có 2 cái van bi và 10 cái van co

1 in= 25.4 mm => 100mm = và rất nhỏ

Hệ số trở lực do fittings: van bi+ van co = 3.135+0.25 = 3.385

Tổng hệ số trở lực K : Hệ số trở lực do ống K ô+ Hệ số trở lực do fittings

= 16.68+3.385 = 20.07

Tổn thất áp suất deltaP: P = = 20.07(= 10.035 m cuột nước

gc= 1 khi hệ lấy = m

Độ cao H= 10 m

Tổng cột áp : Tổn thất áp suất deltaP + độ cao : 10.035 + 10 = 20.035m cột nước

Trang 2

20.035m cột nước = 20.035*1000= 196543.35 = 196543.35 Pa

Công suất thủy lực :

=> * =*= 1542.86 W

Với d = D ( với D là đường kính ống ) =>

2) Cho hỗn hợp khí có thành phần như sau

Tính khối lượng riêng hỗn hợp khí trên ở 30oC, 3 bar

T = 30oC = 303oK

P = 3 bar = 3*105 Pa

= Z1*X1 + Z2*X2 + Z3*X3 + Z4*X4

= 0.008*0.8+0.1*0.15+0.152*0.01+0.193*0.04= 0.3064

Ttb = T1*X1 + T2*X2 + T3*X3 + T4*X4

= 32.2*0.8 + 96.6*0.15 + 134.9*0.01 + 152*0.04 = 47.679 oC

Ptb = P1*X1 + P2*X2 + P3*X3 + P4*X4

=48.839*0.8 + 42.5*0.15 + 36.48*0.01 + 37.96*0.04 = 47.3294 bar

Tr = = = 0.9448

= [ 1+ ( 0.37464+ 1.5226* 0.3064 – 0.26992*0.30642)(1-0.94480.5)]2 = 1.0237

c

P

T R

a

2 2

45724

,

0



a = = 0.6859

b = = 4.38*10-5

R= 8.31*m 3 ·Pa·mol -1 ·K -1

Trang 3

Pc = Pa Tc = o K ta có : 1 bar = 105

Phương trình Peng Robinson

- Khi ta chọn R=0.0821 [L·atm·mol −1 ·K −1 ]

=> (3+1)*105 = => V= 0.006

Khối lượng riêng = = = 5.58

4)

Đường kính ống (m) 0.02

5

Chiều dài ống (m) 50

Re == = 37500 =>

Hệ số ma sát f fanning:

A=]

=>

A=] =

log ( => f = 0.00588

Hệ số trở lực do ống K ô : = = 47.04

Do co 90 o :=0.25*= 3.135

Do van bi : = 0.1* = 0.25

tra bảng và có 2 cái van bi và 10 cái van co

1 in= 25.4 mm => 100mm = và rất nhỏ

Hệ số trở lực do fittings: van bi+ van co = 3.135+0.25 = 3.385

Tổng hệ số trở lực K : Hệ số trở lực do ống K ô+ Hệ số trở lực do fittings

= 16.68+3.385 = 20.07

Trang 4

Tổn thất áp suất deltaP: P = = 20.07(= 10.035 m cuột nước

gc= 1 khi hệ lấy = m

Độ cao H= 10 m

Tổng cột áp : Tổn thất áp suất deltaP + độ cao : 10.035 + 10 = 20.035m cột nước

20.035m cột nước = 20.035*1000= 196543.35 = 196543.35 Pa

Công suất thủy lực :

=> * =*= 1542.86 W

Với d = D ( với D là đường kính ống ) =>

Bề dày bể chứa áp suất khí quyển

5 Chỉ tiêu áp dụng phương pháp VDP.

Xét ta có: D : đường kính bể (mm)=85m

H: mức nước thiết kế tối đa (m)=19.2 m

t = độ dày lớp vỏ đáy (mm) L= (500Dt)0.5 mm

tt= = = 37.85 mm

St= ứng suất cho phép đối với điều kiện kiểm tra thủy tĩnh MPa (tra bảng)

H= đề cho: mức nước thiết kế tối đa (m) = 19.2

D: đường kính bể (mm)

Ta có

A.Tìm bề dày thử thủy lực bồn theo pp 1-foot : bảng 1

Công thức tình bề dày lớp : tt =

Trang 5

b.Tìm bề dày theo phương pháp variable design point:

Bề dày lớp sát đáy t1d

Bề dày thủy lực: t1d=

Bề dày thiết kế : t1d= +CA

G = thiết kế trọng lực cụ thể của chất lỏng được lưu trữ theo quy định của việc mua.

CA= giới hạn ăn mòn cho phép theo quy định của người mua mm

Sd = ứng suất cho phép đối với điều kiện thiết kế MPa

t1d=

= = 37.15378272mm

G = 1 của nước vì ở 20oC

G =

Bề dày lớp thứ 2 trở đi

Lớp 2:

Thử nghiệm 1:

16

1011.81 31.61

H= mức nước thiết kế ( 16.8 tra ở bảng 1) m

tt = t1d độ dày của lớp dưới tại mối nối đường kính mm

xmin giá trị nhỏ nhất ở X1, X2, X3 = x

tu=tt: độ dày lớp trên đường kính mối nối mm (Bề dày lớp tính)

r= bán kính bình chứa danh nghĩa mm(in)

ttx= = = 31.61

K===1.124

C= == 0.06

X1 =0.61(rtu)0.5+ 320CH = 0.61*(*33.04)0.5 +320*0.06*16.8=1046.62

X2= 1000CH = 1000*0.06*16.8=1011.81

X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*(*33.04)0.5= 1445.68

Thử nghiệm 2:

1156.138 31.325

Trang 6

Thử nghiệm 3

Bề dày lớp thứ 2: tính toán giá trị: ==1.9

h1: chiều cao của lớp vỏ đáy mm(in)

t1= t1t

t2 = t2a+( t1-t2a )*

= 31.28+( 37.15-31.28 )*=34.63 (mm)

t2a= ttx

lớp 3

thí nghiệm 1

ttx= = = 26.51

K===1.23

C= == 0.11

X1 =0.61(rtu)0.5+ 320CH = 0.61*(*28.23)0.5 +320*0.11*14.4 =1159.12

X2= 1000CH = 1000*0.11*14.4=1534.11

X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*(*28.23)0.5= 1336.41

thí nghiệm 2

Trang 7

thí nghiệm 3

Bề dày lớp thứ 3: tính toán giá trị: == 1.978

t1= t1t

t3 = t3a+( t1-t3a )*

= 26.25+( 34.64-26.25 )*=34.63 (mm)

t2a= ttx

lớp 4

thí nghiệm 1

ttx= = = 21.73

K===1.31

C= == 0.14

X1 =0.61(rtu)0.5+ 320CH = 0.61*(*23.43)0.5 +320*0.14*12=1147.28

X2= 1000CH = 1000*0.14*12=1683.10

X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*(*23.43)0.5= 1217.37

Thí nghiệm 2

Trang 8

12 30.59 21.73 1.41 0.18 1282.10 2174.58 1172.46

Thí nghiệm 3

t1= t1t

t4 = t4a+( t1-t4a )*

= 21.68+( 30.59-21.68 )*= 25.393 (mm)

t4a= ttx

lớp 5

thí nghiệm 1

Thí nghiệm 2

t1= t1t

Trang 9

t5 = t5a+( t1-t5a )*

= 17.14+( 25.39-17.14 )*= 19.2 (mm)

t5a= ttx

lớp 6

thí nghiệm 1

Thí nghiệm 2

Thí nghiệm 3

t1= t1t

t6 = t6a+( t1-t6a )*

= 12.628+( 19.2-12.628 )*= 12.63 (mm)

t6a= ttx

Lớp t lớp = t1,2,3,4,5,6 Bề dày lớp tính

Trang 10

3 30.595 28.234

6: Bài tập thủy lực:

Cho đường ống dẫn Ni tơ đường kính trong 1 inch, áp suất đầu vào ống 20 bara, đầu ra 10bara Cho chiều dài ống 750m, tổng trở lực cục bộ là 150, độ nhám tuyệt đối ống là 0.045mm, giả sử Re không tác động đến hệ số ma sát

Tính lưu lượng khối lượng, xem Ni tơ là khí lý tưởng, quá trình là đoạn nhiệt nhiệt

độ khí đầu vào ống là 25oC

d=1in=25.4 mm

= 0.045 mm

P1 = 20bar= 2000000 Pa

T1= 25oC= 298oK

V1== = 0.0442

log ()= 0.0056683

K tổng = trở lực cục bộ = +250 = 918.5

Trang 11

Lặp lần 1: Giả sử T2=T1

P2 = 1000000 Pa

V2 = = = 0.092

k2a và gc có giá trị bằng 1 khi là khí lí tưởng

G =

=> 227.46

= = [

=310* [= 310oK

Vận tốc: V= = 0.092*227.46*= 0.01 m/s

Trang 12

7 Một bồn chứa bộ phận ngưng tụ sản phầm đỉnh tháp chưng cất có lưu lượng snar phẩm đỉnh 3m/h và tháp hoạt động với tỉ số hoàn lưu 1.5 và áp suất 4 barg

Xác định kích thước bồn chứa ngưng tụ nếu dung đáy ellipse 2:1 bồn chứa đặt theo phương ngang

R= 3P=> R= 4.5m 3 /h

HLL= (3R+3P)

TLL= (3R+3P)

NLL nằm giữa bồn => [(2R+2P)+(1.5R+1.5P)]*2= Vbồn

– ellipse và P= 4 barg

8.

Đường ống vận chuyển khí thiên nhiên có thành phần và tính chất như bảng:

Đường ống có đường kính 24 inch, dài 30 km, áp suất vào 70bara, nhiệt độ vào

30oC Độ nhám đường ống thép là 0.045mm

(a) Xác định khối lượng riêng khí đầu vào

(b)Nếu áp suất khí đầu ra 60bara, xác định lưu lượng khối lượng dòng khí

Tính cho quá trình đoạn nhiệt và đẳng nhiệt

(Giả sử không có trở lực cục bộ và Re không ảnh hưởng đến hệ số ma sát)

Nhiệt độ tới hạn oC -46.77777778 32.2 96.6

Áp suất tới hạn bar 45.78231293 48.839 42.5

(a) Sử dụng phương trình Peng-Robinson

T = 30oC = 303oK

P = 70 bar = 70*105 Pa

= Z1*X1 + Z2*X2 + Z3*X3 + Z4*X4

Trang 13

= 0.011*0.85+0.008*0.13+0.1*0.02 = 0.01239

Trang 14

Ttb = T1*X1 + T2*X2 + T3*X3 + T4*X4

= -46.77*0.85 + 32.2*0.13 + 96.6*0.02 = -33.64 oC

Ptb = P1*X1 + P2*X2 + P3*X3 + P4*X4

=45.78*0.85 + 48.83*0.13 + 42.5*0.02 = 46.11 bar

Tr = = = 1.265

= [ 1+ ( 0.37464+ 1.5226* 0.01239 – 0.26992*0.012392)(1-1.2650.5)]2

=> 0.9039

c

P

T R

a

2 2

45724

,

0



a = = 3.8197

R= 8.31*m 3 ·Pa·mol -1 ·K -1

Pc = Pa Tc = o K ta có : 1 bar = 105

Phương trình Peng Robinson

- Khi ta chọn R=0.0821 [L·atm·mol −1 ·K −1 ]

=> (70+1)*105 = => V= 0.2477

Khối lượng riêng = = = 0.0742=74.2

(b) Giả sử quá trình đẳng nhiệt do đường ống dài

Trang 15

Hệ số ma sát f

log ()=0.00284

Thể tích riêng V1 = = 0.01347

Suy ra G

 497.5

= [1-(ln(

9 Một bồn chưá bộ phận ngưng tụ sản phẩm đỉnh tháp chưng cất có lưu lượng sản phẩm đỉnh 3m/h và tháp hoạt động với tỷ số hoàn lưu 1.5 và áp suất 4barg

Xác định kích thước bồn chứa ngưng tụ nếu dung đáy nắp ellipse 2:1 bồn chứa đặt theo phương ngang

Thiết kế bề dày cho thân bồn và đáy nắp nếu dung vật liệu SA 515 garde 55, giả sử dùng đáy nắp không hàn, nhiệt đôn làm việc 650oF

Kích thước bồn D= 720mm( đường kính trong,

Chiều dài bồn L= 2160mm

Áp suất thiết kế : 4*14.7+30=gần 90 psi( vì 10% của 4*14.7<30)

Trang 16

ứng suất bền thiết kế ( tra) nhiệt độ dưới 650 oF = 13800psi

độ bền mối hàn đáy nắp E=1

độ bền mối hàn thân E= 0.9( butt joint, double /back strip, full radiography test) corrosion allowance= 3 mm

bề ày đáy nắp ellipse 2:1 t= 2.3+3 = 5.3 chọn 6mm

bề dày thân: t = 2.58+3= 5.58 chọn 6 mm

nếu bề dày 6mm, xác định áp suất chân không tối đa bồn có thể chịu được

L= 2160+2**0.5*720= 2400 mm

= = 3.27

=122

=>A = 0.004

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	209,05 KB