Bài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ốngBài tập môn đường ống
BÀI TẬP BỒN CHỨA 1.) Một đường ống dẫn nước đường kính 100mm, vận tốc nước ống 1m/s Hãy xác định công suất thủy lực bơm cung cấp cho đường ống để: -Tạo độ cao 10m -Thắng trở lực ma sát biết tổng chiều dài ống 100m, tổng co 90o 10 cái, có van bi đường kính với ống đầu ống, mở hoàn toàn Cho độ nhớt nước 1cP, tỷ trọng =1, độ nhám tuyệt đối 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 = 𝜌𝑣𝑑 𝜇 𝑘𝑔 𝑚 1000 ∗1 ∗0.1𝑚 𝑠 𝑚 = 𝑁.𝑠 0.001 𝑚 Hệ số ma sát f fanning: =100000 => √𝑓 = −4 log( 𝑁.𝑠 𝑚2 = 𝜀 𝑑 3.7065 𝑘𝑔 𝑚.𝑠 − 5.0452 log 𝐴 𝑅𝑒 ) 𝜀1.098 A= [ ( 1.098) 𝑑 2.8257 + 5.8506 𝑅𝑒 0.8981 ] 𝜀1.098 Vì A= [ ( 1.098) 𝑑 2.8257 √𝑓 + 5.8506 𝑅𝑒 0.8981 = −4 log ( ] nhỏ : => 0.05𝑚𝑚 100𝑚𝑚 3.7065 Do van bi : 𝐾𝑓 = 𝐾1 𝑅𝑒 + 𝐾∞ (1 + 𝐾1 𝑅𝑒 √𝑓 = −4 log( 𝜀 𝑑 3.7065 ) ) => f = 0.00417 Hệ số trở lực ống K ô : 𝐾𝑓 = Do co 90o :𝐾𝑓 = 4∗f∗L 𝑑 𝐼𝐷𝑖𝑛 + 𝐾∞ (1 + = 4∗0.00417∗100∗m 0.1∗𝑚 )=0.25*(1 + 𝐼𝐷𝑖𝑛 )= 0.1*(1 + 𝐾∞ tra bảng có van bi 10 van co 100 𝐾 in= 25.4 mm => 100mm = in nhỏ 25.4 𝑅𝑒 100 25.4 = 16.68 ) ∗ 10 = 3.135 100 25.4 ) ∗ = 0.25 Hệ số trở lực fittings: van bi+ van co = 3.135+0.25 = 3.385 Tổng hệ số trở lực K : Hệ số trở lực ống K ô+ Hệ số trở lực fittings = 16.68+3.385 = 20.07 Tổn thất áp suất deltaP: P = 𝐾𝑓 ( 𝑣2 2𝑔𝑐 ) = 20.07(( 12 2∗1 ) = 10.035 m cuột nước gc= 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 𝑘𝑔 𝑚 𝑁 𝑚 𝑠 𝑚2 ∗ 9.81 = 196543.35 = 196543.35 Pa Công suất thủy lực : => 𝑣∗𝑑 𝐷2 𝜋𝑑 ∗ Tổng cột áp * = 1𝑚⁄𝑠 ∗ 196543.35 Pa* Với d = D ( với D đường kính ống ) => 𝑃𝑎∗𝑚3 𝑠 𝜋∗0.12 ∗𝑚2 = 𝑁∗𝑚 𝑠 = 1542.86 W =𝑊 2) Cho hỗn hợp khí có thành phần sau Cấu tử % mol Ethane Propane Iso-Butane n-Butane 0.8 0.15 0.01 0.04 Nhiệt độ tới hạn oC 32.2 96.6 134.9 152 Áp suất tới hạn bar 48.839 42.5 36.48 37.96 0.008 0.1 0.152 0.193 Hệ số lệch tâm Z Tính khối lượng riêng hỗn hợp khí 30oC, bar T = 30oC = 303oK P = bar = 3*105 Pa 𝑔 Mtb = M1*X1 + M2*X2 + M3*X3 = 0.8*30+0.15*44+0.05*58 = 33.5 𝑚𝑜𝑙 𝛚𝒕𝒃 = 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 = 𝑻 = (273+30) 𝑻𝒕𝒃 (47.679+273) = 0.9448 = 1 + (0,37464+ 1,54226 − 0,26992 )(1 − Tr0,5 ) 𝛼 = [ 1+ ( 0.37464+ 1.5226* 0.3064 – 0.26992*0.30642)(1-0.94480.5)]2 = 1.0237 0,45724R 2Tc2 a= Pc 0.45724∗8.312 ∗(273+47.679 )2 a= b= b= 0,0778RTc Pc = 0.6859 47.3294∗105 0.0778∗8.31∗(273+47.679) = 4.38*10-5 47.3294∗105 R= 8.31*m3·Pa·mol-1·K-1 R=0.0821 [L·atm·mol−1·K−1] a = 6.68008461 b = 0.043224 Pc = Pa Tc = oK ta có : bar = 105 Phương trình Peng Robinson P= RT a − V − b V + 2bV − b - Khi ta chọn R=0.0821 [L·atm·mol−1·K−1] 8.31∗(273+30) => (3+1)*105 = 𝑉−0.043224 Khối lượng riêng = − 𝑀𝑡𝑏 ∗10−3 𝑉 = 6.68008461∗1.0237 𝑉 −2∗0.043224∗𝑉−0.043224 𝑘𝑔 𝑚𝑜𝑙 𝑚3 33.5∗10−3 0.006 = 5.58 Khối lượng riêng khơng khí 1atm, 30 C = 3) v (m/s) 1.5 H bơm (m) 12 Đường kính ống (m) Độ nhám (mm) 0.025 0.01 𝑚3 𝑚𝑜𝑙 𝑘𝑔 𝑚3 𝑚𝑜𝑙 o => V= 0.006 𝑀 𝑇2 𝑉∗ 𝑇1 = 𝑔 𝑚𝑜𝑙 303 22.4 𝑙𝑖𝑡∗ 273 29 = 1.166460396 𝑘𝑔 𝑚3 Chiều dài ống (m) Re = 𝜌𝑣𝑑 𝜇 50 𝑘𝑔 𝑚 1000 ∗1.5 ∗0.025𝑚 𝑠 𝑚 = 𝑁.𝑠 0.001 𝑚 Hệ số ma sát f fanning: √𝑓 𝑁.𝑠 = 37500 => = −4 log( 𝑚2 𝜀 𝑑 3.7065 = − 𝑘𝑔 𝑚.𝑠 5.0452 log 𝐴 𝑅𝑒 ) 𝜀1.098 A= [ => A= [ √𝑓 ( 1.098) 𝑑 2.8257 √𝑓 + 5.8506 𝑅𝑒 0.8981 = −4 log ( 0.011.098 ) 251.098 ( 2.8257 + = −4 log ( ] 𝜀 𝑑 3.7065 5.8506 375000.8981 0.01𝑚𝑚 25𝑚𝑚 3.7065 − − Do van bi : 𝐾𝑓 = 𝐾1 𝑅𝑒 𝑅𝑒 5.0452log(5.22∗10−4 ) 37500 4∗f∗L 𝐾𝑓 = 𝑑 + 𝐾∞ (1 + 𝐾1 𝑅𝑒 ) ] =5.22 ∗ 10−4 Hệ số trở lực ống K ô : Do co 90o :𝐾𝑓 = 5.0452 log 𝐴 𝐼𝐷𝑖𝑛 + 𝐾∞ (1 + = ) => f = 0.00588 4∗0.00588∗50∗m 0.025∗𝑚 )=0.25*(1 + 𝐼𝐷𝑖𝑛 100 25.4 )= 0.1*(1 + 𝐾∞ tra bảng có van bi 10 van co 100 𝐾 in= 25.4 mm => 100mm = in nhỏ 25.4 = 47.04 ) ∗ 10 = 3.135 100 25.4 ) ∗ = 0.25 𝑅𝑒 Hệ số trở lực fittings: van bi+ van co = 3.135+0.25 = 3.385 Tổng hệ số trở lực K : Hệ số trở lực ống K ô+ Hệ số trở lực fittings = 16.68+3.385 = 20.07 Tổn thất áp suất deltaP: P = 𝐾𝑓 ( 𝑣2 2𝑔𝑐 ) = 20.07(( 12 2∗1 ) = 10.035 m cuột nước gc= 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 𝑘𝑔 𝑚3 ∗ 9.81 𝑚 𝑠2 = 196543.35 𝑁 𝑚2 = 196543.35 Pa Công suất thủy lực : => 𝑣∗𝑑 𝜋𝑑 ∗ Tổng cột áp * 𝐷2 = 1𝑚⁄𝑠 ∗ 196543.35 Pa* 𝜋∗0.12 ∗𝑚2 𝑁∗𝑚 𝑃𝑎∗𝑚3 = 1542.86 W Với d = D ( với D đường kính ống ) => = =𝑊 𝑠 𝑠 Bề dày bể chứa áp suất khí Chỉ tiêu áp dụng phương pháp VDP.( bề dày bể chứa áp suất khí quyển) Xét 𝑳 𝑯 ≤ 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟔 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 L= (500Dt)0.5 = (500*85*37.84)0.5 = 1268.23 mm 𝟒.𝟗∗𝑫∗(𝑯−𝟎.𝟑) 4.9∗85∗( 19.2−0.3) t t= = = 37.85 mm 𝑺𝒕 208 St= ứng suất cho phép 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 𝑳 𝑯 = 𝟏𝟔𝟔 𝟕 > 𝟏𝟐𝟔𝟖.𝟐𝟑 𝟏𝟗.𝟐 = 𝟔𝟔 𝟎𝟓𝟒 A.Tìm bề dày thử thủy lực bồn theo pp 1-foot : bảng Lớp Mức lỏng Bề dày lớp tính H= 19.2 37.85 H-2.4=16.8 33.04 16.8-2.4=14.4 28.23 14.4-2.4= 12 23.43 12-2.4= 9.6 18.62 9.6-2.4= 7.2 13.82 7.2-2.4= 4.8 9.01 4.8-2.4=2.4 4.21 4.9∗𝐷∗(𝐻−0.3) Công thức tình bề dày lớp : tt = Bề dày thực 37.85 33.04 28.23 23.43 18.62 13.82 Bề dày tối thiểu =10.00 Bề dày tối thiểu =10.00 𝑆𝑡 b.Tìm bề dày theo phương pháp variable design point: Bề dày lớp sát đáy t1d Bề dày thủy lực: t1d= (𝟏𝟎𝟔 − 𝟎.𝟎𝟔𝟗𝟔𝑫 𝑯 ∗√ 𝑯∗𝑮 𝑺𝒅 𝟒.𝟗𝑯𝑫𝑮 )∗( 𝑺𝒅 ) t1d= (𝟏𝟎𝟔 − Bề dày thiết kế : 𝟎.𝟎𝟔𝟗𝟔𝑫 𝑯 ∗√ 𝑯∗𝑮 𝑺𝒅 𝟒.𝟗𝑯𝑫𝑮 )∗( 𝑺𝒅 )+CA G = thiết kế trọng lực cụ thể chất lỏng lưu trữ theo quy định việc mua CA= giới hạn ăn mòn cho phép theo quy định người mua mm Sd = ứng suất cho phép điều kiện thiết kế MPa t1d= (𝟏𝟎𝟔 − = (𝟏𝟎𝟔 − 𝟎.𝟎𝟔𝟗𝟔𝑫 𝑯 𝟎.𝟎𝟔𝟗𝟔∗𝟖𝟓𝒎 𝟏𝟗.𝟐𝒎𝒎 G = nước G= H 16.8 ∗√ 𝒑𝒎ẫ𝒖 𝒗ậ𝒕 𝑯∗𝑮 𝑺𝒅 ∗√ 0.998 0.999 𝟒.𝟗𝑯𝑫𝑮 )∗( 𝟖𝟓𝒎∗𝟏 𝟐𝟎𝟖𝑴𝑷𝒂 𝑺𝒅 ) 𝟒.𝟗∗𝟖𝟓𝒎∗𝟏𝟗.𝟐𝒎𝒎 )∗( 𝟐𝟎𝟖𝑴𝑷𝒂 )= 37.15378272mm 20oC 𝒑𝑯𝟐𝑶 Bề dày lớp thứ trở Lớp 2: Thử nghiệm 1: tl tu (1-foot) K C X1 37.15 33.04 1.124 0.060 1046.62 xmin ttx1 1011.81 31.61 H= mức nước thiết kế ( 16.8 tra bảng 1) m tt = t1d độ dày lớp mối nối đường kính mm xmin giá trị nhỏ X1, X2, X3 = x tu=tt: độ dày lớp đường kính mối nối mm (Bề dày lớp tính) r= bán kính bình chứa danh nghĩa mm(in) ttx= 𝒙 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟒.𝟗∗𝑫(𝑯− = 𝟒.𝟗∗𝟖𝟓(𝟏𝟔.𝟖− 𝟏𝟎𝟏𝟏.𝟖𝟏 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑺𝒅 𝟐𝟎𝟖 𝒕𝒍 𝟑𝟕.𝟏𝟓𝟑 K= = =1.124 𝒕𝒖 𝟑𝟑.𝟎𝟒 𝑲𝟎.𝟓 ∗(𝑲−𝟏) 𝟏.𝟏𝟐𝟒𝟎.𝟓 ∗(𝟏.𝟏𝟐𝟒−𝟏) C= (𝟏+𝑲𝟏.𝟓 ) = (𝟏+𝟏.𝟏𝟐𝟒𝟏.𝟓 ) X2 1011.81 X3 1445.68 = 31.61 = 0.06 85000 H 16.8 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 85000 X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*( *33.04)0.5= 1445.68 Thử nghiệm 2: tl tu (1-foot)= ttx1 K C X1 X2 37.15 31.61 1.18 0.08 1156.14 1403.32 xmin ttx2 1156.138 31.325 X3 1414.15 H 16.8 Thử nghiệm tl tu (1-foot)= ttx2 K 37.15 31.33 1.19 xmin ttx3 1179.19 31.28 Bề dày lớp thứ 2: tính tốn giá trị: C 0.09 𝒉𝟏 = X1 1179.19 𝟐𝟒𝟎𝟎 (𝒓𝒕𝟏 )𝟎.𝟓 (𝟒𝟐𝟓𝟎𝟎∗𝟑𝟕.𝟏𝟓)𝟎.𝟓 X2 1485.47 X3 1407.67 =1.9 h1: chiều cao lớp vỏ đáy mm(in) t1= t1t t2 = t2a+( t1-t2a )*[𝟐 𝟏 − 𝒉𝟏 𝟏.𝟐𝟓(𝒓𝒕𝟏 )𝟎.𝟓 = 31.28+( 37.15-31.28 )*[𝟐 𝟏 − ] 𝟏.𝟗 𝟏.𝟐𝟓 ]=34.63 (mm) t2a= ttx lớp thí nghiệm H 14.4 tl tu (1-foot) K C X1 34.64 28.23 1.23 0.11 1159.12 xmin ttx 1159.11 26.51 H= mức nước thiết kế ( 16.8 tra bảng 1) m tt = t1d độ dày lớp mối nối đường kính mm xmin giá trị nhỏ X1, X2, X3 = x tu=tt: độ dày lớp đường kính mối nối mm (Bề dày lớp tính) r= bán kính bình chứa danh nghĩa mm(in) ttx= 𝒙 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟒.𝟗∗𝑫(𝑯− = 𝟒.𝟗∗𝟖𝟓(𝟏𝟒.𝟒− 𝑺𝒅 𝟐𝟎𝟖 𝒕𝒍 𝟑𝟒.𝟔𝟒 K= = =1.23 𝒕𝒖 𝟐𝟖.𝟐𝟑 𝑲𝟎.𝟓 ∗(𝑲−𝟏) 𝟏.𝟐𝟑𝟎.𝟓 ∗(𝟏.𝟐𝟑−𝟏) C= (𝟏+𝑲𝟏.𝟓 ) = (𝟏+𝟏.𝟐𝟑𝟏.𝟓 ) 𝟏𝟏𝟓𝟗.𝟏𝟏 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 X2 1534.11 = 26.51 = 0.11 85000 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 1336.41 85000 X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*( thí nghiệm H 14.4 tl 34.64 xmin 1294.97 *28.23)0.5= 1336.41 tu (1-foot) 26.51 ttx 26.24 K 1.31 C tu (1-foot) 26.24 ttx 26.25 K 1.32 C 0.14 X1 1294.97 X2 2023.27 X3 1295.06 0.15 X1 1317.46 X2 2103.96 X3 1288.40 X2 1683.10 X3 1217.37 thí nghiệm H 14.4 tl 34.64 xmin 1288.40 Bề dày lớp thứ 3: tính tốn giá trị: 𝒉𝟏 (𝒓𝒕𝒍 )𝟎.𝟓 = 𝟐𝟒𝟎𝟎 (𝟒𝟐𝟓𝟎𝟎∗𝟑𝟒.𝟔𝟒)𝟎.𝟓 = 1.978 h1: chiều cao lớp vỏ đáy mm(in) t1= t1t t3 = t3a+( t1-t3a )*[𝟐 𝟏 − 𝒉𝟏 𝟏.𝟐𝟓(𝒓𝒕𝟏 )𝟎.𝟓 = 26.25+( 34.64-26.25 )*[𝟐 𝟏 − ] 𝟏.𝟗 𝟏.𝟐𝟓 ]=34.63 (mm) t2a= ttx lớp thí nghiệm H 12 tl tu (1-foot) K C X1 30.59 23.43 1.31 0.14 1147.28 xmin ttx 1147.28 21.73 H= mức nước thiết kế ( 16.8 tra bảng 1) m tt = t1d độ dày lớp mối nối đường kính mm xmin giá trị nhỏ X1, X2, X3 = x tu=tt: độ dày lớp đường kính mối nối mm (Bề dày lớp tính) r= bán kính bình chứa danh nghĩa mm(in) ttx= 𝒙 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟒.𝟗∗𝑫(𝑯− = 𝟒.𝟗∗𝟖𝟓(𝟏𝟐− 𝟏𝟏𝟒𝟕.𝟐𝟖 ) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑺𝒅 𝟐𝟎𝟖 𝒕𝒍 𝟑𝟎.𝟓𝟗 K= = =1.31 𝒕𝒖 𝟐𝟑.𝟒𝟑 𝑲𝟎.𝟓 ∗(𝑲−𝟏) 𝟏.𝟑𝟏𝟎.𝟓 ∗(𝟏.𝟑𝟏−𝟏) C= (𝟏+𝑲𝟏.𝟓 ) = (𝟏+𝟏.𝟑𝟏𝟏.𝟓 ) = 21.73 = 0.14 85000 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 85000 X3 = 1.22(rtu)0.5 = 1.22*( *23.43)0.5= 1217.37 Thí nghiệm H 12 tl 30.59 xmin 1172.46 tu (1-foot) 21.73 ttx 21.68 K 1.41 C 0.18 X1 1282.10 X2 2174.58 X3 1172.46 0.18 X1 1286.29 X2 2189.81 X3 1171.10 Thí nghiệm H 12 tl tu (1-foot) K 30.59 21.68 1.41 xmin ttx 1171.10 21.68 𝒉 Bề dày lớp thứ 4: tính toán giá trị: 𝟏𝟎.𝟓= (𝒓𝒕𝒍 ) C 𝟐𝟒𝟎𝟎 (𝟒𝟐𝟓𝟎𝟎∗𝟑𝟎.𝟓𝟗)𝟎.𝟓 h1: chiều cao lớp vỏ đáy mm(in) t1= t1t t4 = t4a+( t1-t4a )*[𝟐 𝟏 − 𝒉𝟏 𝟏.𝟐𝟓(𝒓𝒕𝟏 )𝟎.𝟓 = 21.68+( 30.59-21.68 )*[𝟐 𝟏 − t4a= ttx lớp ] 𝟐.𝟏𝟎𝟓 𝟏.𝟐𝟓 ]= 25.393 (mm) = 2.105 thí nghiệm H 9.6 tl 25.39 xmin 1040.93 tu (1-foot) 17.13 ttx 17.14 K 1.48 C 0.21 X1 1163.79 X2 2010.40 X3 1040.93 0.21 X1 1162.99 X2 2007.42 X3 1041.22 0.17 X1 869.66 X2 1256.94 X3 934.88 0.22 X1 958.36 X2 1595.74 X3 895.45 Thí nghiệm H 9.6 tl tu (1-foot) K 25.39 17.14 1.48 xmin ttx 1041.22 17.14 𝒉 Bề dày lớp thứ 5: tính tốn giá trị: 𝟏𝟎.𝟓= (𝒓𝒕𝒍 ) C 𝟐𝟒𝟎𝟎 (𝟒𝟐𝟓𝟎𝟎∗𝟐𝟓.𝟑𝟗)𝟎.𝟓 = 2.310 h1: chiều cao lớp vỏ đáy mm(in) t1= t1t t5 = t5a+( t1-t5a )*[𝟐 𝟏 − 𝒉𝟏 𝟏.𝟐𝟓(𝒓𝒕𝟏 )𝟎.𝟓 = 17.14+( 25.39-17.14 )*[𝟐 𝟏 − ] 𝟐.𝟑𝟏𝟎 𝟏.𝟐𝟓 ]= 19.2 (mm) t5a= ttx lớp thí nghiệm H 7.2 tl 19.22 xmin 869.66 Thí nghiệm H 7.2 tl 19.22 xmin 895.45 tu (1-foot) 13.82 ttx 12.68 K 1.39 C tu (1-foot) 12.68 ttx 12.62 K 1.52 C G = 484 kg/s.m2 Q trình đoạn nhiệt Q trình tính lặp để xác định thể tích riêng đầu - Giả sử nhiệt độ đầu T2 để tính thể tích riêng v2 - Thế thể tích riêng v2 vào phương trình để tính lại T2 Giả sử tính lặp lần thỏa mãn: k=Cp/Cv Tính lần 1: giả sử T2 = T1=30oC = 1 + (0,37464+ 1,54226 − 0,26992 )(1 − Tr0,5 ) 𝛼 = [ 1+ ( 0.37464+ 1.5226* 0.01239 – 0.26992*0.012392)(1-1.2650.5)]2 = 0.9 P2 = 60 bar V2 = 0.309 m3/kg v2 = 𝑉2 𝑀𝑡𝑏 P= = 0.309 18.38 P= RT a − V − b V + 2bV − b = 0.0168 m3/kg RT a − V − b V + 2bV − b hoặc: P= 𝑃2 ∗ (𝑃2 − 0.082∗303 0.309−0.033 + 3.819∗0.9 0.3092 +2∗0.033∗0.309−0.0332 ) = 7.19*10-5 RT a − V − b V + 2bV − b k = 1.2 70∗105 0.5 G= [ ] 0.0134 ∗[ 4∗0.0028∗3000 1+1.2 0.0134 −( )∗𝑙𝑛∗( ) 24∗0.0254 2∗1.2 0.0168 0.0134 1−( ) 0.0168 − 1.2−1 −0.5 ] 2∗1.2 G = 577.47kg/sm2 0.0168)2)∗577.472 0.0134 0.0134 (1−( Kiểm tra T2 = [ 70∗10 ∗ (1.2−1 )+1]*303 2∗1.2 Kết quả- 273 = 29.99oC => có thê kết thúc lặp Tính lần giả sử T2 = 29.99oC Ta có Tr = 273+29.99 𝑇 = = 1.265 273+(−33.64) 𝑇 𝑐𝑡𝑏 𝛼 = [ 1+ ( 0.37464+ 1.5226* 0.01239 – 0.26992*0.012392)(1-1.2650.5)]2 Tr = 1.265 vào 𝛼 V2 = 0.3089 m3/mol P= P= RT a − V − b V + 2bV − b RT a − V − b V + 2bV − b Hoặc: v2 = G= [ 𝑃2 ∗ (𝑃2 − 0.3089 𝑀𝑡𝑏 70∗105 0.0134 0.082∗(273+29.9) 0.3089−0.033 + 3.819∗0.9 0.3092 +2∗0.033∗0.3089−0.0332 ) = 0.016m3/ kg 0.5 ] 4∗0.0028∗3000 1+1.2 0.0134 −( )∗𝑙𝑛∗( ) 24∗0.0254 2∗1.2 0.016 0.0134 1−( 0.016 ) ∗[ G = 577.44kg/sm2 −0.5 − 1.2−1 2∗1.2 ] (1−( Kiểm tra T2 = = [ 0.016 ) )∗577.44 0.0134 0.0134 70∗10 ∗ (1.2−1 )+1]*303 2∗1.2 Kết quả- 273 = 29.99oC 11 Một bồn chưá phận ngưng tụ sản phẩm đỉnh tháp chưng cất có lưu lượng sản phẩm đỉnh 3m/h tháp hoạt động với tỷ số hoàn lưu 1.5 áp suất 4barg Xác định kích thước bồn chứa ngưng tụ dung đáy nắp ellipse 2:1 bồn chứa đặt theo phương ngang Thiết kế bề dày cho thân bồn đáy nắp 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( 10% 4*14.7A = 0.004 12 Thiết kế kích thước cho bồn chứa dung mơi có áp suất TVP=20psia, nhiệt độ bề mặt lỏng cao 45oC, dung tích làm việc 50000m3, tỷ trọng dung môi =0.9 (ở 45oC), thời gian làm đầy bồn tối đa 20 giờ, vận tốc lỏng tối đa ống 2m/s (bài tập bồn áp suất khí quyển) (a) Chọn loại bồn chứa thích hợp (b) Thiết kế kích thước bồn (chiều cao, đường kính) Nếu sử dụng khí đệm vận tốc khí tối đa cho phép 10m/s Chiều cao hình học tối đa bồn 16m Nhiệt độ bồn oC : 45 oC Nhiệt độ oF 113 oF TVP 20 ( đề cho) RVP = 20−0.6 1.07 RVP KPaa = = 18.13(psia) 18.13 14.7∗100 = 123.33 (KPaa) Tra đồ thị dung mơi tồn trữ vùng đặc chọn bồn mái vòn có đệm khí bồn mái có phao bên Giả sử chọn mái vòm có đệm khí Ước lượng D bồn 68.08m 𝜋 𝜋 4 Thể tích bể chứa = ∗ 𝐷2 ∗ ℎ = ∗ 𝐷2 ∗ 𝑣 ∗ 𝑡 (m) Khi v vận tốc khí tối đa H1 = 525 => D vòi bọt = (√ 50000 10∗20∗3600∗0.785 )/0.0254 = 11.71 in H2 = 150mm ( cho sẵn) 𝐻1+𝐻2+𝐻3+𝐻4 Ta có: (16- 1000 )/(20 ∗ 0.5 ∗ 1000) = 343.375 mm H3 = 300 mm D vòi dung mơi = (√ 50000 2∗20∗3600∗0.785 )/0.0254 = 26.18 in Với vận tốc lỏng tối đa v = m/s H4 = 1090 mm Ước lượng bồn D = (50000/[16 - ( D=√ 𝑣 𝐻1+𝐻2+𝐻3+𝐻4 ℎ−( −𝐻2)∗0.785 1000 v = dung tích làm việc m3 𝐻1+𝐻2+𝐻3+𝐻4 1000 − 𝐻2)/0.785])^0.5 h= Chiều cao hình học tối đa bồn m H1 tra với kích thước vòi in Lựa chọn loại bồn tồn trữ (2 lựa chọn: có khơng có phao) Thiết kế sơ kích thước bồn tồn trữ Tồn trữ xăng (Khu vực phía nam việt nam) nhiệt độ 35oC Dung tích làm việc 10000 m3 Xăng có áp suất Reid 43 -75kPa Tỷ trọng 0.7 - 0.75 Nằm vùng đặc: (1)Bồn chứa mái vòm có đệm ni tơ (2)Bồn chứa mái phao (mái cơn) MỰC CHẤT LỎNG CHO MÁI PHAO H1: VÙNG TỰ DO CỦA PHAO H2: 150mm HOẶC 30 PHÚT KỂ TỪ MỰC LỎNG CAO NHẤT H3: 300mm HOẶC DO YÊU CẦU VỀ NPSH H4: GIÁ TRỊ LỚN HƠN GIỮA ĐỈNH CỦA VÒI LỚN NHẤT VÀ VỊ TRÍ DƯỚI CỦA PHAO 13: Một đường ống thép carbon đường kính ống 2inch, sch40 , Ống đỡ bệ đỡ tự cách 15ft ( tập phẩn rung) (a) Xác định tần số rung tự nhiên ống (b) Ống trang bị bơm ly tâm có động chạy với vận tốc 1500 vòng/phút Xác định tần số rung bơm Có xảy cộng hưởng hay khơng? Nếu có xảy tượng cộng hưởng ống bơm, đề nghị biện pháp khắc phục (c ) Hãy xác định tần số rung âm hệ thống ống lưu chất ống nước có vận tốc âm a=1470 m/s (d) Nếu bệ đỡ gắn van cửa với độ mở tạo thành vật cản có đường kính tương đương 50% đường kính ống, xác định tần số rung ống van (e ) Có xảy tượng cộng hưởng âm không? D= 2in tra số liệu tra I, Wp,WW, I = 0.7, Wp = 3.7,WW = 1.5 L= 15 ft Trường hợp chung, ống có nhiều phận đỡ, tần số tự nhiên ống: 48∗𝐸∗𝐼 𝑓𝑖 = (√ 𝐿 ∗12 ∗0.5∗(𝑤 𝑝 +𝑤𝑤 ) )/(2*𝜋)= (√ 48∗29000000∗0.7 153 ∗122 ∗0.5∗(3.7+0.7) )/(2*𝜋) = 4.42 hz b) Tốc độ bơm ly tâm : 1500/60 = 25 hz Tần số rung ống bơm ly tâm: 25hz => 50hz => 12.5hz Cộng hưởng xảy khác biệt tần số 20% Khác biệt tần số: không cộng hưởng từ : ( 12.5-4.42)/4.42 = 1.82 c) Tần số rung âm với n = 1∗1470 2∗15∗12∗0.0254 = 𝑛∗𝑎 2∗𝐿∗12∗𝑖𝑛 = 160.76 hz Giả sử vận tốc nước 2m/s, Re đủ lớn (trong khoảng 1000-100000) d) Tần số rung van: 𝑛∗0.2∗2 0.0254∗0.5∗2.067 = 15.23 hz => KHÔNG cộng hưởng van âm => van xả an tồn khơng bị hỏng tượng cộng hưởng 12: Hệ thống phân phối LPG suất 250kg/giờ Vật liệu làm ống A 106, hàn hồ quang Nguồn cung cấp LPG có %propane tối đa 70% (khối lượng), nhiệt độ trung bình 35oC, áp suất cao 20bar Ống phân phối ống schedule 40, có NPS=2 Giữa hai bệ đỡ có gắn van điều khiển lưu lượng, thường xuyên mở 80% Lưu chất bơm bơm ly tâm có vận tốc quay 1500rpm a) Xác định tần số quay tự nhiên ống, loại tần số rung khác có mặt hệ thống ống (b)Nếu xảy tượng cộng hưởng, đề nghị thay đổi kết cấu đường ống để tránh tượng cộng hưởng xảy a) lamda i = 3.142 I = 0.7 M = kl van L = 3m E = 29.4*10^6psi m = 3.7 lb/ft Tần số rung tự nhiên ống: Tần số rung tự nhiên ống = 3.1422 2∗𝜋∗( ) 0.303 (8 ∗ √ Tần số rung bơm: 1500/60 = 25 ∗√ 29.4∗106 ∗0.7 29.4∗106 ∗0.7 ( 0.303 3.7 = 37.8 Hz )/(2*π) = 66.8 ) ∗(4+3.7) ( 2*25 = 50 Hz) Tần số rung xoáy = Q = 0.0184 m3/s A= 3.14 ∗ (2 ∗ 0.0254)2 = 0.002 m2 Vận tốc = Q/A = 9.12 m/s = 2.11 rad [ A chảy = 0.002∗(2∗3.14−2.11) ] 2∗3.14+(1∗0.0254) ∗sin(2.11)∗cos(2.11) 2 D đóng (m) = 0.002 ∗ 100 = 80.06 4∗0.2∗0.002 2.11 )+2∗sin(2.11)∗1∗0.0254 2∗3.14 (3.14∗2∗0.0254∗ = 0.0167 D chảy(m) = rho = 4∗0.8∗0.002 (2∗3.14−2.11) ) 2∗3.14+2∗0.0254∗sin(2.11) (3.14∗2∗0.0254∗ = 0.0434 2∗1 ∗ 1000 = 79.18 kg/m 0.082∗308 v = 0.8*250/47.43*0.082*308/3600/2/(0.8*0.002) = 9.1269 m/s muy = 0.008*0.7+0.3*0.007 = 0.0077cP Re = 9.12∗79.18∗0.0434 0.0077 ∗ 1000 = 4*10^6 Lamda i = 0.25 Fhs lift = 9.12*0.25*12/0.303/0.0167*303/12 = 136.83 > f ống fHS drag = 2*136.83 = 273.66 > f ống % khác tần số = giá trị tuyệt đối ( 273.66 – 66.8)/66.8*100 = 309.6 => có cộng hưởng -thay đổi trọng lượng van -giảm trọng lượng ống -thay đổi khoảng cách bệ đỡ 13 Một phận hệ thống ống hệ thống lò sử dụng bị vỡ Kiểm tra cho thấy phận có độ bền giới hạn cao bình thường Trình bày nguyên nhân xảy yếu tố vật liệu =>Nguyên nhân vật liệu lẫn Phosphor nhiều nên giòn, dễ vỡ có độ bền cao bình thường Cần đúc phận cho đường ống chịu ăn mòn hóa học, hoạt động nhiệt độ cao áp suất cao Vật liệu làm phận cần có mặt nguyên tố hợp kim nào? =>Cần có Cr, Si, V, Ni 14 Các bước tính bề dày bể chứa theo pp Variable Point (Chỉ tính lần, khơng tính lặp) Course số 1: Tính giá trị t(pt) t(lt) chọn giá trị nhỏ làm t(1) H chiều cao tổng bể chứa t(1)=minimum[t(pt),t(lt)] Cousre số Tính lặp lần 1: Tính t(u)=t(tx)=minimum[t(pt), t(lt)] course H lấy chiều cao tổng bể chứa trừ chiều cao course Lấy t(L) = t(1) Tính K=t(u)/t(L) Tính C theo cơng thức Tính x1 theo cơng thức Tính x2 theo cơng thức Tính x3 theo cơng thức Trong công thức r t(u) đơn vị mm x=Minimum(x1,x2,x3) Tính t(a) theo cơng thức Tính lặp lần 2: Tính giống lần với t(tx) = t(u) vừa tính lần Tính lặp lần 3: Tính giống lần với t(tx) = t(u) vừa tính lần Tính giá trị B theo biểu thức Trong công thức h r t(u) đơn vị m Nếu B2.625 t(2) = t(a) Nếu 1.375< B =