Thiết kế hệ thống hấp thụ khí ô nhiễm loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền. Dung môi hấpthụ là H2O

Thiết kế hệ thống, hấp thụ khí ô nhiễm, loại tháp đĩa lỗ, không có ống chảy, chuyền. Dung môi ,hấp thụ là H2O

Thiết kế hệ thống hấp thụ khí nhiễm loại tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy chuyền Dung mơi hấp thụ H2O Hỗn hợp cần tách: NH3 – khơng khí Lưu lượng hỗn hợp khí: 8000Nm3/h Nồng độ cấu tử hỗn hợp đầu (%V): 10% Hiệu suất: 90% Tháp làm việc ở: 25 , 1at A Tổng quan NH3 I Tính chất vật lí: NH3 chất khí khơng màu, mùi khai xốc, nhẹ khơng khí (D=0,76g/l) Trong số khí, NH3 tan nhiều nước, 1l nước 20 hòa tan 800l NH3 Hiện tượng tan nhiều giải thích có tương tác NH3 H2O, chất có phân tử phân cực II Tính chất hóa học 1) Tính bazo Nhúng hai đũa thủy tinh vào hai bình đựng HCl NH3, sau đưa hai đầu đũa thủy tinh lại gần xuất khói trắng, hạt nhỏ tinh thể amoni clorua Chất tạo thành hai khí HCl NH3 hóa hợp với nhau: NH3 + HCl = NH4Cl 2) Tác dụng với O2 Đốt NH3 oxy, cháy với lửa màu vàng tươi: 4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O + Q 3) Tác dụng với khí Clor Dẫn NH3 vào bình Clor, hỗn hợp khí tự bốc cháy tạo lửa khói trắng: 2NH3 + Cl2 = 6HCl + N2 Khói trắng hạt nhỏ tinh thể NH4Cl tạo thành HCl sau sinh hóa hợp với NH3 4) Tính axit NH3 axit Li3N + 2NH3 = 3Li+ +3NH2III Điều chế 1) Từ thiên nhiên Trong khơng khí có lượng NH3 khơng đáng kể trình phân hủy động, thực vật NH3 tổng hợp từ N2 khơng khí với có mặt enzim nitrogenase Q trình trao đổi chất thể động vật sinh NH3, chuyển hóa thành Ure 2) Tổng hợp hóa học NH3 sản xuất cách chưng cất than tạo muối amoni sau đem tác dụng với vơi sống 2NH4Cl + 2CaO = CaCl2 + Ca(OH)2 + 2NH3 Trong công nghiệp, NH3 điều chế nhiều cách khác từ N2 H2, phản ứng phản ứng thuận nghịch nên phải có xúc tác điều kiện thích hợp để tăng hiệu suất N2 + 3H2 = 2NH3 III Ứng dụng -Làm phân bón -Sử dụng kĩ nghệ làm lạnh, kĩ nghệ điện tử -Sử dụng công nghệ hàn, chế tạo thức ăn khơ, y học,… IV Độc tính Khi hít phải tiếp xúc trực tiếp gây khó thở, ho, cổ họng rát, mắt, mơi mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế Ở nồng độ cao gây ngất, chí tử vong Nồng độ NH3 100mg/m3 gây kích thích đường hơ hấp rõ rệt, trị số giới hạn cho phép làm việc 1h với đầy đủ phương tiện phòng hộ 210-350mg/m3 B Sơ đồ cơng nghệ Chú thích: Bể chứa hỗn hợp khí đầu vào Quạt thổi khí Bể chứa nước Bơm Tháp hấp thụ Van xả dung dịch sau hấp thụ Bể chứa dung dịch sau hấp thụ C Thuyết minh sơ đồ công nghệ Hỗn hợp khí cần xử lý quạt thổi khí đưa vào đáy tháp, đường dẫn khí vào tháp có lắp van an tồn, van điều chỉnh để điều chỉnh lưu lượng phù hợp yêu cầu Nước từ bể chứa bơm ly tâm bơm lên đỉnh tháp Trên đường ống dẫn lỏng có van điều chỉnh ống dẫn khí Hỗn hợp khí sau xử lý lên nắp tháp qua cửa khí nắp Nước hấp thụ NH3 qua cửa tháo lỏng đáy tháp đưa đến bể chứa Dung dịch thải tiếp tục xử lí để đạt chuẩn trước thải mơi trường Tiến hành bật quạt thổi khí trước bật bơm nước, tạo mơi trường thống cho phòng ngăn khơng cho dung mơi tràn vào ống dẫn khí Sau ngừng làm việc, phải tắt bơm nước trước 30 giây sau tắt máy thổi khí D Tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy chuyền Tháp có cấu tạo hình trụ, bên đặt đĩa cách khoảng cách định Trong tháp, hai pha lỏng khí chuyển động ngược chiều nhau: khí từ lên, lỏng từ xuống Khí lỏng chảy qua lỗ đĩa, tháp khơng có tượng giảm chiều cao chất lỏng đĩa, tất bề mặt đĩa làm việc nên hiệu cao Trong năm gần đây, loại tháp sử dụng thường xuyên Đĩa cấu tạo ngăn phẳng, đĩa có nhiều lỗ tròn bố trí Lỗ có đường kính từ 2-8mm phụ thuộc vào chất lỏng Tiết diện tự đĩa lấy 10-30% diện tích đĩa, tùy thuộc vào chất lỏng (10%) hay bẩn (30%) Tháp làm việc theo chế độ thủy động: -Chế độ thấm ướt đĩa: Ở chế độ có vận tốc khí bé, nên khí lỏng qua lỗ Vì chúng tiếp xúc màng chất lỏng -Chế độ sủi bọt: Khi tăng vận tốc khí lên đến giới hạn đó, đĩa ngồi chất lỏng có bọt -Chế độ huyền phù: Khi tăng vận tốc khí lên nữa, chất lỏng đĩa khơng mà có bọt, lớp bọt xốy mạnh -Chế độ sóng: Vận tốc khí tăng đến giới hạn cao, xuất tia khí, gây chấn động, trở lực đĩa tăng nhanh Nếu tiếp tục tăng vận tốc khí, có tượng chất lỏng bị theo không chảy xuống đĩa đươc F Δp D E C B A w Quan hệ trở lực vận tốc khí tháp Các đoạn AB, CD, DE, EF ứng với chế độ thủy động nêu Trong thực tế, tháp làm việc tốt chế độ sủi bọt chế độ huyền phù (CD, DE) tốt khống chế gần điểm E *Ưu điểm: -Kết cấu đơn giản, trở lực tháp tương đối thấp, hiệu suất tách cao -Vệ sinh dễ dàng, lắp đặt tốn kim loại *Nhược điểm: -Tháp khơng làm việc với chất lỏng bẩn -Vận tốc khí lớn gây nên lơi học giọt lỏng từ mâm lên mâm trên, làm giảm biến đổi nồng độ tạo nên trình chuyển khối, làm giảm hiệu suất Phần 2: Tính tốn số liệu ban đầu Hỗn hợp đầu vào hỗn hợp khí nên tỉ lệ thể tích tỉ lệ phần mol: yđ=0,1(kmol NH3/kmol khí) ⇒Nồng độ phần mol tương đối: Yđ = = = 0,111(kmol NH3/kmol khí trơ) Hiệu suất trình hấp thụ 90% ⇒ = 0.9 ⇒ Yc = 0,1Yđ = 0,0111(kmol NH3/kmol khí trơ) yc = = = 0,010978(kmolNH3/kmol khí) ⇒ ytb = yd + yc 0,1 + 0, 010978 = = 0, 055489 2 ( kmolNH3/kmol khí) Lưu lượng hỗn hợp khí: Lưu lượng khí trơ: Gtrơ = =357,143.(1- 0,1)= 321,4287( Lượng NH3 hấp thụ: (kmolNH3/h) I Thiết lập đường cân Phương trình đường cân có dạng: mX + (1 − m) X Ycb= Với m = số cân pha, đó: Ψ: hệ số Henri(mmHg) P : áp suất hỗn hợp khí đầu vào (mmHg) Tra bảng IX.1( Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2, trang 139), ta có: ψ NH3 (25) = 0,00223.106 mmHg m= ⇒ Ψ 0, 00223.106 = = 2,934 P 760 mX + (1 − m) X ⇒ Ycb= 2,934 X 2,934 X = + (1 − 2,934) X − 1,934 X = II Phương trình cân vật liệu Phương trình cân vật liệu cho tháp hấp thụ Gtrơ(Yđ – Yc) = Gx(Xc – Xđ) Xét thiết diện tháp Gx = Gtro Yd − Yc Xc − Xd Gtrơ(Y – Yc) = Gx(X – Xđ) hay Do Xđ = nên pt trở thành: Gtrơ( Y- Yc) = Gx X Gx Gtro ⇒ Y= X+Yc Giả thiết Xc= Xcb,c Gtro Yd − Yc X cb,c − X d Lượng dung môi tối thiểu: Gx = (kmol/h) mX + (1 − m) X Từ phương trình đường cân Ycb= Y m − (1 − m)Y ⇒ Xcb= X cb, c = Yd m − (1 − m)Yd ⇒ 0,111 = 0, 035 2,934 − (1 − 2,934).0,111 = Gx = Gtro (kmolNH3/kmol nước) Yd − Yc 0,111 − 0, 0111 = 321, 4287 = 917, 449 X cb,c 0, 035 ⇒ (kmol/h) 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 x 917,449 = 1100,9988 (kmol/h) Gx 1100,9988 = = 3, 425 Gtro 321, 4287 ⇒ ⇒ Y = 3,425X+ 0,0111 ⇒ Yđ = 3,425Xc + 0,0111 Yd − 0, 0111 0,111 − 0, 0111 = = 0, 029 3, 425 3, 425 ⇒ Xc = (kmolNH3/kmolH2O) ⇒ xc = Xc 0, 029 = = 0, 0282 + X c + 0, 029 x + xc ⇒ xtb = d = 0, 0141 X 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 0.014 0.016 0.018 0.020 0.022 0.024 0.026 0.028 0.029 (kmolNH3/kmol dung dịch) Y=AX+B 0.01110 0.01795 0.02480 0.03165 0.03850 0.04535 0.05220 0.05905 0.06590 0.07275 0.07960 0.08645 0.09330 0.10015 0.10700 0.11100 Y*=f(X) 0.0000 0.00589 0.01183 0.01781 0.02384 0.02992 0.03604 0.04222 0.04844 0.05472 0.06104 0.06742 0.07384 0.08032 0.08686 0.09014 Đồ thị đường cân đường làm việc hệ trục tọa độ Yđ Yc Xc Phần 3: Thiết bị I Tính tốn đường kính tháp Đường kính thiết bị tính theo cơng thức: D= 4Vtb π 3600.ωtb (m) Với Vtb: Lưu lượng trung bình pha khí (m3/h) ωtb : Vận tốc trung bình pha khí (m/s) • Tính Vtb: Vtb = Vd + Vc (m3/h) Vd = Gy R.T P = 8000 0, 082.298 = 8727,143(m3 / h) 22, Với Vc = Vd (1 − yd η) = 8727,143(1 − 0,1.0,9) = 7941, 7( m3 / h) ⇒ Vtb = 8727,143 + 7941, = 8334, 4215( m3 / h) ωtb • Tính : Chế độ làm việc thích hợp tháp nằm giới hạn vận tốc khí giới hạn giới hạn Vận tốc bắt đầu chế độ sủi bọt gọi giới hạn dưới, xác định theo công thức: y =2,95.e-4x Vận tốc giới hạn tính theo công thức: y =10.e-4x 0,16 ω2 ρy ,tb  µ x ,tb  y=  ÷ g dtd Ftd ρx ,tb  µ n  G x =  x ,tb  G y ,tb  1/4  ÷ ÷   ρy ,tb   ρx ,tb 1/8  ÷ ÷  Ftd : mặt cắt tự do(thường chọn từ 20-30% mặt cắt tháp) dtd : đường kính tương đương lỗ(m) ρ : khối lượng riêng(kg/m3) µ x ,tb µn : độ nhớt trung bình pha lỏng(N.m2/s) : độ nhớt nước 20(N.m2/s) Gx ,tb Gy ,tb , : lưu lượng trung bình pha(kg/h) -Đối với pha lỏng: +) Tính khối lượng riêng trung bình: aNH3 − aNH = + ρx ,tb ρNH ρH 2O 10 L : Chiều dài ống dẫn (m) dtd : Đường kính tương đương ống (m) d td = d = V 5,52.10−3 = = 0, 059(m) 0, 785.ω 0, 785.2 Chọn d=0,07m Chuẩn số Re chất lỏng ống: Re = ω.dtd ρH 2O µ H 2O = 2.0, 07.997, 08 = 156194 >> 4000 0,8937.10−3 Chế độ chảy ống chế độ chảy xốy ⇒λ tính theo cơng thức:  6,81 0,9 ∆  = −2 log   ÷ + 3,  λ  Re  ε ∆= với ε dtd : độ nhám tương đối : độ nhám tuyệt đối (m) Tra bảng II.15- Sổ tay trình thiết bị tập 1, chọn loại ống thép không hàn, ⇒∆= ε =0,1.10-3 (m) ε 0,1.10−3 = = 1, 667.10 −3 dtd 0, 06 ⇒ λ = 0,154 ⇒ λ = 0, 024 Chọn L=10m ⇒ ∆Pm = λ L ρ.ω2 10 997, 08.22 = 0, 024 = 6837,12( N / m ) dtd 0, 07 23 ∆PH = ρ.g.H : Áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao khắc phục áp suất thủy tĩnh (N/m 2) +) H : Chiều cao nâng chất lỏng cột chất lỏng (m) Chọn H =6m ⇒ ∆PH = ρ.g.H = 997, 08.9,8.6 = 58628,304( N / m ) ∆Pc = ξ ρ.ω2 : Áp suất cần để khắc phục trở lực cục (N/m 2) +) ξ : Hệ số trở lực cục Đầu vào ống dẫn có lắp lưới chắn đan kim loại để loại bỏ chất rắn tồn dung mơi gây tắc ống ξ = 1+ ξc = + ξ0 α F0 = 0, FT Chọn F0 với :Tổng bề mặt lỗ lưới FT :Bề mặt cắt ngang ống, m2 ⇒ ξ0 = Re' = ω0 δtb ω0 δtb = ν µ/ρ với δtb δtb =đường kính trung bình dây đan lưới, chọn =0,5.10-3m ω0 =tốc độ trung bình khí qua lỗ lưới 24 ω0 = 10 ω = m/s ω0 δtb 5.5.10−3 ⇒ Re' = = = 2789,19 >> 400 µ / ρ 0,8937.10 −3 997, 08 ⇒α =1 ⇒ ξ = + ξ0 α = 1+ 3.1 = ξ Trên ống dẫn lắp van tiêu chuẩn, với d=60mm, =4,45 ξC Trở lực cục đầu ống từ bể chứa vào ống, ⇒ =0,5 Hệ số trở lực cục toàn đường ống = 4,45+4+0,5=8,95 ρ.ω2 997, 08.22 ⇒ ∆Pc = ξ = 8,95 = 17847, 732( N / m ) 2 ∆Pt +) ∆Pt : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực thiết bị, coi ∆Pk +) =0 ∆Pk = : Áp suất bổ sung cuối ống dẫn, coi ∆P = ∆Pđ + ∆Pm + ∆PH + ∆Pt + ∆Pk + ∆Pc Vậy = 1994,16 + 6837,12 + 58628,304 + 17847, 732 = 85307,316 (N/m2) ⇒ hm = ∆P 85307,316 = = 8, 73(m) ρ g 9,8.997, 08 Áp suất toàn phần bơm 25 H= p2 − p1 + H + hm = + 8, 73 + = 14, 73 ρ g (m) Vậy công suất yêu cầu trục bơm Q.ρ g H 5,52−3.997, 08.9,8.14, 73 N= = = 1, 27 1000.η 1000.0, 6256 kW Công suất động điện : N đc = N η tr η đc ( I -439 ) η tr : hiệu suất truyền động η đc : hiệu suất động điện η tr = 0,85 η đc = 0,9 Chọn ; ⇒ N đc = N 1, 27 = = 1, 66 ηtrđc.η 0,9.0,85 kW Ta chọn động có cơng suất N c đc = β N đc β = 1.5 Chọn ⇒ N c đc = β N đc = 1,5.1, 66 = 2, 49 kW Vậy ta chọn bơm có cơng suất : 2,5 kW II Tính tốn quạt thổi khí 26 Chọn quạt li tâm để vận chuyển khí quạt li tâm có nhiều ưu điểm -Gọn nhẹ , tốn vật liệu -Chế độ làm việc ổn định , tạo áp suất lớn N= Q.P 1000.η Công suất quạt: (kW) Với Q: Lưu lượng khí vào (kg/s) Q= Vy ,d ρy ,d ρy ,d = 3600  yd M NH3 + (1 − yd ).M kk  273 = 22, 4.T 22, 4.T M y ,d 273 (0,1.17 + 0,9.29).273 = 1,137( kg / m3 ) 22, 4.298 = Vy , d =8727,143(m3/h) ⇒ Vy ,d ρy ,d Q= 3600 = 8727,143.1,137 = 2, 756(kg / s) 3600 P: áp suất toàn phần quạt tạo P = ( P2 − P1 ) + ∆Ph + ∆Pd + ω2 ρ + ( ρ k − ρ ).g H ( N / m ) P2 − P1 P1 P2 Với , : Áp suất dư không gian đẩy, hút; =0 ∆Ph ∆Pd , : Áp suất mát đường ống hút, đẩy ρk : Khối lượng riêng khí mơi trường xung quanh ρk Tra bảng I.10-Sổ tay tập 1; ω : Vận tốc khí ống, chọn =1,177(kg/m3) ω =20m/s đường ống hút đẩy 27 H : Chiều cao đưa khí lên, chọn H =1,5m ∆Ph ∆Ph1 + ∆Ph • Tính = ∆Ph1 Trong : tổn thát áp suất ma sat ∆Ph : tổn thất áp suất trở lực cục ∆Ph1 = λ L ρ.ω2 dtd +) L: Chiều dài đường ống hút, chọn L=1,5m Vy , d d td = 0, 785.3600.ω Re = = 8727,143 = 0,37 ≈ 0, 4(m) 0,875.3600.20 ω.d td ρy ,d µ y ,d Chuẩn số Raynol: M y ,d µ y ,d = yd M NH3 µ NH3 + (1 − yd ).M kk 0,1.17 0, 9.29 = + = 1613461,538( N s / m ) −3 −3 µ kk 0, 0104.10 0, 018.10 −5 ⇒ µ y ,d = 1, 723.10 ( N s / m ) ⇒ Re = 20.0, 4.1,137 = 527304 > 4000 1, 723.10−5 ⇒ Khi hệ số ma sát tính theo công thức: Chế độ chảy rối  6,81 0,9 ∆  = −2 log   ÷ + 3,  λ  Re  Tra bảng II.15- Sổ tay trình thiết bị tập 1, chọn loại ống thép không hàn, ∆= ε dtd với ε =0,1.10-3 (m) 28 ⇒∆= ε 0,1.10−3 = = 2,5.10 −4 d td 0, ⇒ λ = 0,135 ⇒ λ = 0, 016 ⇒ ∆Ph1 = 0, 016 ∆Ph = ξ +) 1,5 1,137.202 = 13, 644( N / m ) 0, ρ.ω2 Trở lực cục gây khuỷu 45 độ, chọn a/b =1 Trên ống hút lắp van tiêu chuẩn với d=350mm ⇒ ξ1 ⇒ ξ2 =0,38 =5,5 ⇒ Σξ = 5,5 + 0,38 = 5,88 ⇒ ∆Ph = 5,88 1,137.202 = 1337,112( N / m2 ) 2 ⇒ ∆Ph = 13, 644 + 1337,112 = 1350, 756( N / m ) • ∆Pd = ∆Pd + ∆Pd Tính ⇒ ∆Pd = 18,192( N / m2 ) Tương tự, ta chọn L=2m; trở lực cục khuỷu 45 độ, a/b=1 ; ∆Pd = 86, 412( N / m ) ⇒ ∆Pd = 18,192 + 86,142 = 104,334( N / m ) 20 2.1,137 ⇒ P = + 1350, 756 + 104,334 + + (1,177 − 1,137).9,8.1,5 = 1683, 078( N / m ) 29 N= 2, 756.1683, 078 = 5,15(kW ) 1000.0,9 Cơng suất máy thổi khí: Chọn quạt có cơng suất 5,5kW Phần 4: Tính tốn khí Chọn vật liệu: Do thiết bị làm việc điều kiện áp suất thấp (P = at), nhiệt độ không cao ( t = 25 oC) nên ta chọn vật liệu dẻo, chịu nhiệt chịu ăn mòn nhẹ Đối với hỗn hợp khí NH 3- khơng khí, dung mơi H 2O, dựa vào bảng XII.21-Sổ tay trình thiết bị tập 2, ta chọn vật liệu thép cacbon CT Thân thiết bị cấu tạo từ thép lại thành hình trụ hàn ghép mối lại với yêu cầu: Mối hàn phải dễ quan sát Mối hàn phải kín Khơng khoan lỗ qua mối hàn Thiết bị gồm ba đoạn: thân, nắp đáy nối vơi mặt bích Do thiết bị có chiều cao H = 6,5 m nên thân thiết bị ghép từ đoạn thân, đoạn cao khoảng 2,2 m; chúng hàn ghép mối với Các chi tiết: a Chiều dày thân: Thân hình trụ làm việc chịu áp suất trong, chiều dày tính theo Dt Pt 2.[σ ].ϕ − Pt S= +C (m) 30 đó: Dt : đường kính tháp, Dt = 1,6 m ϕ: hệ số bền hàn thành trụ theo phương dọc C: hệ số bổ sung ăn mòn, bào mòn, dung sai chiều dày (m) Pt: áp suất thiết bị (N/m2) Tháp hàn dọc hàn tay hồ quang điện Đối với vật liệu thép cacbon CT 3, kiểu hàn ghép nối với Dt = 1,6 m > 700 mm nên ϕ = 0,95 Pt = Pmt + Ptt Với : Pmt: áp suất làm việc tháp = atm =101325,024 N/m2 Ptt: áp suất thuỷ tĩnh cột chất lỏng tháp Ptt = ρ.g H (N/m2) H: chiều cao tối đa cột chất lỏng,lấy tối đa H = m Khối lượng riêng chất lỏng = 997,08 kg/m3 ⇒ ⇒ Ptt = 9,8.997,08.6 = 58628,304 (N/m2) Pt = 101325,024 + 58628,304 = 159953,328 (N/m2) Xác định C: C = C1 + C2 + C3 Với vật liệu thép cacbon CT3 có : C1: bổ sung ăn mòn = mm = 0,001 m C2: bổ sung hao mòn ≈ C3: bổ sung dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày thép; C3 = 0,4.10-3 m Vậy C = C1+ C2 + C3 = 1,4.10-3 (m) 31 Theo bảng XIII.2-Sổ tay tập 2, thiết bị thuộc loại II, chi tiết, phận khơng bị đốt nóng hay cách ly với nguồn nóng nên hệ số điều chỉnh η = Theo bảng XIII.4-Sổ tay tập 2, ứng suất cho phép xác định theo giá trị nhỏ từ hai công thức sau: σk η nk σc η nc (N/m2) ; [σc ] = [σk ] = (N/m2) nk, nc: hệ số an toàn giới hạn bền, giới hạn chảy Theo bảng XIII.3-Sổ tay tập 2, thiết bị làm từ thép cacbon thường với nguyên lí cán, rèn dập nên n k = 2,6 ; nc = 1,5 σk, σc: ứng suất cho phép kéo, chảy Theo bảng XII.4-Sổ tay tập 2, ta chọn σk =380.106(N/m2) σc = 240.106(N/m2) ⇒ 380.106 2,6 240.106 1,5 = 146.106 (N/m2); [σc ] = [σk ] = = 160.106 (N/m2) Chọn [σk ] = 146.106 Vậy chiều dày thân thép là: 1,6.159953,328 2.146.106.0,95 − 159953,328 + 1,4.10-3 = 2,32.10-3 m S= lấy S = 4mm Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử (dùng nước) Áp suất thử tính tốn Po xác định Po = Pth + Ptt Pth: áp suất thuỷ lực Theo bảng XIII.5-Sổ tay tập 2, chọn Pth=1,5Pmt=1,5.101325,024=151987,536(N/m2) Ptt = 58628,304(N/m2) ⇒ Po = 151987,536+58628,304 = 210615,84 (N/m2) 32 Xác định ứng suất thân tháp theo áp suất thử tính tốn: [ Dt + (S − C )] Po 2( S − C ).ϕ 1, + (4.10−3 − 1, 4.10−3 )  210615,84 = 2(4.10−3 − 1, 4.10−3 ).0,95 σ= σc 1, = 68,33.106 < = 133,33.106 → thiết bị đảm bảo an tồn b Tính đáy nắp tháp: Chọn đáy nắp elip nối với thân thiết bị mặt bích, tâm có đục lỗ để thải khí lỏng sau hấp thụ Chọn loại thép loại với thân thép cacbon CT3 Nắp tháp: Chiều dày Sn nắp tháp xác định Sn = Dt P D t +C 3,8.[ σ k ] k ϕh − P 2.hb (m) hb Trong đó: :Chiều cao phần lồi đáy (m) hb = 0,25.Dt = 0,25.1,6=0,4 (m) ϕh ϕh :Hệ số bền mối hàn hướng tâm, =0,95 k :Hệ số không thứ nguyên d Dt k=1Với d: đường kính lớn lỗ khơng tăng cứng Chọn d=0,5m ⇒ 0,5 1, k=1- =0,6875 33 ⇒ Chiều dày nắp tháp Sn = Dt P D 1, 6.210615,84 1, t +C + 1, 4.10−3 3,8.[ σ k ] k ϕh − P 2.hb 3,8.146.10 0,6875.0,95 − 210615,84 2.0, = =3,26.10-3(m) Chọn chiều dày 6mm để đảm bảo an toàn độ bền cho nắp Kiểm tra ứng suất thiết bị theo áp suất thử [D σ= + 2.hb (S − c)] P0 7,6kϕhb (S − c) 1, + 2.0, 4(6.10 −3 − 1, 4.10 −3 )  210615,84 σc = 43,35.106 −3 −3 7, 6.0,9375.0,95.0, 4.(6.10 − 1, 4.10 ) 1, σ= < Vậy Sn=6mm phù hợp Các thông số nắp tháp : Dt = 1,6m Sn = 6mm Hb= 0,4m Chiều cao gờ: h = 25mm Tra bảng XIII.11-Sổ tay tập ta khối lượng nắp tháp là: m =137 kg Đáy tháp: Hoàn toàn tương tự nắp tháp ⇒ Chiều cao toàn tháp Htháp =Hlàm việc + Hđáy+nắp=4,65+2.(0,4+0,025)=5,5m c.Chọn mặt bích: 34 Dùng bích liền thép để nối thiết bị theo thông số tra từ bảng XIII.27-Sổ tay tập Chọn bích nối đáy - nắp với thân tháp Chọn bích nối phần thiết bị Py.10-6 (N/m2) Dt (mm) D(mm) Db(mm) D1(mm) Do(mm) 1600 1750 1700 1660 1613 0,3 Bu lông db(mm) z (cái) M24 40 h(mm) 35 Chọn bích liền kim loại đen kiểu để nối phận thiết bị với ống dẫn Tra bảng XIII.26-Sổ tay tập Với ống dẫn chất lỏng, Dy=70mm Ống PY.10-6 N/m Dy Kích thước nối Dn D D δ D1 db z mm 0,6 70 76 160 130 110 h Bu lông M12 mm 16 Với ống dẫn khí Dy=400mm Ống PY.10-6 N/m Dy Kích thước nối Dn D D δ D1 db mm 0,25 400 426 535 495 465 h Bu lông M20 z mm 16 22 d.Chọn chân đỡ: a Khối lượng toàn tháp: Khối lượng thân: Mthân = Vthân.ρCT Vthân: thể tích phần vỏ thân tháp; m3 35 π Dn2 − Dt2 H th Vthân = Dt = 1,6 m; Dn: đường kính ngồi = Dt + 2.S = 1,6 + 2.0,004 = 1,608(m) Hth: chiều cao thân tính từ bích nối đáy tới bích nối nắp =4,65m ⇒ ⇒ 1, 6082 − 1,62 3,14 .4, 65 Vthân = = 0,095 (m3) Mthân = 0,095.7850 = 745,75 (kg) Khối lượng đáy nắp tháp = 2.137 = 274 (kg) Khi có cố, nước bị điền đầy vào tháp Tuy nhiên lưu lượng nước bơm vào tháp khơng đáng kể, nên kịp phát khắc phục cố trước nước choáng đầy tháp Khối lượng dung môi làm việc tháp: π Mdung môi = Vlàm việc ρH2O = D2 1,62 H lv ρH 2O = π 4, 05.997, 08 = 8119, 23 4 (kg) Ta chọn đĩa thép CT3 dày 5mm Ftd = 0,2 ⇒ khối lượng đĩa là: o đ M = 0,8 Tháp có 10 đĩa Dt2 S π d ⇒ ρCT = 0,8 1, 62 0, 005 π 7850 = 63,13 (kg) Mđ =10.Mđo = 631,3 (kg) Khối lượng bổ sung gồm khối lượng bu lông, giằng… Chọn Mbs =200 kg Vậy khối lượng toàn tháp là: Mtháp = 745,75+ 274 + 631,3 + 200 + 8119,23 = 9970,28(kg) 36 Trọng lượng tương ứng tháp: P = Mtháp.g =9970,28.9,8 =97708,744(N) Lựa chọn chân đỡ: Chọn chân đỡ, chân đỡ chịu tải trọng là: G =P/4 = 97708,744 / = 24427=2,4.104 (N) Tra bảng số liệu XIII.35-Sổ tay tập 2, chon chân đỡ có thơng số sau: /G.10-4 L B B1 B2 h S l d mm (N) 2,5 H 250 180 215 290 350 Dt/A 1600/60 185 16 90 27 37