mình có bản vẽ autocad của tháp nhé.liên hệ để lấy ............................................................................................................................................................................
Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường ĐỒ ÁN MƠN HỌC THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên: Tạ Hương Thu Lớp: Công nghệ Môi trường K49 I Đầu đề thiết kế: Tính tốn thiết kế hệ thống hấp thụ khí II Các số liệu ban đầu: - Hỗn hợp khí cần tách: NH3 khơng khí - Dung môi: H20 10,500 Nm3 / h - Lưu lượng khí thải vào tháp: - Nồng độ khí thải vào tháp: 0.05 mol / mol - Hiệu suất hấp thụ: 0.95 - Nhiệt độ, áp suất lượng dung môi: Mô theo số điều kiện - Thiết bị hấp thụ loại: Tháp chóp III Nội dung đồ án: Mở đầu: Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ: a Đường kính b Chiều cao c Trở lực tháp Tính tốn hệ thống bơm dung mơi lên tháp hấp thụ Tính tốn máy nén khí (hoặc máy thổi khí) Tính tốn khí Kết luận Các vẽ: Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường a Sơ đồ dây chuyền hệ thống tháp hấp thụ (A3) b Bản vẽ cấu tạo tháp hấp thụ (A1) IV.Giáo viên hướng dẫn: ThS Trần Ngọc Tân KS Trần Phương Hà V Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 22/08/2007 VI Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/11/2007 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường MỤC LỤC I Mở đầu: Giới thiệu hệ thống thiết bị Sơ đồ hệ thống hấp thụ II Tính toán thiết kế tháp hấp thụ Điều kiện làm việc tháp Thiết lập phương trình đường cân Thiết lập phương trình đường làm việc Tính đường kính tháp Thiết kế địa chóp 12 Tính trở lực đĩa 15 Tính chiều cao tháp 15 Bảng mơ 20 Lựa chọn điều kiện thông số làm việc 20 III Thiết kế thiết bị phụ 25 Bơm chất lỏng 25 Máy nén khí 31 IV Tính tốn khí 39 Chọn vật liệu 39 Tính chiều dày thân tháp 39 Tính chiều dày đáy nắp thiết bị 41 Chọn mặt bích 42 Cửa nối ống dẫn với thiết bị 43 Chọn chân đỡ 44 V Kết luận 47 VI Tài liệu tham khảo 48 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường I MỞ ĐẦU: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THIẾT BỊ: Ơ nhiễm mơi trường vấn đề mang tính tồn cầu cấp bách Ở hầu hết quốc gia, phủ đầu tư nhiều, vốn công nghệ cho việc xử lý chất gây ô nhiễm môi trường Các quốc gia phát triển, khoa học công nghệ tiên tiến nhiễm mơi trường trở nên nghiêm trọng Ở Việt Nam, công nghiệp chưa phát triển mạnh mẽ, nhiều nguyên nhân chủ quan khách quan, môi trường nước ta ngày bị ô nhiễm Việc chặt phá rừng hoạt động nhà máy thải moi trường nhiều chất gây ô nhiễm Cũng nhiều nước khác giới nay, vấn đề xử lý chất gây ô nhiễm nước ta gặp nhiều khó khăn Ngun nhân nhiễm mơi trường chất thải từ nhà máy, khu công nghiệp hoạt động khác Một chất khí gây nhiễm mơi trường NH3 Cấu trúc phân tử NH3 Amoniac loại khí khơng màu có mùi khai hắc Tác hại chủ yếu làm viêm da đường hơ hấp Mùi amoniac nhận biết nồng độ – 10 ppm Ở nồng độ 150 – 200 ppm – gây khó chịu cay mắt Ở nồng độ 400 – 700 ppm – gây viêm mắt, mũi, tai họng cách nghiêm trọng Ở nồng độ > 2000 ppm – da bị bỏng, ngạt thở tử vong vòng vài phút Do vậy, cần xử lý để làm giảm thiểu tác hại NH môi trường người Một phương pháp xử lý NH khí thải sử dụng tháp hấp thụ để tách NH3 khỏi khơng khí dung mơi (thường nước) Trong đồ án này, em xin trình bày hệ thống tháp hấp thụ NH3 khơng khí Sinh viên thực Tạ Hương Thu Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HẤP THỤ: Chú thích: Bể chứa nước Bơm Van điều chỉnh lưu lượng lỏng Đồng hồ đo lưu lượng lỏng Máy nén khí Van điều chỉnh lưu lượng khí Đồng hồ đo lưu lượng khí Van xả lỏng sau hấp thụ Bể chứa 10 Tháp hấp thụ Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Thuyết minh dây chuyền: - Hỗn hợp khí cần xử lý NH3 khơng khí máy nén khí đưa vào đáy tháp, đường ống có lắp van điều chỉnh lưu lượng khí gắn vào ống trước vào tháp 10 đồng hồ đo lưu lượng chất lỏng - Nước từ bể bơm đưa lên tháp hấp thụ 10, đường ống đẩy nước qua van điều chỉnh lưu lượng đồng hồ đo lưu lượng Nước vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ xuống theo chiều cao tháp hấp thụ 10 Bơm đặt ngang với bể chứa để giảm chiều cao hút Trong tháp hấp thụ, nước khí NH3 tiếp xúc với đĩa tháp Quá trình hấp thụ diễn ra, NH nước tách khỏi hỗn hợp khí - Hỗn hợp khí sau xử lý lên đỉnh tháp lỗ nắp - Nước hấp thụ NH3 qua lỗ đáy, qua van xả lỏng sau hấp thụ vào bể chứa Sau nước tiến hành trung hồ Tuy nhiên khn khổ đồ án, ta khơng tính đến hệ thống Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường II TÍNH TỐN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ: Một số ký hiệu sử dụng: Xđ: nồng độ phần mol ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (kmol / kmol dung môi) Xc: nồng độ phần mol cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi (kmol / kmol dung môi) Yđ: nồng độ phần mol ban đầu cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (kmol / kmol khí trơ) Yc: nồng độ phần mol cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (kmol / kmol khí trơ) Gy: lượng hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ (kmol / h) Gx: lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ (kmol / h) Gtr: lượng khí trơ vào thiết bị hấp thụ (kmol / h) β : lượng dung môi / lượng dung môi tối thiểu Điều kiện làm việc tháp: T (0C) = 25 (0C) = 298 (0K) P = (atm) = 760 (mmHg) Nồng độ khí thải vào tháp (phần thể tích): yđ = 0.05 Hiệu suất hấp thụ: η = 95 (%) → yc = (1- η) * yđ = 0.005 * 0.005 = 0.0025 y Khi tính tốn hấp thụ thường dùng nồng độ mol tương đối: Y = − y → Yđ = 0.005 = 0.052632 (kmol / kmol khí trơ) − 0.005 Yc = 0.005 = 0.002506 (kmol / kmol khí trơ) − 0.005 (II.216) Nồng độ dung dịch lỏng vào tháp: xđ = hay Xđ = Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Lưu lượng khí thải vào tháp: Gy = 10,500 (Nm3/h) → Gy = 10,500 = 468.75 (kmol / h) 22.4 Lượng khí trơ: Gtr = Gy * (II.141) 1 = 468.75 * + 0.052632 = 445.3125 (kmol / h) 1+ Y d Thiết lập phương trình đường cân bằng: Theo định luật Henry: ycb = m * x (II.138) m* X Tính theo nồng độ phần mol tương đối: Ycb = + (1 − m) * X với m = Ψ số cân pha hay hệ số phân bố P Tra bảng IX.1 (II.139) ta có: ΨNH ( 25 C) (II.140) (II.138) = 0.00223*106 (mmHg) → m = 0.00223 *10 = 0.934211 1* 760 0.934211 * X → Ycb = + (1 − 0.934211) * X (kmol NH3 / kmol khí trơ) Thiết lập phương trình đường làm việc: Phương trình cân vật liệu cho đoạn thiết bị: Gtr * (Y – Yc) = Gx * (X – Xđ) (II.140) Xđ = 0: → Y= Gx Gx Gx * X + Yc * Xđ = * X + Yc (phương trình đường làm việc) Gtr Gtr Gtr Lượng dung môi tiêu tốn tối thiểu cần thiết để hấp thụ giả thiết nồng độ cuối dung môi đạt đến nồng độ cân bằng, tức Xc = X cbc, sau: Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Yd − Yc Gxmin = Gtr * X − X cbc d 0.934211 * X Y Ycb = + (1 − 0.934211) * X → Xcb = m − (1 − m) * Y có Yđ = 0.052632 (kmol / kmol khí trơ) → Xcbc = 0.052632 = 0.017336 (kmol / kmol dung môi) 0.934211 − (1 − 0.934211) * 0.052632 → Gxmin = 445.3125 * 0.052632 − 0.002506 0.017336 = 1287.594 (kmol / h) Lượng dung môi thực tế: Gx = β * Gxmin, với β = 1.2 ÷ chọn β = 1.2 → Gx = 1.2 * 1287.394 = 1545.113 (kmol / h) Thay vào phương trình đường làm việc ta có: Y= 445.3125 * X + 0.002506 = 3.469727 * X + 1545.113 0.002506 Tính đường kính tháp: D= *Vtb (m) π * 3600 * ωtb (II.181) với: Vtb: Lượng khí trung bình tháp (m3 / h) ωtb : Tốc độ khí trung bình tháp (m / s) a/ Lượng khí trung bình tháp: Vtb = Vd + Vc (m3 / h) (II.183) với: Vđ: Lưu lượng hỗn hợp đầu điều kiện làm việc (m3 / h) Vc: Lưu lượng khí thải khỏi tháp (m3 / h): Vc = Vtr * (1 + Yc ) (II.183) Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Vđ = G y * M ytb ρ ytb với: Mytb: Khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp khí (kg / kmol) ρ ytb : Khối lượng riêng trung bình pha khí (kg / m3) ρ ytb = M ytb * P R *T → Vđ= = M ytb * P * T0 22.4 * T * P0 G y * M ytb * 22.4 * T * P0 M ytb * P * T0 = G y * 22.4 * T * P0 P * T0 = 468.75 * 22.4 * 298 *1 1* 273 = 11461.54 (m3 / h) tương tự: Vtr = → Vc = Gtr * M ytb ρ ytb = Gtr * 22.4 * T * P0 P * T0 Gtr * 22.4 * T * P0 468.75 * 22.4 * 298 * (1+ Yc ) = * (1 - 0.002506) P * T0 1* 273 = 10915.75 (m3 / h) → Vtb = 11461 54 + 10915.75 Vd + Vc = = 11188.64 (m3 / h) 2 b/ Tốc độ khí trung bình tháp: ( ρ y * ω y )tb = 0.065 * ϕ [ σ ] * với: h * ρ xtb * ρ ytb (kg / m2.s) (II.184) ρ xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng (kg / m3) ρ ytb : Khối lượng riêng trung bình pha khí (kg / m3) h: khoảng cách đĩa (m), chọn theo đường kính tháp với D = 1.2 ÷ 1.8 (m), chọn h = 0.45 (m) (II.184) ϕ [ σ ]: Hệ số tính đến sức căng bề mặt: σ H O , 25o C = 72.8 (đyn / cm) (bảng I.242 _ I 301) → ϕ [ σ ] = 10 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường → (Hms)h = λh * Lh ω h * dh * g với: Lh: chiều dài ống hút, chọn Lh = 10 (m) dh: đường kính ống hút, dh = 0.45 (m) λh : hệ số ma sát đường ống hút: *> Reh: chuẩn số Reynold xác định theo công thức: Reh = ωh * d h * ρ hh µ hh (I.377) Đối với hỗn hợp khí: M NH µ hh = mtb * µ NH M hh (1 − mtb ) * M kk (I.85) + µ kk mtb: phần thể tích trung bình NH3: mtb = ytb = 0.0276 (kmol / kmol) Mhh: khối lượng mol hỗn hợp khí: Mhh = 28.664 (kg / kmol) µ NH , µ kk : độ nhớt NH3 khơng khí (N.s / m2) Ở 298 (0K) (atm): µ NH = 0.02 * 10-3 (N.s / m2) µ kk = 0.029 * 10-3 (N.s / m2) (tra toán đồ hình I.35 _I.117) (tại áp suất (atm) nhận thấy giá trị độ nhớt thay đổi không đáng kể) → µ hh = 0.0276 * → Reh = 28.664 17 (1 − 0.0276) * 29 = 2.88 * 10-5 (N.s / m2) + 0.02 *10 −3 0.029 *10 −3 ωh * d h * ρ hh 20 * 0.45 *1.1723 = = 366,344 > 4,000 µ hh 2.88 *10 −5 → Chất lỏng chế độ chảy xoáy *> ε : độ nhám tuyệt đối 36 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Môi trường Chọn ống hút ống đẩy làm thép mới, theo bảng II.15 (I.381) ta có: Ống thép dẫn khí nén: ε = 0.8 (mm) = * 10-4 (m) Giá trị chuẩn số Reynold bắt đầu xuất vùng nhám: d Ren, h = 220 * td ε 0.45 = 220 * −4 *10 (I.379) = 273,093 < Reh → chế độ chảy xốy khí ống hút thuộc vùng nhám: 1 λh = d td = 0.45 = 0.15 14 + * lg* ( ) 14 + * lg* ( ) *10 −4 ε → (Hms)h = λh * Lh ω h 10 20 * * = 0.15 * = 68 (m) dh * g 0.45 * 9.81 2 → p1 = pv - ω1 * ρ - Hmh * g * ρ = 98,100 - 20 *1.1723 - 68 * 9.81 * 1.1723 2 = 97,084 (N / m2) • Tính p2: (tương tự tính p1) Viết phương trình Becnuly cho mặt cắt (2 – 2) (2’ – 2’): p2 ω pr ω + = + r + H d + H md ρ * g 2* g ρ * g 2* g 2 pr = (atm) = 294,300 (N / m2) ω = ω r = 20 (m / s) Chiều cao đẩy: chọn Hđ = (m) Hmđ: tổn thất đường ống đẩy → p2 p = r + Hđ + Hmđ ρ*g ρ*g → p2 = pr + Hđ * ρ * g + Hmđ * g * ρ Tính Hmđ: Hmđ = (Hcb)đ + (Hms)đ: 37 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường + (Hms)đ = ∆p msd ρ*g ∆p msd : áp suất để khắc phục trở lực đường ống đẩy: ∆p msd = λ d * → (Hms)đ = λ d * Ld ρ d * ω d * dd 2 Ld ω d * dd * g với: Lđ: chiều dài ống đẩy, chọn Lđ = 10 (m) dh: đường kính ống đẩy, dđ = 0.26 (m) λh : hệ số ma sát đường ống đẩy: *> Ređ: chuẩn số Reynold xác định theo công thức: Ređ = ω d * d d * ρ hh µ hh µ hh = 2.88 * 10-5 (N.s / m2) (coi µ hh khơng đổi suốt đường ống dẫn khí) → Ređ = ω d * d d * ρ hh 20 * 0.26 * 1.1725 = = 211,701 > 10,000 µ hh 2.88 * 10 −5 → Chất lỏng chế độ chảy xoáy *> ε : độ nhám tuyệt đối Chọn ống hút ống đẩy làm thép mới, theo bảng II.15 (I.381) ta có: Ống thép dẫn khí nén: ε = 0.8 (mm) = * 10-4 (m) Giá trị chuẩn số Reynold bắt đầu xuất vùng nhám: d Ren, đ = 220 * td ε 0.26 = 220 * −4 * 10 = 147,330 < Ređ → chế độ chảy xốy khí ống hút thuộc vùng nhám: 38 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường 1 λd = 0.26 = 0.16 d td = 1.14 + * lg* ( * 10 −4 ) 1.14 + * lg* ( ε ) → (Hms)h = λ d * Ld ω d 10 20 * * = 0.16 * = 125.5 (m) dd * g 0.26 * 9.81 + (Hcb)đ: Trên ống đẩy có khuỷu ghép 900 khuỷu 450 tạo thành Do Ređ = 211,701 > 200,000 nên theo N029 (I.494) ta có ξ = 0.32 → ( ∆ Pcb)đ = ξ * ρ d *ϖ d → (Hcb)đ = = 0.32 * 1.1725 * 20 = 75.04 (N / m2) (∆pcb ) d 75.04 = = 6.5 (m) ρd * g 1.1725 * 9.81 → Hmđ = 125.5 + 6.5 = 132 (m) → p2=pr + Hđ* ρ * g + Hmđ*g* ρ =294,300 + 20 * 1.1725 + 132*9.81*1.1725 = 296,053 (N / m2) → L = Lđn = p1 * v1 * ln p2 296,053 = 97,084 * 0.85 * ln = 92,008 (J / kg) p1 97,084 Năng suất máy nén: Q = G y * M ytb 3600 → Công suất máy nén:N = = 468.75 * 28.664 = 3.73 (kg / s) 3600 Q*L 3.73 * 92,008 = = 343 (kW) 1000 1000 b/ Cơng thực tế máy nén có làm khí: N lt Ntt = η dn (I.466) η dn : hiệu suất đẳng nhiệt máy nén, η dn = 0.65 ÷ 0.75 → chọn η dn = 0.7 39 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường → Ntt = 343 = 490 (kW) 0.7 c/ Công suất trục máy nén: N tt Nhd = η ck (I.466) η ck : hiệu suất khí máy nén Đối với máy nén ly tâm, η ck = 0.96 ÷ 0.98 → chọn η ck = 0.96 → Nhd = 490 = 510 (kW) 0.96 d/ Công suất động điện: N hd Nđc = β * η *η tr dc (I.466) β : hệ số dự trữ công suất, β = 1.1 ÷ 1.5 → chọn β = 1.2 ηtr : hiệu suất truyền động, ηtr = 0.96 ÷ 0.99 → chọn ηtr = 0.96 η dc : hiệu suất động điện → chọn η dc = 0.95 → Nđc = 1.2 * 510 = 671 (kW) 0.96 * 0.95 Vậy chọn máy nén có cơng suất: 700 (kW) 40 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường IV TÍNH TỐN CƠ KHÍ: Chọn vật liệu: Với đặc tính khí có tính bazơ nên chọn vật liệu bền, theo bảng II.21 (II.323) ta chọn vật liệu thép CT3 Đặc tính kỹ thuật thép CT3: (bảng II.4 _ I.309) - Có giới hạn bền kéo: σ k = 380 * 106 (N / m2) - Có giới hạn chảy: σ ch = 240 * 106 (N / m2) - Khối lượng riêng: ρ CT = 7,850 (kg / m3) Tính chiều dày thân tháp: - Thân tháp hình trụ cao 5.2 (m), đường kính 1.1 (m) bố trí gồm nhiều đoạn ghép lại với bích nối Mỗi đoạn tháp từ thép hàn hồ quang theo kiểu giáp nối bên, có hệ số bền mối hàn: ϕ = 0.95 (II.362) - Chiều dày thân tháp: Dt * p S = *[σ ] *ϕ − p + C (m) (II.360) + Dt: đường kính tháp: Dt = 1.1 (m) + C: hệ số bổ sung (II.363) C = C1 + C2 + C3 C1: hệ số bổ sung ăn mòn thép CT3: C1 = (mm / năm) (chọn thời gian 15 năm) C2: hệ số bổ sung bào mòn hạt rắn: C2 = C3: hệ số bổ sung dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày thép: Tra bảng XIII.9 (II.364): chọn C3 = 0.6 (mm) → C = + 0.6 = 1.6 (mm) + [σ ] : ứng suất thép (II.355) 41 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Ứng suất thép kéo: [σ k ] = Ứng suất thép nóng chảy: σ tk *η (N / m2) nb [σ ch ] = σ tc *η (N / m2) nc η : hệ số điều chỉnh, thiết bị loại II, điều kiện sản xuất: chi tiết, phận khơng bị đốt nóng: η = 1.0 (tra bảng XIII.2 _ I.356) nb, nc: hệ số an toàn theo giới hạn bền, giới hạn chảy Tra bảng XIII.3 (I.365): với thép cacbon thường cán: nk = 2.6; nc = 1.5 → [σ k ] = 380 *106 = 146.2 * 106 (N / m2) 2.6 [σ ch ] = 240 *10 = 160 * 106 (N / m2) 1.5 Để đảm bảo an toàn sản xuất, ta chọn ứng suất nhỏ hơn: [σ k ] = 146.2 * 106 (N / m2) + p: áp suất tác dụng lên thiết bị: p = plv + ptt Áp suất làm việc tháp: plv = 294,300 (N / m2) Áp suất thuỷ tĩnh: ptt = ∆pH = ρ * g * H = 55,805 (N / m2) → p = 294,300 + 55,805 = 350,105 (N / m2) → Chiều dày tháp: Dt * p 1.1* 294,300 S = *[σ ] *ϕ − p + C = *146.2 *106 * 0.95 − 294,300 + 1.6 *10 −3 = 2.77 * 10-3 (m) → chọn S = 0.003 (m) = (mm) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực (II.366) σ < σc 1.2 với: σ = [ Dt + ( S − C )] * p0 * ( S − C ) *ϕ 42 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Môi trường p0 = pth + ptt pth: áp suất thử thuỷ lực: pth = 1.5 * p = 1.5 * 350,105 = 525,157.5 (N / m2) → p0 = 525,157.5 + 55,805 = 580,962.5 (N / m2) → σ = [1.1 + (0.003 − 0.0016)] * 98100 * (0.003 − 0.0016) * 0.95 = 40 * 106 (N / m2) σc 160 *10 = = 133 * 106 (N / m2) > 40 * 106 (N / m2) = σ (thoả mãn) 1.2 1.2 Tính chiều dày đáy nắp thiết bị: Chọn đáy nắp thiết bị hình elip, làm việc chịu áp suất trong: s hb h dt D *p D t t S = 3.8 * [σ ] * k *ϕ − p * * h + C (m) k h b (II.385) Theo hình XIII.11 (I.381): quan hệ kích thước đáy elip: hb = 0.25 * Dt = 0.25 * 1.1 = 0.275 (m) → chọn hb = 0.25 (m) (thoả mãn điều kiện không bé 0.2 * Dt = 0.2 * 1.1 = 0.22 (m)) 43 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường k: hệ số không thứ nguyên, xác định sau: d k = 1− D (II.385) t với: d: đường kính lớn lỗ khơng tăng cứng, chọn d = 0.3 (m) → k = 1− 0.3 = 0.73 1.1 → Snắp, đáy = 1.1* 294,300 1.1 * + 1.6 *10 −3 = * 10-3 (m) 3.8 *146.2 *10 * 0.95 − 294,300 * 0.25 → S – C = 0.0014 (m) < 0.01 (m) → C = 0.0016 + 0.002 = 0.0036 (m) (tăng 2mm) → Snắp, đáy = 0.005 (m) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực: (II.386) σ = σ = [D ] + * hb * ( S − C ) * p0 σ < ch (N / m2) 7.6 * k * ϕ h * hb * ( S − C ) 1.2 t [1.1 ] + * 0.25 * (0.005 − 0.0036) * 98100 σ = 64 * 106 < ch (N / m2) (thoả mãn) 7.6 * 0.73 * 0.95 * 0.25 * (0.005 − 0.0036) 1.2 Chọn mặt bích: Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Chọn bích liền thép kiểu I để nối nắp, đáy … Tra bảng XIII.27 (I.421): Py*10-6 Dt D Db D1 D0 Bulong db N / m2 0.1 mm 1100 1240 1190 1160 1113 M20 h Z mm 28 22 Chiều cao thân tháp gồm 10 đĩa, khoảng cách đĩa 0.4m 44 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường → Bố trí đĩa cặp bích bích nối đắp, đáy với thân → Tổng cộng có cặp bích Cách lắp: chỗ có bích, đĩa bắt chặt bulong với bích D Db D1 h db D0 Dt Cửa nối ống dẫn với thiết bị: Ống dẫn thường nối với thiết bị mối ghép tháo không tháo Đối với mối ghép tháo được, người ta làm đoạn ống nối, đoạn ống ngắn có mặt bích hay ren để nối với ống dẫn Loại có mặt bích thường dùng với ống có D > 10 (mm) Theo bảng XIII.32 (II.434): kích thước chiều dài đoạn nối ống với đường kính ống dẫn lỏng máy bơm: d = 0.04 (m) có l = 0.100 (m) đường kính ống dẫn khí máy nén khí: d = 0.26 (m) có l = 0.09 (m) Theo bảng XIII.33 (II.435): Thiết bị thép Cacbon py*10-6 Ống Dy Dn N/ m2 l Dy bích A mm 45 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Môi trường 0.6 150 159 106 200 Theo bảng XIII.26 (II.409): Bích liền nối thiết bị với ống dẫn: Py*10-6 Dt D Db D1 D0 Bulong db N / m2 mm h Z mm 0.6 bích A 200 219 290 255 232 M16 22 bích B 150 159 260 255 202 M16 20 Chọn chân đỡ: Ta chọn loại chân đỡ thiết bị thẳng đứng a/ Khối lượng tồn tháp: • Khối lượng thân tháp: Mthân = Vthân * ρCT Vthân: thể tích vỏ tháp: Vthân = π * Dn − Dt * H than H thân: chiều cao thân tháp: Hthân = 5.4 (m) Dn = Dt + * S = 1.1 + * 0.003 = 1.106 (m) 2 → Vthân = π * 1.106 − 1.1 * 5.4 = 0.056 (m3) → Mthân = 0.056 * 7850 = 439.6 (kg) • Khối lượng đáy nắp: Theo bảng XIII.11 (II.384) ta có: với S = 5(mm) h = 25 (mm) = 0.025 (m) → Bề mặt F = 1.4 (m2) (bảng XIII.10._II.382) 46 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường Mđáy = Mnắp = F * S * ρ = 1.4 * 0.005 * 7850 = 54.95 (kg) → M(đáy+nắp) = * 54.95 = 109.9 (kg) • Khối lượng nước: Khi có cố, tắc đĩa đó, nước điền đầy vào tháp Khối lượng nước: M H 2O = ρ H 2O *VH 2O VH 2O : thể tích nước điền đầy tháp: V H 2O = π * Dt * H H: chiều cao tháp, tính đáy nắp: hđáy = hnắp = hb + h = 0.25 + 0.025 = 0.275 (m) → H = 5.2 + * 0.275 = 5.75 (m) → V H 2O = π * 1.1 * 5.75 = 5.5 (m3) → M H 2O = 998 * 5.5 = 5,489 (kg) • Khối lượng đĩa: Đĩa dày δ = 0.005 (m) thép CT3 → Mđĩa = π * 1.1 * 0.005 * 7850 = 37.3 (kg) Tháp có 10 đĩa: Mđ = 10 * 37.3 = 373 (kg) • Khối lượng bích: Số lượng bích nối đĩa nắp, đáy: cặp = bích Mbích: * π * 1.19 − 1.16 Db − D1 * 0.022 * 7850 = 76.5 (kg) * h * ρ = 8* π * 4 2 • Khối lượng bổ sung (chóp, bulong, giằng): chọn Mbs = 100 (kg) 47 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường → Mtháp = 439.6 + 109.9 + 5,489 + 373 + 76.5 + 100 = 6588 (kg) Trọng lượng tương ứng tháp: N = Mtháp * g = 6588 * 9.81 = 64,628.28 (N) b/ Chọn chân đỡ: Chọn chân đỡ, chân đỡ chịu lực là: N0 = N 64,628.28 = = 10,771 (N) 6 t heo đá y t hiÕt bÞ r b1 s s h Tr c t hiÕt bÞ b d s l a l Tra bảng XIII.35 (II.437) ta có: Tải cho phépL chân G*10-4 B B1 B2 N 1.0 H h s l d 160 14 75 23 mm 210 150 180 245 48 300 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường V KẾT LUẬN: Trên kết tính tốn thiết kế tháp chóp hấp thụ NH3 hỗn hợp NH3 – khơng khí dùng dung mơi H20 mà em nghiên cứu, tìm hiểu Sau học kỳ làm việc với giúp đỡ thầy cô, đặc biệt ThS Trần Ngọc Tân KS Trần Phương Hà, em hoàn thành nhiệm vụ Dù cố gắng, lần đầu làm cơng việc thiết kế, chưa có đủ vốn kiến thức kinh nghiệm thực tế, nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Em mong nhận đóng góp ý kiến giúp đỡ thầy cô để em rút học bổ ích Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Tạ Hương Thu 49 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường VI TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất - Tập I Các tác giả NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất - Tập II Các tác giả NXB Khoa học kỹ thuật, 2006 Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hoá học - Tập II Đỗ Văn Đài Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, 2000 Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm Tập II Nguyễn Bin NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Основные процессы и аппараты химической технологии Плановский А.Н Химия, 1972 50 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường ... Trong đồ án này, em xin trình bày hệ thống tháp hấp thụ NH3 khơng khí Sinh viên thực Tạ Hương Thu Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các q trình thiết bị Cơng nghệ... lỏng sau hấp thụ Bể chứa 10 Tháp hấp thụ Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Môi trường Đồ án môn học: Các trình thiết bị Cơng nghệ Mơi trường Thuyết minh dây chuyền: - Hỗn hợp khí cần xử lý... khe rãnh chóp (m) 15 Tạ Hương Thu Lớp CNMT - K49 - Viện KH&CN Mơi trường Đồ án mơn học: Các q trình thiết bị Công nghệ Môi trường Trở lực lớp chất lỏng đĩa (trở lực thu tĩnh): ∆Pt = ρ b * g *