Đang tải... (xem toàn văn)
mình có bản vẽ autocad của tháp nhé.liên hệ để lấy ............................................................................................................................................................................
Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, khái niệm “ ô nhiễm môi trường ” nhắc đến cách thường xuyên phương tiện thông tin đại chúng, hội thảo, hội nghị…Người ta dần quan tâm đến môi trường thờ trước trạng môi trường ngày xuống dốc nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh tồn họ Môi trường công nghiệp – nơi mà hoạt động người diễn cách mãnh liệt tạo cải phục vụ cho xã hội loài người – ngày ô nhiễm trầm trọng gây q trình hoạt động Thực tế đòi hỏi phải quan tâm đầu tư vào việc quản lý, kiểm sốt q trình sản xuất để giảm thiểu, hạn chế ô nhiễm môi trường hoạt động sản xuất gây Bên cạnh đó, cơng việc quan trọng là, nghiên cứu để tìm biện phá, cơng nghệ nhằm xử lý chất gây ô nhiễm, độc hại với môi trường sống Bởi thực tế không tránh khỏi tất hoạt động sống người chung mà đặc biệt hoạt động cơng nghiệp ln tạo chất thải Những chất thải ngun nhân làm nhiễm mơi trường chúng ta.Thực tế cho thấy rằng, nước phát triển, khoa học công nghệ tiên tiến nhiễm mơi trường trở nên nghiêm trọng Nền công nghiệp Việt Nam chưa phát triển mạnh mẽ nhiều nguyên nhân khác mà ô nhiễm hoạt động sản xuất công nghiệp vấn đề cần quan tâm, đặc biệt ô nhiễm môi trường nước Không riêng Việt Nam mà vấn đề xử lý chất thải gây nhiễm khó khăn nhiều nước giới Một chất gây nhiễm phổ biến đòi hỏi phải có biện pháp, cơng nghệ để xử lý khí NH3 NH3 thải từ hệ thống thiết bị làm sạch, nhà máy hoá chất sản xuất phân đạm, sản xuất HNO3, chất sinh hàn, sản xuất sợi, chất dẻo, chất tẩy rửa… Ở điều kiện bình thường, NH3 chất khí khơng màu, nhẹ, mùi khai, xốc, gây cảm giác khó chịu NH3 gây viêm đường hơ hấp cho người động vật; gây loét giác mạc, quản khí quản Thực vật bị nhiễm độc NH3 nồng độ cao làm bị trắng bạch, làm đốm hoa, làm giảm rễ cây, thân vây bị lùn, giảm tỷ lệ hạt giống nảy mầm Trong nước, NH3 dễ hồ tan thành NH4OH gây Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án môn học Thiết kế tháp đĩa chóp nhiễm độc cá sinh vật thuỷ sinh NH3 có khả tạo thành sol khí bụi lơ lửng có tác dụng hấp thụ khuyếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm độ suốt khí Trong khơng khí NH3 kết hợp với O2 tác dụng ánh sáng mặt trời tạo NOx tác nhân làm thủng tầng ozon, gây tượng hiệu ứng nhà kính, mưa axit Với mục đích thu hồi xử lý NH để làm giảm tác hại mơi trường người Đồng thời tận dụng ưu điểm NH3 số ngành công nghệ sản xuất, việc thiết kế hệ thống thiết bị hấp thụ NH3 cần thiết Hấp thụ trình hút khí chất lỏng, khí hấp thụ gọi chất bị hấp thụ, chất lỏng dùng để hút khí gọi chất hấp thụ (dung mơi), khí khơng bị hấp thụ gọi khí trơ Bản chất q trình hấp thụ khí hồ tan vào lỏng tạo thành hỗn hợp hai cấu tử gồm hai thành phần hai pha Hệ thống theo định luật cân pha ( = 2, k = 2, → C = 2-2+2 = 2) coi hỗn hợp lỏng có hai thành phần Cân pha xác định P, T, C Nếu T = const độ hồ tan khí phụ thuộc vào P theo định luật Henry: ycb = m.x + Với khí lý tưởng, m = const → quan hệ ycb = f(x) đường thẳng + Với khí thực, m phụ thuộc vào x → đường cân đường cong Hệ số cân m = /P : Hệ số Henry, có thứ nguyên P Trước bắt tay vào việc thiết kế thiết bị hay hệ thống hấp thụ ta cần xét qua yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp thụ sau: * Lượng dung mơi: Theo phương trình chuyển khối, lượng khí bị hấp thụ tính theo cơng thức: A1 A2 A3 G = ky.F.Ytb A4 Trong điều kiện định, G lượng khơng đổi coi ky khơng đổi Do bề mặt tiếp xúc F thay đổi tương ứng với thay đổi Ytb cho B F.Ytb không đổi Yc Từ đồ thị suy Xđ , Yđ , Yc cố Xđ định nồng độ cuối dung Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp mơi định động lực trung bình Ytb , tức điểm cuối đường làm việc AB (điểm dịch chuyển từ A1 → A4) Đường làm việc BA4 cắt đường cân bằng, lúc Ytb nhỏ Đường AB gần song song với trục tung nên Ytb lớn Vì F.Ytb khơng đổi nên ứng với BA4 có F lớn nhất, ứng với BA1 có F bé Tương tự A4 có Xc lớn A1 có Xc bé Dựa vào phương trình nồng độ làm việc Y = A.X + B Gx Gx với: A = tang = G ; B = Yc - G tr tr Suy ứng với BA4 có A4 = Gx/Gtr bé (lượng dung môi bé nhất), ứng với BA1 A = Gx/Gtr lớn nên lượng dung môi cần thiết lớn Gtr khơng đổi Do đó, chọn lượng dung mơi nhất, ta thu Xc lớn thiết bị phải lớn (rất cao), ngược lại, chọn lượng dung mơi lớn thiết bị bé dung dịch thu lại lỗng Xc bé Vậy nên, chọn điều kiện làm việc ta phải dựa vào tiêu kinh tế, kỹ thuật t3 t2 Y t1 A P3 Y A B B P2 P1 t1 < t2 < t3 X P1 > P2 > P3 X * Nhiệt độ áp suất: Nhiệt độ T áp suất P hai yếu tố ảnh hưởng quan trọng lên trình hấp thụ, mà chủ yếu ảnh hưởng lên trạng thái cân động lực trình Từ phương trình Henry ta thấy, nhiệt độ tăng hệ số Henry tăng nên đường cân dịch chuyển trục tung Suy ra, Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp đường làm việc AB khơng đổi Ytb giảm, cường độ chuyển khối giảm theo Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ, ví dụ đến ts khơng Ytb giảm mà q trình khơng thực được(vì đường cân đường việc cắt nhau, nên đạt nồng độ cuối Xc) Đó ảnh hưởng xấu việc tăng nhiệt độ Tuy nhiên T tăng độ nhớt dung mơi giảm nên vận tốc khí tăng, cường độ chuyển khối tăng theo Trong trường hợp tăng áp suất, ta thấy hệ số cân m giảm nên đường cân dịch chuyển dần trục hồnh Ytb tăng lên, trình chuyển khối tốt Nhưng tăng P T tăng, điều gây ảnh hưởng xấu đến trình hấp thụ Mặt khác, P tăng gây khó khăn mặt thiết bị Do vậy, trình hấp thụ thực áp suất cao khí khó hồ tan Các loại tháp hấp thụ: - Thiết bị loại bề mặt: đơn giản, bề mặt tiếp xúc bé nên dùng chất khí dễ hồ tan lỏng - Thiét bị loại màng: Có loại ống, loại - Thiết bị loại phun: không phù hợp với khí khó hồ tan - Thiết bị loại đệm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao khó làm ướt đệm - Thiết bị loại đĩa gồm: + Tháp đĩa có ống chảy truyền: đĩa chóp, đĩa lỗ (lưới), đĩa suppat, đĩa sóng chữ S + Tháp đĩa khơng có ống chảy truyền Trong giới hạn này, theo yêu cầu thiết kế hệ thống hấp thụ loại đĩa chóp Tháp đĩa chóp tháp gồm nhiều đĩa, đĩa có nhiều chóp có gắn ống chảy truyền để vận chuyển chất lỏng từ đĩa xuống đĩa khác Số ống chảy truyền phụ thuộc vào kích thước tháp lưu lượng lỏng Ống chảy truyền bố trí theo nhiều cách Khí từ lên qua ống vào chóp, qua khe chóp để tiếp xúc với chất lỏng đĩa Chóp có cấu tạo dạng tròn dạng hình dài Thân chóp có rãnh tròn chữ nhật, tam giác để khí qua Hình dáng rãnh chóp khơng ảnh hưởng nhiều đến q trình chuyển khối Chóp lắp vào đĩa nhiều cách Hiểu trình phụ thuộc nhiều vào vận tốc khí Nếu vận tốc khí bé khả sục khí kém, vận tốc lớn làm bắn chất lỏng chất lỏng theo khí Hiện tượng bắn chất lỏng tất nhiên phụ thuộc vào nhiều yêu tố khác, khoảng cách Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp đĩa, khoảng cách chóp, khối lượng riêng, cấu tạo kích thước chóp, ống chảy truyền * Thuyết minh dây chuyền: - Hỗn hợp khí cần xử lý NH3 – khơng khí 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 - Khí NH3 sau xử lý lên nắp tháp ngồi qua cửa khí nắp - Nước hấp thụ NH3 qua cửa tháo lỏng đáy tháp đưa đến hệ thống nhả hấp thụ Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp I Tra tính số liệu: * Lập phương trình đường cân bằng: Theo định luật Henry: ycb = mx, Chuyển sang nồng độ phần mol tương đối ta được: mX Y = (1 m) X Hệ số cân bằng: m = /P, (NH3, 25oC) = 0,00223 106 mmHg [ IV – 139 ], P = at = 760 mmHg 0, 00223.106 →m= 760 = 2,934 Vậy phương trình đường cân là: 2,934 X Y = 1,934 X Lưu lượng khí thải vào tháp 15000 m3/h, Coi hỗn hợp khí vào tháp khí lý tưởng nên tuân theo phương trình trạng thái: PV = nRT, điều kiện tiêu chuẩn ta có PoVo = nRTo POVO T → V = PT O đổi sang đơn vị kmol/h được: Gyđ = n = 0,968.15000 PV = 0, 082.298 = 669.64 RT (kmol/h) Nồng độ khí thải vào tháp yđ = % = 0,06 (kmol/kmol hỗn hợp khí)→ Nồng độ mol tương đối yd Yđ = y d 0, 06 = 0, 06 = 0,0638 (kmol/kmol khí trơ) Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp Lượng khí trơ tính theo công thức: Gtr = Gyđ(1 - yđ) = 669.64(1 – 0,06) = 629,46 (kmol/h) Nồng độ cuối khí khỏi tháp là: Yc = Yđ(1 - ) = 0,0638(1 – 0,83) = 0,010846 (kmol/kmol khí trơ) Lượng NH3 hấp thụ là: G(NH3) = (Gyđ – Gtr) = 0,83.(669,64 – 629,46) = 33,3494 (kmol/h) Từ phương trình đường cân ta xác định nồng độ cuối dung môi đạt đến cân (ứng với nồng độ đầu khí) là: 2,934.X cb = (1 – 1,934.Xcb) 0,0638 SAI → Xcb = 1,331.10-3 (kmol/kmol khí trơ) Lượng dung môi tối thiểu tiêu tốn: Gx = Gtr (Yd Yc ) = X cb X d 629, 46.(0, 0638 0, 010846) 1,331.103 = 25043,3144 (kmol/h) Lượng dung môi tiêu tốn: Gx = .Gx , = 1,3 ÷ 1,5, chọn = 1,3 → Gxđ= 1,3 25043,3144 = 32556,0874 (kmol/h) Phương trình cân vật liêu viết cho toàn tháp: Gtr(Yđ – Yc) = Gx(Xc- Xđ) = Gx Xc Suy nồng độ cuối khí pha lỏng: Xc = Gtr (Yd Yc ) Gx = 629, 46(0, 0638 0, 010846) 32556,0874 = 1,0238.10-3 (kmol/kmol khí trơ) * Lập phương trình đường nồng độ làm việc trình hấp thụ: Phương trình cân vật liệu viết cho đoạn tháp mặt cắt lên đỉnh tháp: Gtr(Y – Yc) = Gx(X - Xđ) , Xa = Gx → Y = G X + Yc , thay giá trị vào ta phương trình đường tr làm việc: Y = 51,7207.X + 0,010846 (kmol/kmol khí trơ) Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp * Khối lượng riêng trung bình (kg/m3): Đối với pha khí: ytb= y tb M NH (1 ytb ) M kk ) 273.P 22,4.T ytb = 0,0301; P = at = 0,968 atm Thay vào ta được: 0,0301.17 (1 0,0301)29).273.0,968 ytb = = 1,1337 (kg/m3) 22,4.298 Đối với pha lỏng: = xtb atb1 xtb1 + - atb1 xtb2 Với: xtb1 , xtb2 : khối lượng riêng trung bình NH3 H2O lấy theo nhiệt độ trung bình Ở điều kiện P = at, t = 250C ta có: NH3 = 620 kg/m3, H2O = 997,08 kg/m3 atb1 : phần khối lượng NH3 pha lỏng tính theo cơng thức: atb1 = aNH3 = = xtb MNH3 xtb MNH3 + (1 – xtb) MH2O 0,4020.10-2 17 0,4020.10-2 17 + (1 - 0,4020.10-2).18 = 3,7975 10-2 Suy ra: 3,7975.102 1 3,7975.102 = 1,0260.103 xtb 620 997,08 xtb = 974,5712 kg/m3) * Khối lượng mol trung bình: Đối với pha khí: Mytb = ytbMNH3 + (1 – ytb)Mkk ytb: nồng độ phần mol trung bình NH3 pha khí (kmol/kmol) Có YNH3 = Y� Yc 0,0638 0,010846 = 0,037323 2 Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp Nồng độ phần mol NH3 hỗn hợp khí là: Y 0,037323 yNH NH = 0,036 1 YNH 1 0,37323 3 Mytb = 0,037323.17 + (1 – 0,037323).29 = 28,5521 (kg/kmol) Đối với pha lỏng: Mxtb = xtbMNH3 + (1 – xtb)MH2O xtb : nồng độ phần mol trung bình NH3 pha lỏng (kmol/kmol) Có XNH X� Xc 1,0238.103 = 0, 5119.10-3(kmol NH3/kmol H2O) 2 xtb X NH 1 X NH =5,1164 10-4→ Mx tb=5,1164.10-4.17+(1 – 5,116410-4 ) 18 = 17,999 (kg/kmol) * Lưu lượng trung bình: Đối với pha khí: V Vc Vtb � = (m3/h) Vđ = n�RT P , nđ = Gyđ = 669,64 (kmol/h), R = 0,082 , T = 298, P = at = 0,968 atm → Vđ = 16904 (m3/h) Vc = (1 + Yc) Vtr (m3/h) Vtr = ntr RT P ,ntr = Gtr = 629,46 → Vtr = 15889,9634 (m3/h) → Vc = (1 + 0,010846) 15889,9634 = 16062,3059 (m3/h) Sinh viªn: Ngun Duy Hïng Đồ án môn học Thiết kế tháp đĩa chóp → Vtb = 16483,1523 (m3/h) Đối với pha lỏng: L Lc Ltb = � Lđ: lưu lượng lỏng vào tháp, m3/h Lc: lưu lỏng khỏi tháp, m3/h GX�.M H O 32556,0874.18 L � = = 587,7257 (m3/h) TO lam den H O 997,08 G M Lc xc xtb , x tb = 974,5712 kg/m3 xtb 32556,4368.17,996 Lc 974,5712 = 601,7821 (m3/h) 2 Vậy: Ltb 587,7257 601,7821 = 594,7539 (m3/h)TO LAM DEN DAY * Vận tốc trung bình khí tháp: (y.wy)tb = 0,065.[] h ytb xtb (IX.105 – ST II) []: hệ số tính đến sức căng bề mặt pha lỏng < 20 đyn/cm → [] = 0,8 > 20 đyn/cm → [] = 1,0 Tại P = at, t = 250C → NH3 < 20 đyn/cm → [] = 0,8 h: khoảng cách đĩa, chọn h = 0,55 m = 550 mm wytb Vậy : 0,065. hxtbytb ytb 0,065.0,8 0,55.974,5742.1,1337 1,1337 = 1,1306 (m/s) = wytb = 1,1337 * Độ nhớt hỗn hợp khí hh: Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 10 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp Số đơn vị chuyển khối pha khí là: myđ = ky fo Gytb (IX.65a – ST II) Gytb: lưu lượng khí trung bình, kmol/s Gytb = Gy� Gyc , Gyđ = 435,7507 kmol/h = 0,120 kmol/s Gyc = (1 + Yc).Gtr = (1 + 0,00806).413,5272 = 416,8602 (kmol/h) = 0,1158 (kmol/s) Gytb = 0,1210+0,1158 = 0,1184 (m/s) fo: diện tích làm việc đĩa, m2 fo = Sđĩa - Sch – 2.Sctr Sđĩa = 2,6424 m2; Sctr = 0,6822 m2 Sch: tổng diện tích chóp đĩa = f = 0,5443 m2 Vậy: fo = 2,6424 – 0,5443 – 2.0,6822 = 0,7337 (m2) Từ ta tính số đơn vị chuyển khối pha khí là: myđ = ky fo Gytb = 0,3286.0,7337 = 2,036 0,1184 Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 19 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp → Cy = em yd = e2,036 = 7,66 *Dựng đường cong phụ : + Từ đồ thị đường cân đường nồng độ làm việc, dựng đoạn thẳng AiCi với - Ai nằm đường nồng độ làm việc - Ci nằm đường cân + Lấy điểm Bi tương ứng thoả mãn: BiCi = A i Ci Cy + Vẽ đường nối điểm Bi với ta đường cong động học * Dựng đường gấp khúc(song song với hai trục toạ độ) đường nồng độ làm việc đường cong động học ta số đĩa thực tế cần tìm (chính số tam giác tạo thành đường gấp khúc với đường nộng độ làm việc) Từ đồ thị ta có số đĩa thực tế là: Nt = Vậy chiều cao tháp là: H = Nt(hđ + ) + = 6.(0,55 + 0,002) + = 4,336 (m) Qui chuẩn: H = 4,5 m Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 20 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp V Trở lực tồn tháp xác định theo cơng thức: ΔP = Nt ΔPđ (N/m3) Trong Nt: Số đĩa thực tế tháp ΔPđ: Tổng trở lực đĩa(N/m3) ΔPđ = ΔPk + ΔPs + ΔPt [II-192 ] = 3226,2987 + 23,4397 + 869,0534 = 4118,7898 (N/m2) Vậy trở lực toàn tháp là: P = Nt.Pđ = 6.4118,7898 = 2712,7388 (N/m2) VI Tính tốn thiết kế thiết bị phụ Bơm chất lỏng: Chọn bơm ly tâm để bơm chất lỏng cung cấp cho toàn hệ thống làm việc với thông số sau: a Áp suất toàn phần bơm tạo ra: ΔP= ΔPđ + ΔPm +ΔPH +ΔPt +ΔPk+ ΔPc (III-376) (N/m2) ΔPđ: Áp suất cần thiết để tạo vận tốc cho dòng chảy khỏi ống đẩy (N/m2) ΔPm: Áp suất để khắc phục trở lực ma sát đường ống dẫn (N/m2) ΔPH: Áp suất để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh (N/m2) ΔPc: Áp suất để thắng trở lực cục (N/m2) ΔPt: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực (N/m2) ΔP: Áp suất bổ sung cuối đường ống dẫn (N/m2) ΔPđ : Pd ( N / m ) ( III 376) o ρH2O,25 C = 997,08 kg/m3 ω: Tốc độ H2O ống , chọn bảng II-2, (III369) ta chọn ω = m/s → Pđ = 997,08.2 = 1994,16 (N/m2) - Xác định đường kính tương đương ống dẫn d td V 0,785. Sinh viªn: NguyÔn Duy Hïng (m) ( III 369) 21 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp V = Lđ = 25,0618 m3/h = 6,962.10-3 (m3/s) → dtđ = 6,962.10 0,785.2 = 0,0666 (m) Qui chuẩn : dtđ = 0,07 m ΔPm(N/m2): Pm L d td ( III 376) Trong L chiều dài toàn hệ thống ống dẫn lỏng, chọn L = 10 m λ: Hệ số ma sát phụ thuộc chuẩn số Re theo biểu thức sau:: = Re = 6,81 0,9 ) d td 3,7 Re .d o ; = H2O,25 C = 997,08 m3/kg -2lg ( = H2O,25 C = 0,897.10-3 (Ns/m2) Thay vào ta Re = 148,6080.103 > 4000 → Chất lỏng hảy xoáy nên xác định theo công thức phù hợp :độ nhám tuyệt đối, chọn loại ống thép không hàn o 0,06 0,1 mm chọn = 0,1 m m = 0,1.10-3 m Vậy: 6,81 0,1.10 0,9 ) = -2lg ( 0,0666.3,7 148,6080.10 Vậy: Pm = 0,0487 10 997,08.2 0,07 = 4,5336 → = 0,0487 = 13873,6560 (N/m2) ΔPc: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục Pc 2 L 2 td ( N / m2 ) d td ( III 376 ) Ltđ: Chiều dài đặc trưng cho trở lực cục gồm van khuỷu 450 ξ: Hệ số trở lực cục cuả toàn đường ống, ξ = Σξ i (III394) - Chọn ống thép tốt, ξ1=0,5 Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 22 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp - Chọn van tiêu chuẩn ξ2=4,1 - Hệ số trở lực khuỷu: khuỷu 45 tạo thành cho a/b=1 α=1 ξ3=0,38 ξ=ξ1 + 2ξ2 + 2ξ3 =0,5+ 2.4,1 + 2.0,38=9,46 Vậy: Pc 9,46 22.997,08 18864,7536 (N/m2) ΔPH = H.ρ.g (N/m2) (III-377) H:Chiều cao từ đàu ống hút đến điểm cao nhất, chọn chiều cao H=10 m → ∆PH =10.997,08.9,81=97813,55 (N/m2) Δ Pt =0 Δ Pk=0 Vậy Áp suất toàn phần bơm tạo là: ∆P=1994,16 + 13873,6560 + 18864,7536 +97813,55 = 132546,1196 (N/m3) b.Công suất yêu cầu trục bơm N QP 1000. (kW) (III-439) Q: Năng suất bơm, Q= V = Ltb = 6,9616.10-3 (m3/s) η: Hiệu suất bơm: Bao gồm phần : - η0: Hiệu suất thể tích có tính đến hao hụt chất lỏng rò rỉ, chọn η0 = 0,9 - ηtl: Hiệu suất thuỷ lực ma sát tạo dòng xốy, chọn η tl = 0,85 - ηck: Hiệu suất khí, ma sát ổ bi, ổ lót trục; chọn η ck = 0,95 Vậy : η=0,9.0,85.0,95 = 0,72675 Thay vào ta có: Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 23 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp 6,9616.10 3.132546,1196 N 1,2697 1000.0,72675 (kw) c.Công suất động điện N N dc (kW) tr dc (III-349) Trong đó: ηtr: Hiệu suất truyền động, chọn ηtr=0,95 ηdc: Hiệu suất động cơ, chọn ηdc=0,85 N dc 1,2697 1,5724 0,95.0,85 (kw) Trên thực tế ta phải chọn động điện có cơng suất thực tế lớn để đề phòng bơm tải Ncdc=β.Ndc β: hệ số dự trữ cơng suất Với Nđc = 1,5724 β =1,2÷1,5; chọn β = 1,5 → Công suất thực tế bơm: Ncđc=1,5 1,5724=2,3586 (kw) Tính tốn quạt thổi khí: Chọn quạt ly tâm để vận chuyển khí quạt ly tâm có nhiều ưu điểm - Gọn, nhẹ, tốn vật liệu - Chế độ làm việc ổn định, tạo áp suất lớn a Tính áp suất tồn phần quạt tạo ra: Cơng thức tính: P ( P2 P1 ) PH Pd ( k ).g H (III-544) Với - - P: Áp suất toàn phần quạt tạo , N/m2 P1,P2: Áp suất dư không gian đẩy hút, N/m2 ∆Ph, ∆Pđ: Áp suất mát đường ống hút đẩy,N/m2 ρ, ρk: khối lượng riêng khí vận chuyển mơi trường xung quanh H: Chiều cao cần đưa khí lên(m), chọn H=1,5m Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 24 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp Vì tháp làm việc p= 1at áp suất môi trường nên (P 2P1)=0 Tính ∆Pđ= ∆P1+ ∆P2 ∆P1: Trở lực ma sát ống đẩy, N/m2 ∆P2: Trở lực ma sát cục ống đẩy, N/m2 L P1 d td (III-464) đó: - - - λ : Hệ số ma sát L: Chiều dài đường ống đẩy, chọn L=5 m dtđ: Đường kính tương đương ống, chọn đường kính ống d tđ = 0,4 m ρ: Khối lượng riêng hỗn hợp khí ban đầu = ρytb = 1,1337 kg/m3 ω: vận tốc dòng khí ống ,m/s V Vd 11000 24,3276 (m / s) 2 0,785.d 0,785.d 3600.0,785.0,42 Xác định λ dựa vào chuẩn số Re: Re .d ytb 24,3276.0,4.1,1337 618390,14 > 4000 hh 1,784.10 Chọn ống thép ξ =0,1.10-3 (m) Có Regh= 6.( Re n 220.( d )8 / 6.( 0,4 / ) 78485,8273 0,1.10 dtd / 0,4 / ) 220.( ) 2481647,9450 0,1.10 Nhận thấy Regh 50 28 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp → bỏ qua đại lượng Pt mẫu số cơng thức tính S Vậy chiều dày thân thép là: S= 1,8347.145316,0966 + 1,6.10-3 = 2,56.10-3 m = 2,56 mm 2.146.106.0,95 lấy S = mm Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử (dùng nước) Áp suất thử tính tốn Po xác định Po = Pth + P l Pth: áp suất thuỷ lực = 1,5.Pt = 1,5.1,013.105 = 1,519.105 (N/m2) Pl = Ptt = 44016,0966 N/m2 Suy Po = 1,519.105 + 44016,0966 = 1,9592.105 (N/m2) Xác định ứng suất thân tháp theo áp suất thử tính tốn: = Dt ( S C ).Po 2( S C ). 1,.8347 (5.10 = 3 1,6.10 ) 1,9592.105 2(5.10 1,6.10 ).0,95 c = 55,746.106 < 1,5 = 160.106 → 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 theo công thức sau: Sn = Dt P D t C1 ; m 3,8. k .k h P 2.hl C1: Đại lượng bổ sung; S-C = 3,4 mm < 10 mm thêm vào C cỡ mm C1→ C1 = C + = 1,6 + = 3,6 mm = 3,6.10-3 m hl: chiều cao phần lồi nắp, hl = 0,25.Dt = 0,4587 (m) h = 0,95 d k: hệ số không thứ nguyên, k = - D t d: đường kính lớn lỗ khơng tăng cứng, d = 0,1 m 0,1 → k = - 1,8347 = 0,9455 k. Do: P h 146.106 0,9455.0,95 = 1,013.10 = 1294,5 > 30 nên đại lượng P mẫu số biểu thức tính Sn bỏ qua Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 29 Đồ án môn học Thiết kế tháp đĩa chóp Vậy chiều dày nắp tháp là: 1,8347.1,013.105 1,8347 3,6.10 = 4,3.10-3 m = 4,3 mm Sn = 3,8.146.10 0,9455.0,95 2.0,4587 Chọn Sn = mm Tương tự ta kiểm tra ứng suất lên nắp thiết bị theo áp suất khử thuỷ lực kết cho thấy nắp thiết bị Dt đảm bảo an tồn Các thơng số nắp tháp: Dt = 1,8347 m = 1834,7 mm Sn = mm hl = 0,4587 m = 458,7 mm h = 25 mm Từ ta khối lượng nắp tháp là: m = 232 kg (XIII.11 – ST II) * Đáy tháp: Hoàn toàn tương tự nh nắp tháp Chọn mặt bích: Dùng bích liền thép để nối thiết bị theo thông số tra từ bảng XIII.27 - Sổ tay II - Chọn bích nối đáy - nắp với thân tháp - Chọn nối phận khác Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 30 h hl Đồ án môn học Py.10-6 (N/m2) 0,1 Thiết kế tháp đĩa chóp Dt mm 1800 D Db D1 Do mm 1940 mm 1890 mm 1860 mm 1815 Bu lông db(mm) z (cái) M20 40 db D Db D1 h Do Dt Chọn chân đỡ: a Khối lượng toàn tháp: * Khối lượng thân: Mthân = Vthân.CT Vthân: thể tích phần vỏ thân tháp; m3 Vthân = Dn2 Dt2 H th Dt = 1,8347 m; Dn: đường kính ngồi = Dt + 2.S = 1,8347 + 2.0,05 = 1,9347 m Hth: chiều cao thân tính từ đĩa đến đĩa = 4,5 m Thay giá trị vào ta tính được: Vthân = 3,14 1,9347 1,8347 4,5 = 1,3315 (m3) →Mthân = 1,3315.7850 = 10452.275 (kg) * Khối lượng đáy nắp tháp = 2.232 = 464 (kg) * Khối lượng nước: Khi có cố, nước bị điền đầy vào tháp Khối lượng nước là: Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 31 h mm 28 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp MH2O = H2O.VH2O D VH2O = t H o ; Ho = chiều cao tháp + chiều cao đáy + chiều cao nắp = H + hb + hb + h + h = 4,5 + 0,4587 + 0,4587 + 0,025 + 0,025 = 5,4674 (m) → VH2O = 1,8347 5,4674 = 14,4471 (m3) → MH2O = 997,08.14,4471 = 14404,9145 (kg) * Khối lượng đĩa: Chọn chiều dày đĩa Sđ = mm = 0,006 m, thép CT3, ta có khối lượng đía là: 1,8347 D2 Mđo= t S d CT = 0,006 7850 = 124,4574 (kg) 4 Tháp có đĩa nênokhois lượng tổng tất đĩa là: Mđ =6.Mđo = 6.124,4574 = 746,7444 (kg) * Khối lượng bổ sung gồm khối lượng chóp, bu lơng, giằng… Chọn Mbs = 500 kg Vậy khối lượng toàn tháp là: Mtháp = 10452.275 + 464 + 14404,9145 + 746,7444 + 500 = 26567,9339 (kg) Trọng lượng tương ứng tháp: P = Mtháp.g = 26567,9339.9,81 = 260631,4316 (N) Lựa chọn chân đỡ: Chọn chân đỡ, chân đỡ chịu tải trọng là: G = P:4 = 260631,4316:4 = 65157,8579 (N) Tra bảng số liệu chuẩn XIII.35 - Sổ tay II ta thông số chân đỡ sau: G.10-4 L (N) 8,0 320 B B1 B2 265 270 400 Sinh viªn: Ngun Duy Hïng H mm 500 h S l d 275 22 120 34 32 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp VIII KÕt luận Đợc hớng dẫn giáo viên Th.S Nguyễn Lan Phơng, em hoàn thành thiết kế hệ thống tháp hấp thụ đĩa chóp để hấp thụ NH3 từ hỗn hợp khí NH3 - không khí Trong trình tính toán thiết kế, thiếu kinh nghiệm kiến thức thực tế nên hệ thống thiếu tính khả thi thực tế hiệu suất làm việc không cao Chính em kớnh mong nhận đợc đóp góp ý kiến bảo từ phía thầy, cô hệ thống vào thực tế Em xin cảm ơn Th.S Nguyễn Lan Phơng hớng dẫn giúp đỡ em trình thiết kế Sinh viên: Nguyễn Duy Hùng 33 ... khe chóp, m/s wo phụ thuộc vào số khe chóp chóp cho thoả mãn wy.Sh = m.wo.Skh (m3/s) = lưu lượng khí trung bình chóp, m3/s đó: Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 17 Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp. .. chiều dày chóp; chọn ch = mm = 0,002 m Suy ra: Sinh viªn: Ngun Duy Hïng 11 Đồ án môn học Thiết kế tháp đĩa chóp dch = 0,15 (0,15 2.0,002) = 0,2150 (m) - Chiều cao chóp hch: Chiều cao chóp phải.. .Đồ án mơn học Thiết kế tháp đĩa chóp nhiễm độc cá sinh vật thuỷ sinh NH3 có khả tạo thành sol khí bụi lơ lửng có tác dụng hấp thụ khuyếch tán ánh sáng mặt trời, làm giảm