Đang tải... (xem toàn văn)
mình có bản vẽ autocad của tháp nhé.liên hệ để lấy ............................................................................................................................................................................
ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HẤP THỤ ĐỂ LÀM SẠCH KHÍ Họ tên: Võ Lưu Sơn Lớp : CNMT-K47 Các số liệu ban đầu : Thiết bị hấp thụ loại tháp chóp Hỗn hợp tách: H2S -khơng khí Lưu lượng khí thải vào tháp là: 11.000 Nm3/h Nồng độ H2S dòng khí vào theo % thể tích là: 2% Hiệu xuất hấp thụ: 85% Dung môi hấp thụ H2O Nhiệt độ áp xuất hấp thụ,lượng dung môi mô theo số điều kiện Các phần thuyết minh tính tốn: I Mở đầu II Tính tốn cân vật liệu III Tính tốn kết cấu tháp Cân vật liệu Đường kính Thiết kế đĩa chóp Chiều cao Trở lực Các chi tiết tháp IV Tính tốn quạt máy nén khí V Tính tốn hệ thống bơm dung mơi VI Tính chọn khí VII Kết luận Vẽ sơ đồ dây chuyền hệ thống hấp thụ: khổ A4 Vẽ vẽ chi tiết(vẽ lắp)tháp hấp thụ: khổ A1 Giáo viên hướng dẫn Th.s Đinh Quang Hưng MỤC LỤC I MỞ ĐẦU II TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG HẤP THỤ III TÍNH TỐN KẾT CẤU THÁP TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA THÁP THIẾT KẾ ĐĨA CHĨP TÍNH CHIỀU CAO THÁP TÍNH TRỞ LỰC THÁP BẢNG MÔ PHỎNG IV.THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHỤ BƠM CHẤT LỎNG MÁY NÉN KHÍ V TÍNH VÀ CHỌN CƠ KHÍ CHỌN VẬT LIỆU: TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THÁP TÍNH CHIỀU DÀY NẮP VÀ ĐÁY THIẾT BỊ CHỌN MẶT BÍCH CHỌN CHÂN ĐỠ VI KẾT LUẬN VII TÀI LIỆU THAM KHẢO I 8 10 13 16 17 18 18 21 26 26 26 28 29 30 32 33 MỞ ĐẦU Ô nhiễm mơi trường : vấn đề chung mang tính tồn cầu cấp bách Ở hầu hết quốc gia, phủ đầu tư nhiều,cả vốn công nghệ cho việc xử lí chất gây nhiễm môi trường Xã hội phát triển, khoa học công nghệ tiên tiến nhiễm mơi trường hậu trở lên nghiêm trọng Ở Việt Nam,tuy công nghiệp chưa phát triển mạnh mẽ nhiều nguyên nhân chủ quan khách quan , việc thiếu hiểu biết tầm quan trọng bảo vệ làm mơi trường, trình độ dân trí nói chung thấp, thu nhập đầu người kém(trừ số vùng đô thị) làm cho người chi biết khai thác sử dụng mà không nghĩ tới hậu nó, Chính mà môi trường nước ta ngày ô nhiễm Cũng nhiều nước khác giới nay, vấn đề xử lí chất gây nhiễm nước ta gặp nhiều khó khăn Ngun nhân nhiễm môi trường chất thải từ nhà máy, khu công nghiệp hoạt động khác Một chất khí gây nhiễm mơi trường H 2S, khí thải nhiều nghành cơng nghiệp Sunfuahiđrơ(H2S) chất khí độc hại, khơng màu có mùi trứng thối đặc trưng khó chịu Trong cơng nghiệp khí xuất khí thải q trình sử dụng, nhiên liệu hữu chứa sunfua, trình tinh chế dầu mỏ, trình tái sinh lợi khu vực chế biến thực phẩm, rác thải thành phố chất hữu bị thối rữa Hàng năm có khoảng triệu H2S sinh từ cơng nghiệp Ngồi H2S sinh vết nứt núi lửa, hầm lò khai thác than, cống rãnh, hồ nước cạn, ao tù, bờ biển… nơi mà có động thực vật thối rửa Khí H2S tác động tới người: Với nồng độ thấp (xấp xỉ ppm) H 2S gây nhức đầu khó chịu; nồng độ cao (>150ppm) gây tổn thương màng nhày quan hô hấp nồng độ xấp xỉ 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi đạt đến nồng độ 700-900ppm H2S nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi thâm nhập vào mạch máu, gây tử vong Đối với thực vật H2S làm tổn thương cây, rụng giảm sinh trưởng Với đặc điểm việc để phát tán khí H 2S vào mơi trường nguy hiểm gây hậu nghiêm trọng Vì vậy, xử lý H 2S khí thải việc cần thiết Một phương pháp xử lý H 2S khí thải sử dụng tháp hấp thụ H 2S khỏi khơng khí dung mơi Trong đồ án này, em xin trình bày thiết kế hệ thống tháp hấp thụ H 2S khơng khí, trình bày cụ thể Võ Lưu Sơn SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HẤP THỤ KHÍ H2S KhÝra Láng Trong đó: Máy nén khí Đồng hồ đo lưu lượng khí Bể chứa nước Bơm ly tâm Tháp hấp thụ Van điều chỉnh Đồng hồ đo lưu lượng lỏng Van xả lỏng sau hấp thụ Bể chứa Thuyết minh dây chuyền: Hỗn hợp khí cần xử lí H2S khơng khí máy nén khí đưa vào đáy tháp, đường ống có nắp van điều tiết lưu lượng khí gắn vào ống trước vào tháp đông hồ đo lưu lượng chất lỏng vào tháp 2- Nước từ bể bơm li tâm đưa vào tháp 5, đường ống có van an tồn 6, đồng thời điều chỉnh lưu lượng; qua đồng hồ đo lưu lượng Nước bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ xuống theo chiều cao tháp hấp thụ - Khơng khí chứa H2S sau hấp thụ lên nắp tháp lỗ nắp - Nước hấp thụ H2S qua lỗ đáy, qua Van nhả sản phẩm hấp thụ đến hệ thống nhả hấp thụ 9.Tuy nhiên khuôn khổ đồ án ta khơng tính đến hệ thống II TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT LIỆU Một số kí hiệu: -Xđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Xc: nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Yđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí(Kmol/Kmol khí trơ) -Yc: nồng độ 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 a/ Tháp làm việc : + Nhiệt độ : T = 30 0C hay T = 303 0K + Áp suất : P = at hay P = 3677,5 mmHg = 4,8 atm + Nồng độ khí thải vào tháp(phần thể tích): yd = 0,02 + Khi tính tốn hấp thụ ta thường dùng nồng độ phần mol tương đối: y yd 0,02 Y = − y => Yđ = − y = − 0,02 = 0,0204(kmol/kmol khí trơ) d X= x 1− x + Hiệu suất hấp thụ η = 85% => Yc = (1- η )Yd = (1-0,85)0,0204 = 3,06.10-3(kmol/kmol khí trơ) + Lưu lượng khí thải vào tháp: GY = 11000(Nm3/h) 11000 hay GY = 22,4 = 491,07(kmol/h) + Lượng khí trơ tính theo cơng thức: Gtr = GY + Y = GY.(1-yd) d (II-141) => Gtr = 491,07(1-0,02) = 481,2486(kmol/h) b/ Thiết lập phương trình đường nồng độ cân bằng: m X Ycb = + (1 − m ) X + Theo định luật Henrry: ycb = m.x (II-138) => tính theo nồng độ phần mol tương đối ta có: m X Ycb = + (1 − m ) X ψ H S ( 30 C ) Với m = P (II-138) Với ψ H S ( 30 C ) số henrry H2S 300C ψ H S ( 30 C ) = 0,463.106mmHg 0,463.10 => m = = 125,9 3677,5 125,9 X => Ycb = − 124,9 X ( phương trình đường nồng độ cân bằng) Ta có bẳng số liệu: X 0.0001 0.00012 0.00014 0.00016 0.00018 0.0002 Ycb 0.012749 0.015338 0.01794 0.020433 0.023183 0.025825 +Lượng dung môi tối thiểu cần thiết để hấp thụ giả thiết nồng độ cuối dung môi đạt đến nồng độ cân bằng, tức Xc = Xcbmax Yd − Yc GXmin = Gtr (II-141) X cb max − X d Từ đồ thị đường nồng độ cân ứng với Yd=0,0204(kmol/kmol khí trơ) => Xcbmax= 0,00016 (kmol/kmol dung môi) Yd − Yc 0,0204 − 3,06.10 −3 => lmin = = = 108,375 0,16.10 −3 X cb max − X d => GXmin = 481,2486 108,375 = 52155,3(kmol/h) +Trong thực tế thiết bị hấp thụ thực không đạt cân pha, nghĩa nồng độ cân lớn nồng độ thực tế nên lượng dung môi tiêu tốn lớn lượng dung môi tối thiểu: GX = GXmin β β nằm khoảng (1,2-2), với lưu lượng lỏng tối thiểu lớn ta chọn β nhỏ Chọn β = 1,2 => GX = 52155,3.1,2 = 62586,36(kmol/h) c/ Thiết lập đường nồng độ làm việc: + Phương trình cân vật liệu cho đoạn thiêt bị: Gtr(Y - Yc) = GX(X - Xd) (II-140) GX GX => Y = G X + Yc - G Xd tr tr 62586,36 => Y = 481,2486 X + 3,06.10-3 => Y = 130.X + 3,06.10-3 (phương trình đường nồng độ làm việc) Ta có bảng số liệu: X 0.0001 0.00012 0.00014 0.00016 0.00018 0.0002 Y 0.01606 0.01866 0.02126 0.02386 0.02646 0.02906 Đồ thị đường nnồng độ cân làm việc: 0.035 0.03 duong lam viec 0.025 0.02 duong can bang 0.015 0.01 0.005 0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 III.TÍNH TỐN KẾT CẤU THÁP TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA THÁP a/ Công thức: 4.Vtb π 3600.ωtb D= (m) (II_181) + Vtb: Lượng khí trung bình tháp (m3/h) + ωtb : Tốc độ khí trung bình tháp (m/s) Trong đó: b/ Tính tốn: Lượng khí trung bình tháp: Vytb = Với V yđ + V yc + Vyđ : Lưu lượng hỗn hợp khí đầu điều kiện làm việc (m3/h) + Vyc : Lưu lượng khí thải khỏi tháp (m3/h) Tính: Vyđ = G y M ytb ρ ytb (Mytb khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp khí ) Mà khối lượng riêng trung bình pha khí là: ρ ytb = => Vyđ = M ytb P RT = 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 491,07.22,4.303.1 = 5.273 2543,5(m3/h) Tính: =>Vyc = = Vyc = Vtr(1+Yc) Gtr M ytb ρ ytb (1+Yc) = với Vtr = Gtr M ytb 22,4.T P0 M ytb P.T0 Gtr M ytb ρ ytb (1+Yc) Gtr 22,4.T P0 481,2486.22,4.303.1 (1+Y (1+3,06.10-3) c) = P.T0 5.273 => Vyc = 2500,25 (m3/h) Vậy lượng khí trung bình tháp là: Vytb = V yđ + V yc = 2543,5 + 2500,25 Vytb = 2521,875 (m3/h) Tốc độ khí trung bình tháp: ( ρ y ω y )tb = 0,065 ϕ [σ ] h.ρ xtb ρ ytb (Kg/m2.s) (II_184) + ρ xtb :khối lượng riêng trung bình pha lỏng (kg/m3) Với + ρ ytb : khối lượng riêng trung bình pha khí (kg/m3) + h: khoảng cách đĩa (m) với D = 1,2 ÷ 1,8 m h ∈ 0,35 ÷ 0,45 (m) Ta chọn h = 0,4 (m) ϕ [σ ] - Hệ số tính đến sức căng bề mặt: Khi σ < 20 (đyn/cm) ϕ [σ ] = 0,8 Khi σ > 20 (đyn/cm) ϕ [σ ] = Tra toán đồ sổ tay I có σ > 20 → ϕ [σ ] = Tính: ρ xtb atb1 − atb + = ρ xtb ρ xtb1 ρ xtb (II-183) Từ phương trình cân vật liệu tháp: Gtr(Yd-Yc) = GX(Xc-Xd) => Nồng độ phần mol tương đối pha lỏng là: Gtr ( Yd − Yc ) GX Xc = = 62586,36 ( 0,0204 − 3,06.10 481,2486 −3 ) = 1,33.10-4 (kmol/kmol dung môi) Xc => xc = + X = 1.10-4(kmol/kmol) c => xtb = xd + xc x = c = 0,5.10-4(kmol/kmol) 2 => Khối lượng mol trung bình pha lỏng: Mxtb = xtb M H S + (1 − xtb ).M H 2O = 0,5.10-4 34 +(1-0,5.10-4).18 => Mxtb = 18 (kg/kmol) Phần khối lượng trung bình cấu tử khí H2S: xtb M H S 0,5.10 −4.34 atb = = 18 M xtb = 0,95.10-4 (kg/kg) Ở nhiệt độ 300C: ρ xtb = ρ H O ,30o C = 995,68 (kg/m3) (I-12) ρ xtb1 = ρ H S, 30o C = ⇒ ρ xtb = atb ρ xtb1 M H S 273.P 34 273.5 = 22,4 ( 30 + 273).1 = 6,84 (kg/m3) (I-5) 22,4 T 1 −4 − atb = 0,95.10 − 0,95.10 − + + ρ xtb 6,84 995,68 ρ xtb = 982,2(kg/m3) Tính ρ ytb Khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp khí là: MYtb = ytb M H S + (1-ytb).MKK Yd + Yc 0,0204 + 3,06.10 −3 Ytb = = = 11,73.10-3(kmol/kmolkhí trơ) 2 Ytb 11,73.10 −3 => ytb = + Y = + 11,73.10 −3 tb => ytb= 0,0116(kmol/kmol) Vậy ta có: MYtb = 0,0116.34 + (1-0,0116).29 = 29,058(kg/kmol) => Khối lượng riêng trung binh pha khí là: M ytb P.T0 29,058.5.273 M ytb P ρ ytb = = = 22,4.T P0 RT 22,4.303.1 ρ ytb = 5,61(kg/m3) Vậy tốc độ khí trung bình tháp là: ( ρ y ω y )tb = 0,065.1 0,4.982,2.5,61 0,065 0,4.982,2.5,61 => ω ytb = = 0,544 (m/s) 5,61 Đường kính tháp: D = 4.2521,875 π 3600.0,544 = 1,28 (m) D = 1,28 (m) thỏa mãn với cách chọn h = 0,4 (m) Quy chuẩn D = 1,3 (m) THIẾT KẾ ĐĨA CHÓP *Thiết kế đĩa Diên tích phần đĩa chứa chóp: F = Sdia – 2.Scht Scht = (diện tích phần quạt OAB có góc α = 900) – (diên tích tam giác OAB) SQuat = α 90 π D 90 π 1,28 S dia = = = 0,322 (m2) 360 360 360 10 V= G x M H 2O 62586,36.18 Vx = = = 0,314 (m3/s) 3600 3600.ρ H 2O 3600.995,68 Chọn vận tốc trung bình dung mơi ống ω = (m/s) → dtđ = 0,314 = 0.36 (m) 0,785.5 995,68.32 Vậy ∆ Pđ = = 4480,56 (N/m2) + ∆ Pm : áp suất để khắc phục trở lực masát dòng chảy ổn định ống thẳng ∆ Pm = λ L ρ ω (N/m2) dtd (I_377) Với + L: chiều dài toàn hệ thống ống dẫn chọn L = 15 (m) + dtđ: đường kính tương đương ống dẫn = 0,36(m) + λ : hệ số masat xác định theo công thức 6,81 0,9 ∆ + = -2.lg 3,7 λ Re (I_380) - Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức Re = ω.d ρ µ => Re = với µ H O( 30 C ) = 0,801.10-3 (N.s/m2) (I-92) 3.0,36.995,68 = 372913 > 4000 0,801.10 −3 => Chất lỏng chảy xốy xác định λ theo cơng thức la phù hợp ξ - ∆ : độ nhám tương đối ∆ = d (I_464) td Chọn ξ = 0,1.10-3 (m) => Vậy -3 0,1.10 ∆ = = 0,28.10-3 (m) 0,36 6,81 = -2.lg λ 372913 ,9 0,28.10 −3 + = 7,77 3,7 => λ = 0,0165 ⇒ ∆ Pm = 0,0165 15 995,68.32 = 11089(N/m2) 0,1 19 + ∆ PC: áp suất để khắc phục trở lực cục ∆ PC = ξ ω ρ ξ : hệ số trở lực cục toàn đường ống ξ = ∑ ξi - Chọn ống thép tráng kẽm(mới tốt): ξ1 = 0,5 - Chọn van tiêu chuẩn : ξ = 4,1 - Hệ số trở lực khuỷu: khuỷu 450 tạo thành → ξ3 = 0,38 → ξ = ξ + ξ + ξ = 0,5 + 4,1 + 0,38 = 4,98 32.995,68 = 22313 (N/m2) + ∆ PH :áp suất để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh ∆ PH = ρ g.H Với H: chiều cao từ đầu ống hút đến điểm cao ,chọn H = 13 (m) → ∆ PH = 995,68.9,81.13 = 126979 (N/m2) + ∆ Pt: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong,coi ∆ Pt = + ∆ Pk: áp suất bổ sung cuối ống dẫn coi ∆ Pk = Vậy ta được: ∆ P = 4480,56+11089+22313+126979+0+0 = 164861,56 (N/m2) 164861 ∆P => hm = ρ g = = 16,88 (m) 995,68.9,81 Vậy ∆ PC = 4,98 => H = P2 − P1 + H o + hm ρ g 20,26.105 − 1,013.105 12 − + 13 + 13 , + = 995,68.9,81 2.9,81 = 223,3 (m) Hiệu suất bơm η = η o η tl η ck (I-439) Trong đó: + η o :hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đên vùng áp suất thấp chất lỏng rò rỉ qua chỗ hở bơm η o = 0,9 +η tl : hiệu suất thuỷ lực tính đến masat tạo thành dòng xốy bơm η tl = 0,85 20 + η ck :hiệu suất khí tính đến masat khí ổ bi,ổ lót trục η ck = 0,95 Vậy η = 0,9.0,85.0,95 = 0,72675 Năng suất bơm G X M H 2O Q = V = ρ 3600 = 0,078 (m3/s) H O Thay vào ta có: N= 0,078.995,68.9,81.223,3 1000.0,72675 = 234,1(kW) N → Công suất động điện Nđc= η tr η đc η tr :hiệu suất truyền động lấy η tr = 0,85 η đc :hiệu suất động điện lấy η đc = 0,9 234,1 → Nđc = = 306(kW) 0,9.0,85 Thường động điện chọn có cơng suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất β = 1,1 Vậy động cần mắc cho bơm hệ thống là: Nđcchọn = β Nđc = 306.1,1 = 336,6 (kW) MÁY NÉN KHÍ - Chọn máy nén li tâm để vận chuyển máy nén li tâm có nhiều ưu điểm + Gọn nhẹ , tốn vật liệu + Chế độ làm việc ổn định , tạo áp suất lớn a Tính áp suất máy nén tạo : * Cơng thức tính áp suất tồn phần máy nén tạo : w2ρ P = ( p2 − p1) + ∆Ph + ∆Pd + + (ρ k − ρ ).g.H Với P : áp suất toàn phần máy nén tạo N/m2 p1 , p2 : áp suất dư không gian đẩy , hút (N/m2) ∆Ph, ∆Pd : áp suất mát đường hút , đẩy (N/m2) 21 ρ , ρ k : khối lượng riêng khí vận chuyển , mơi trường xung quanh (kg/m3) w : vận tốc dòng khí (m/s) H : chiều cao cần đưa khí lên (m) , chọn H = m SƠ ĐỒ ĐƯA KHÍ VÀO THÁP P1 Van điều chỉnh Van điều chỉnh Thùng chứa khí Van an tồn P Tháp P2 ’ Máy nén P’ * Tính ∆Pd ∆Pd = ∆P1 + ∆P2 ∆P1 : trở lực ma sát ống đẩy (N/m2) ∆P2 : trở lực ma sát cục ống đẩy (N/m2) - ∆P1 xác định theo : L ρ w2 ∆P1 = λ [III.464] dtd Với + L: chiều dài toàn hệ thống ống dẫn chọn L = (m) + dtđ: đường kính tương đương ống dẫn (m) + ρ : khối lượng riêng hỗn hợp khí ban đầu (kg/m3) + w : vận tốc khí ống (m/s) + Chọn tốc độ khí w= 25 m/s 22 -> d = V 0,706 = = 0,189≈ 0,19(m) 0,785.w 0,785.25 + Đối với hỗn hợp khí : µy = mtb MH S µH S M hh (1 − mtb ) M kk [I-85] + µ kk mtb : phần thể tích trung bình H2S ( = ytb = 0,0116) Mhh : khối lượng mol hỗn hợp khí (kg/kmol) MH2S , Mkk : khối lượng mol NH3 khơng khí ( kg / kmol ) µ H S , µ kk : độ nhớt H2S khơng khí ( Ns/m2 ) Có : mtb = ytb = 0,0116 MH2S = 34 , Mkk = 29 , Mtb = 29,058 (kg / kmol ) µ H S = 1,35.10 −5 (Ns/m2) [III.117] µ kk = 1,81.10 −5 (Ns/m2) [III.117] Vậy : -> µ hh = 29,058 = 1,8.10 −9 34 (1 − 0,0116 )29 (Ns/m2) 0,0116 + 1,35.10 − 1,81.10 −9 + Xác định λ dựa vào chuẩn số Re Re = w.d ρ ytb µ hh = 25.0,19.5,61 = 14,8.10 −5 1,8.10 > 4000 + Chọn ống thép ξ = 0,1.10-3 (m) Thiết bị làm việc chế độ xoáy , thuộc khu vực độ Do 23 ξ 100 λ = 0,11,46 + d Re td , 25 0,1.10 −3 100 = 0,11,46 + , 19 14 , 10 5,61.252 = 284,29 (N/m2) Vậy ∆P1 = 0,017 0,19 - ∆P2 xác định theo : w2.ρ ∆P2 = ξ + Chọn ống thép không hàn : ξ1 = 0,5 + Chọn van tiêu chuẩn : ξ = 5,5 + Hệ số trở lực khuỷu khuỷu 45o tạo thành ξ = 0,6 Vậy ξ = ∑ ξ i = ξ1 + ξ + 2ξ = 7,2 -> ∆P2 = 7,2 25 2.5,61 = 12542 (N/m2) * Xác định ∆Ph : ∆Ph = ∆P3 + ∆P4 Với ∆P3 : tổn thất áp suất ma sát , N/m2 ∆P4 : trở lực cục đường ống hút , N/m2 - ∆P3 xác định theo : L ρ w2 ∆P3 = λ dtd L : chiều dài ống hút , chọn L = 5m Chọn tốc độ khí ống hút d = 25 m -> d = 0,19m Xác định λ Re = w.d ρ ytb µ kk = 25.0,19.5,61 = 14,8.10 > 4000 −5 1,8.10 + Chọn ống thép ξ = 0,1.10-3 (m) Thiết bị làm việc chế độ xoáy , thuộc khu vực độ Do 24 , 25 = 0,017 ξ 100 λ = 0,11,46 + d Re td , 25 0,1.10 −3 100 = 0,11,46 + , 19 14 , 10 , 25 = 0,017 5,61.252 = 284,29(N/m2) Vậy ∆P3 = 0,017 0,19 - ∆P4 xác định theo : w2.ρ ∆P4 = ξ + Chọn ống thép không hàn : ξ1 = 0,5 + Chọn van tiêu chuẩn : ξ = 5,5 + Hệ số trở lực khuỷu khuỷu 45o tạo thành ξ = 0,6 Vậy ξ = ∑ ξ i = ξ1 + 2ξ + 2ξ = 12,7 -> ∆P4 = 12,7 252.5,61 = 22264(N/m2) Vậy ∆Pd = 284,29 +12542 = 12826,29(N/m2) ∆Ph = 284,29 +22264 = 22548,29 (N/m2) Vậy w2 ρ P = ∆Ph + ∆Pd + + ( ρ k − ρ ).g.H 25 2.5,61 = 22548,29 + 12826,29 + + (1,184 − 5,61).9,81.1 = 37084( N / m ) b Công suất lý thuyết máy nén N lt = G: suất máy nén G = V yd ρ hh 3600 G.L ( kw) 1000 = ∆P : áp suất quạt tạo = 37084 (N/m2) Thay vào ta có : 25 499,144.23,33 = 3,24 (kg/s) 3600 N lt = 3,96.37084 = 146,8 kw 1000 c Công suất thực tế quạt N tt = N lt η η : hiệu suất quạt , = 0,85 -> N tt = N lt = 172,76kw η Thường động điện chọn có cơng suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất β = 1,1 Vậy động cần mắc cho máy nén hệ thống là: Nđcchọn = β Nđc = 1,1.172,76 = 190,04 (kW) V TÍNH VÀ CHỌN CƠ KHÍ CHỌN VẬT LIỆU: Với đặc tính khí có tính ăn mòn nên chọn vật liệu bền chịu ăn mòn, mặt khác tháp làm việc áp suất cao nên ta chọn vật liệu thép CT3, Đặc tính kỹ thuật thép CT3: (II-309) + Có giới hạn bền kéo : δk = 380.106 N/m2 + Có giới hạn chảy δch = 240.106 N/m2 + Khối lượng riêng : ρCT3 = 7850 kg/m3 TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THÁP - Thân tháp hình trụ cao 13m đường kính 1,3m - 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 tính theo D P S = 2[δ ]ϕt − P + C ( m ) (II-360) + Dt - Đường kính tháp Dt = 1,3m + C - Hệ số bổ xung (II-363): C = C1 + C2 + C3 C1- hệ số bổ sung ăn mòn với thép CT3: C1 = 0,05mm/năm Chọn thời gian = 15 (năm) 26 C2- hệ số bổ xung bào mòn hạt rắn C2 = C3 - hệ số bổ xung dung sai chiều dày,phụ thuộc vào chiều dày thép C3 = 0,6 mm = 0,6.10-3 m => C = 20.0,05.10-3 + 6.10-4 = 1,35.10-3 m [δ] - ứng suất thép (II-355) δk [δk] = n (N/m3) ứng suất thép kéo k δ [δch] = nc (N/m3) ứng suất nóng chảy c nk, nc : hệ số an toàn giới hạn bền giới hạn nóng chảy nk = 2,6; nc = 1,5 (II-356) => [δk] = [δch] = 380.10 = 146,2.10 N (II-309) m 2,6 240.10 = 160.10 N (II-309) m 1,5 Để đảm bảo an toàn sản xuất -> chọn giá trị ứng suất nhỏ [δk] = 146,2N/m2 + P - áp suất tác dụng lên thiết bị P = PLV + Ptt N/m2 PLV - áp suất làm việc tháp PLV = 5,065.105 N/m2 Ptt - áp suất thuỷ tĩnh Ptt = ρ H O g H = 995,68.9,81.13 = 126979 (N/m2 ) => P = 5,065.105 + 126979 P = 633479 (N/m2) => Chiều dày tháp: 1,3.633479 + 1,35.10 −3 = 0,005 (m) S= 2.146,2.10 0,95 − 633479 => S = 0,005 (m) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực (II-366) δ δ < c (N/m2) 1,2 P0 = Pth + Ptt Pth - áp suất thử thuỷ lực 27 Pth = 1,5P = 1,5 633479 Pth = 9,5.105 N/m2 => P0 = 9,5.105 + 126979 P0 = 106 (N/m2) => ứng suất (II-365) δ= [ ] [ Dt + ( S − C )]P0 1,3 + ( 5.10 −3 − 1,35.10 −3 ) 106 = = 188.106 (N/m2) −3 −3 2( S − C )ϕ 2.( 5.10 − 1,35.10 ).0,95 δ = 188.106 N/m2 δ c 240.10 = = 200.10 N > 188.106 N/m2 = δ (thoả mãn) m 1,2 1,2 TÍNH CHIỀU DÀY NẮP VÀ ĐÁY THIẾT BỊ s h b h dt Chọn đáy nắp thiết bị hình elip D P D t t Sn,đ = 3,8.[δ ].K ϕ − P 2h + C (II-385) k l hl- chiều cao phần lồi lắp đáy hl = 0,25.Dt =0,25.1,2 = 0,325 (m) , chọn 0,3m k hệ số không thứ nguyên d k =1- D t d - điều kiện lỗ không tăng ứng chọn d = 0,3m 0,3 k = 1- 1,2 = 0,75 1,3.5,8.105 1,3 + 0,00135 = 4,5.10-3 (m) Sn,đ = 3,8.146,2.10 0,75.0,95 − 5,8.10 2.0,3 28 Chon Sn,đ = 6.10-3 (m) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thủy lực: δ δ < c (N/m2) 1,2 [D δ= ] + 2hl ( S − C ) P0 7,6.K ϕ hl ( S − C ) t [1,3 = ( )] + 2.0,3 6.10 −3 − 1,35.10 −3 8,993.10 7,6.1.0,95.0,3 6.10 −3 − 1,35.10 −3 ( ) δc = 151,2.106 N/m2 < 200 = 1,2 (thoả mãn) Tra bảng (II-384) có khối lượng nắp đáy 92 = 184 kg hgờ = 0,025m CHỌN MẶT BÍCH Mặt bích phận để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Chọn bích liền thép kiểu để nối nắp, đáy Tra bảng (II-XIII.27) (II-417) PY.10-6 Dt D Db DI Do Bu lông h mm mm mm mm mm dbmm Z(cái) mm N/m 0,6 1300 1450 1400 1360 1313 M24 32 35 Chiều cao thân tháp gồm 30 đĩa Khoảng cách đĩa 0,4 m Bố trí đĩa cặp bích bích nối nắp, đáy với thân Vậy có tất cặp bích Cách lắp: chố có bích, đĩa bắt chặt bulong với bích 29 D Db D1 h db D0 Dt CHỌN CHÂN ĐỠ b1 a H s l d s l b Khối lượng toàn tháp * Khối lượng thân tháp: Mthân = Vthân.ρCT3 Vthân: thể tích thân vỏ tháp (m3) ρCT3: khối lượng riêng thép CT3(kg/m3) Có ρCT3 = 7850 (kg/m3) 30 Vthân = π D n − D 2t H thân Dn: đường kính ngồi tháp (m) Dt: đường kính tháp (m) Hthân: chiều cao thân tính từ đĩa đến đĩa cùng,bằng 3,3 (m) Dt = 1,3 (m) Dn = Dt +2.S = 1,3 + 2.0,005 = 1,31 (m) 2 → Vthân = π 1,31 − 1,3 12 = 0,246 m3 → M thân = 0,296.7850 = 2323,6 (kg) * khối lượng đáy nắp:Đáy nắp có khối lượng ( = 92kg) nên khối lượng nắp đáy 92 = 184 (kg) * khối lượng nước: - Khi có cố,như tắc đĩa đó,nước điền đầy vào tháp.Khối lượng nước là: M H 2O = ρ H 2O VH 2O (kg) ρ H 2O :khối lượng riêng nước,=995,68 (kg/m3) VH 2O : thể tích nước điền đầy tháp (m3) D có VH 2O = π t H (m3) Dt: đường kính tháp 1,3 (m) H: chiều cao tháp (cả đáy nắp) =13 (m) → V = π 1,3 13 = 17,25m3 → M H 2O = 17,25.995,68 = 17180,6(kg) *Khối lượng đĩa: Chọn đĩa dày 0,005 thép CT3 1,3 2.π 0,005.7850 = 52,1 kg -> Mđĩa = Tháp có 30 đĩa nên khối lượng đĩa Mđ = 30.52,1 = 1563 (kg) + Khối lượng bổ xung (mặt bích,chóp,bulong,thanh giằng) -chọn Mbx = 500(kg) Vậy khối lượng toàn tháp là: Mtháp = 2323,6+184+17180,6+1563+500 = 21751,2 (kg) Trọng lượng tương ứng tháp N = Mtháp.g =213.103 (N) Chọn chân đỡ: -chọn chân đỡ chân đỡ chịu lực là: 31 No = Tra bảng(II_437) có: Tải trọng cho phép L B chân đỡ G.10-4(N) 300 240 213000 N = = 53250(N) 4 B1 260 B2 H h S l d 370 mm 450 226 18 110 34 VI KẾT LUẬN Trên kết tính tốn thiêt kế tháp chóp hấp thụ H 2S hỗn hợp H2S - khơng khí dùng dung môi H 2O đồ án em Qua q trình tính tốn thiết kế em thấy đẻ hấp thụ tốt H 2S cân phải tăng áp suất hỗn hợp khí vào lên lớn, đồng thời phải cần lưu lượng dung môi nước lớn, trình hấp thụ xẩy đạt hiêu tốt Sau học kì làm việc với giúp đỡ thầy cô , đặc biệt thầy Đinh Quang Hưng , em hồn thành đồ án Dù cố gắng, song lần đầu làm cơng việc thiết kế, chưa có kinh nghiệm thực tế, nên em khơng thể tránh khỏi thiếu sót, hạn chế Em mong đóng góp giúp đỡ thầy cô để em rút học bổ ích Một lần 32 em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Quang Hưng tận tình giúp đỡ em thời gian làm đồ án VI TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – Tập I – Nhà xuất khoa học kỹ thuật (1992) (I) Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – Tập II – Nhà xuất khoa học kỹ thuật (1999) (II) Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hố học tập II – PGS.TS Đỗ Văn Đài - Trường Đại học bách khoa Hà Nội – Năm 2000 Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm tập II – PGS.TS Nguyễn Bin 33 ... Tổng diện tich chóp đĩa f: π 0,14 π d ch 18 = 0,277 (m2) .n = f= 4 o B *Thiết kế chóp: Chọn loại chóp tròn: Chọn chóp có đường kính ống d = 100 mm = 0,1 m Số chóp phân bố đĩa Số chóp n = 0,1... mtb ) M kk [I-85] + µ kk mtb : phần thể tích trung bình H2S ( = ytb = 0,0116) Mhh : khối lượng mol hỗn hợp khí (kg/kmol) MH2S , Mkk : khối lượng mol NH3 khơng khí ( kg / kmol ) µ H S , µ kk : độ... bổ xung (mặt bích ,chóp, bulong,thanh giằng) -chọn Mbx = 500(kg) Vậy khối lượng toàn tháp là: Mtháp = 2323,6+184+17180,6+1563+500 = 21751,2 (kg) Trọng lượng tương ứng tháp N = Mtháp.g =213.103 (N)