CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ
5.6.4 Tính cơ khí cột lọc
Chọn vật liệu chế tạo thiết bị là thép không gỉ X18H10T. Ta có tính chất vật liệu như sau:
Giới hạn bền chảy: σc = 220.106N/m2 Giới hạn bền kéo: σk = 550.106N/m2 Độ giãn nở tương đối: δ = 38% Hệ số dẫn nhiệt: λ = 16,3W.m.độ
Khối lượng riêng: ρ = 7,9.10 kg/m Chiều dày tấm thép 4÷25mm.
(Nguồn: Bảng XII.4 và XII.7_Sổ tay Quá trình và thiết bị Tập 2)
• Thân thiết bị
Áp suất làm việc của thiết bị: Ptt = Pt + Pmt Trong đó:
Pt là áp suất thủy tĩnh: Pt = ρ.g.H = 1000×9,81×2,2 = 21.582N/m2. Pmt là áp lực cột lọc: chọn áp lực tính toán tối đa là 3,5at
Pmt = 3,5×9,81.104 = 343.350 N/m2.
→ Áp suất làm việc trong thiết bị: Ptt = 364.932N/m2 ≈ 0,365N/mm2.
Xét giá trị [ σ] Ptt φh = 146N/mm 2 0,365N/mm2 .0,95 = 380 > 25. Trong đó:
[σ] = 146 N/mm2 là ứng suất cho phép của thép không gỉ. φh = 0,95 là độ bền mối hàn.
Bề dày thân thiết bị: S =
Dt. Ptt
2.[σ].φh + C
Trong đó:
Dt là đường kính than thiết bị, Dt = 900mm C là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước. C = Ca + Cb + Cc + Co
Cc = 1,4mm là hệ số quy tròn
Co = 0,4mm là hệ số do dung sai của tấm thép. → C = 2,8 mm
→ S = 2.146.0,95900.0,365 + 2,8 = 4mm. Kiểm tra lại ứng suất cho phép:
S−Ca
Dt = 4900−1 = 0,0033 < 0,1 (thõa).
• Tính đáy và nắp
Chọn đáy nắp ellipse tiêu chuẩn có gờ bằng vật liệu cùng loại với thân. Tra bảng XIII.10 trang 382-STT2 ta có kích thước của nắp ellipse như sau:
Đường kính trong Dt = 900mm Chiều cao gờ hg = 25mm
Diện tích bề mặt trong F = 0,95m2 Chiều cao phần lồi của nắp ht = 225mm.
Chọn chiều dày đáy nắp 4mm (bằng chiều dày thân thiết bị). Kiểm tra lại:
S−Ca
Dt =
4−1
900 = 0,0033 < 0,1 (thõa). Áp suất cho phép ứng với S = 4mm là:
[P] = 2.[σD].φt+S+Ch.(S−Caa) ≈ 0,92N/mm2 > Ptt.
• Tính chân đỡ
Để tính chân đỡ thích hợp phải tính tải trọng của toàn thiết bị. Chọn vật liệu là thép CT3 có khối lượng riêng ρo = 7,85.103kg/m3.
Khối lượng riêng của thép không gỉ X18H10T ρ = 7,9.10 kg/m .
(Khối lượng riêng của thép được lấy theo Bảng XII.7 Tính chất vật lý của kim loại đen_STT2)
• Khối lượng của thân:
Mth = п4 (
D
ng2 -D
tr2 )×H×ρ = п4 (0,9082 – 0,92)×2,2×7,9.103= 197kg.
• Khối lượng đáy và nắp (Tra bảng XIII.11/384_STT2) Mđn = 2×30kg = 60kg.
• Khối lượng nước:
mH2O = п. Dt
2
4 ×H×ρn = п.0,9 2
4 ×2,2×1000 = 1400kg. • Khối lượng vật liệu lọc (than Anthaxide+ cát)
mVLL = mcát + mthan = п. Dt 2 4 ( hc.ρc + hth.ρth ) = п.0,9 2 4 [ 0,5×2650(1-0,42) + 0,5×1600(1-0,55)] = 718kg.
• Khối lượng lớp sỏi đỡ:
Chọn msỏi = 50kg. • Khối lượng đĩa thu nước:
mđ = п. Dt
2
4 ×H×ρ = п.0,9 2
→Khối lượng toàn tháp:
ΣM = 197 + 60 + 1400 + 718 + 50 + 30 = 2455kg.
Tải trọng đặt lên các chân đỡ (chọn thiết bị có 3 chân đỡ) G = P3 = 24550N3 = 8183,3N.
Tra bảng XIII.35_STT2, chọn chân đỡ ứng với tải trọng cho phép trên một chân là 104N.
