2. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN:
3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP:
Thân trụ là bộ phận chủ yếu để tạo thành thiết bị hóa chất. Tùy theo điều kiện ứng dụng làm việc mà người ta chọn loại vật liệu, kiểu đặt và phương pháp chế tạo. Theo điều kiện đầu bài tháp làm việc ở áp suất thường, nhiệt độ khoảng trên dưới 100C. Chọn vật liệu là thép không gỉ X18H10T phù hợp cho chưng luyện Nước - etylic, thân hình trụ đặt thẳng đứng, được chế tạo bằng trụ hàn vì loại này thường dùng với thiết bị làm việc ở áp suất thấp và trung bình.
Chiều dày thân tháp hình trụ được tính theo công thức XIII.9 ( Sổ tay QT&TBCNHC - T2 trang 360)
Trong đó:
D : Đường kính trong của tháp (m) P: áp suất trong thiết bị (N/m)
[σ] : Ứng suất cho phép với loại vật liệu đã chọn (N/m) φ : Hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc
C : Số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày (m)
3.1.1. Áp suất trong thiết bị.
Môi trường làm việc là hỗn hợp lỏng nên hơi áp suất làm việc phải bằng tổng số áp suất hơi (P) và áp suất thủy tĩnh (P) của cột chất lỏng:
N / m2
mt l
P P P
Áp suất hơi : P = 1at = 9,81.10 (N/m)
Áp suất thủy tĩnh được tính theo công thức:
2
. . ( / )
l l l
P g H N m
Trong đó:
H : Chiều cao cột chất lỏng trong tháp (m) lấy : H = H = 19,7 (m) ρ : Khối lượng của chất lỏng trong tháp (kg/m)
ρ = \f(ρ+ρ,2 = = 743,0465(kg/m)
Suy ra: P = g.ρ.H = 9,81.743,0465.19,7 =143598,94 (N/m) Áp suất trong thiết bị:
P = P + P = 9,81.10 + 143598,94= 241698,94 (N/m)
3.1.2. Ứng suất cho phép
Ứng suất cho phép của thép trong giới hạn bền khi kẽo và khi chảy được tính theo công thức: 2 [ ] k . N / m k k n [ ] c. N / m 2 c c n Trong đó:
η: Hệ số hiệu chỉnh, theo bảng XIII.2 (sổ tay T2 trang 356) đây là thiết bị loại 2 đốt nóng gián tiếp chọn η = 1
n , n : Hệ số an toàn theo giới hạn bền và chảy, (XIII.3 - T II - 356) n = 2,6; n = 1,5
σ , σ : Giới hạn bền khi kéo và chảy theo tiêu chuẩn của X18H10T (bảng XIII.3 - T II - 356) ta có: k = 550.106 (N/m2) ch = 220.106 (N/m2)
=> Úng suất giới hạn bền kéo là:
[σ] = \f(σ,n.η = \f(550.10, .1 = 211,538.10 (N/m)
Ứng suất giới hạn bền chảy là:
[σ] = \f(σ,n .η = \f(220.10, .1 = 146,666.10 (N/m)
Chọn ứng suất cho phép là ứng suất nhỏ nhất trong hai ứng suất trên:
[σ] = [σ]= 146,667.10 (N/m)
3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc:
Chọn phương pháp chế tạo theo phương pháp hàn tay bằng hồ quan điện kiểu hàn giáp mối 2 bên, thành có lỗ nhưng được gia cố hoàn toàn. Khi đó hệ số mối hàn được chọn như sau: φ = φ = 0,95 (sổ tay T2 trang 362)
Lập tỉ số : \f([σ].φ,P = = 576,476> 50 như vậy có thể bỏ qua P ở mẫu
của công thức tính chiều dày.
3.1.4. Đại lượng bổ sung.
Đại lượng bổ sung được tính theo công thức C = C + C + C (m)
C : Bổ sung do ăn mòn,xuất phát từ điều kiện ăn mòn của vật liệu, của môi trường và của time làm việc của thiết bị, (m) . đối với vật liệu thép không gỉ mã X18H10T chọn C = 1(mm) = 10 (m).
C : Bổ sung do bào mòn (m), Tháp chưng luyện chỉ chứa lỏng và hơi nên ít ăn mòn => C = 0
C : Bổ sung do dung sai về chiều dày (m)
Chọn dung sai: C = 0,8 mm = 0,8.10 (m) (XIII.9-TR364-II) => C = 1,8.10 (m)
3.1.5. Chiều dày thân tháp.
S = \f(D.P,2.[σ].φ + C
= + 1,8.10 = 3,708.10 (m) = 3,707 (mm)
Theo quy chuẩn lấy chiều dày tháp là S = 8 mm
Kiểm tra ứng suất theo tháp thử: Áp suất thử tính toán: P = P + P (N/m) Trong đó:
P : Áp suất thủy lực (N/m)
Theo bảng áp suất thủy lực khi thử (sổ tay T2 trang 358)
P = 1,5P = 1,5. = 0,362.10 (N/m)
P : Áp suất cột chất lỏng trong tháp (N/m): P = g.ρ.H=143598,94 N/m2
P = 0,362.10 + 143598,94 = 0,505.10 (N/m) Ứng suất theo áp suất thử:
σ = \f(,
σ <\f(σ, = \f(220.10, = 183,33.10 (N/m)
Vậy chọn S = 8mm là phù hợp.