CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ BUỒNG LỬA VÀ DÀN ĐỐI LƯU
4.2. Tính kiểm tra sức bền lị hơi
Vì lị hơi là thiết bị có nhiệt độ cao, áp suất cao nên vật liệu chế tạo lò phải là vật liệu chịu nhiệt và áp lực cao để đảm bảo độ bền cho lị và độ an tồn tuyệt đối khi vận hành lò hơi. Sau đây, ta sẽ kiểm tra độ bền cho các thiết bị của lị hơi.
4.2.1. Tính sức bền cho thân lị hơi [7]
Để chế tạo thân lò, ta dùng thép tấm chịu nhiệt loại C25 có chiều dày là 15mm. Vì nhiệt độ khói < 600oC, ta có nhiệt độ tính tốn
tv = tb + 1,2S + 10, oC Trong đó:
53
tb: nhiệt độ bão hòa của hơi nước, với áp suất thiết kế là 10 bar, tb = 180 oC.
S: chiều dày sơ bộ, mm.
Do đó: tv = 180 + 1,2. 15 + 10 = 208 o C
Nhưng theo thực nghiệm, tv khơng nên chọn nhỏ hơn 250o C. Vì vậy chọn tv = 250 oC.
Suy ra ứng suất cho phép ứng với thép C25 theo TL [8]/ trang 153, ta có: σ* = 14,7 (kg/mm2).
Ứng suất cho phép: σ = σ* = 14,7 (kg/mm2) Chiều dày thân lị
n thân P.D S=+ C (mm) 200.φ.σ + P Trong đó:
Dn: Đường kính ngồi của thân lị, Dn = 850 +2.15 = 880 (mm)
p: Áp suất thiết kế, p = 10 (bar).
φ: Hệ số bền vững, chọn φ = 0,7.
C: Dung sai âm lớn nhất, C = 1. Do đó: thân
10.880
S = +1= 5,26 (mm)
200.0,7.14,7+10
Vậy với chiều dày S = 15 (mm) đã chọn đảm bảo được độ bền cho thân lị.
4.2.2. Tính sức bền cho ống lửa [7]
Với ống lửa lị hơi như đã tính chọn ở trên, ta chọn loại thép trịn có ϕ42mm với chiều dày là 3,2mm. Loại thép để chế tạo ống lửa là loại thép chịu nhiệt C25.
Nhiệt độ tính tốn của ống lửa tv = tb + 4.S + 60 (oC)
= 180 + 4. 3,2 + 60 = 252,8 (oC).
54 Ứng suất cho phép ứng với thép C25: σ* = 14,62 (kg/mm2)
Ứng suất cho phép: σ = 0,5. σ* = 7,31 (kg/mm2) Chiều dày ống lửa
tr onglua tr P. D a.l.σ S = . 1+ 1+ +2 (mm) 400.σ P.(D + l) Trong đó:
Dtr là đường kính trong ống lửa, Dtr = 48 – 3,2 = 44,8 (mm).
l là chiều dài ống lửa, l = 1050 (mm).
a = 3,75 đối với ống lửa thẳng đứng.
p là áp suất thiết kế, p = 10 (bar) Do đó: onglua 10. 44,8 3,75.1050.7,31 S = . 1+ 1+ + 2 = 2,45 (mm) 400.7,31 10.(44,8 + 1050)
Vậy với chiều dày S = 3,2 (mm) đã chọn đảm bảo được độ bền ống lửa cho lị này.
4.2.3. Tính sức bền mặt sàng [7]
Với lị hơi này ta có 2 mặt sàng, 1 mặt sàng nằm trên (nắp balong hơi) với các lỗ được khoét để cho ống lửa và 1 mặt sàng nằm dưới. Theo thực nghiệm, ta chọn chiều dày sơ bộ của cả 2 mặt sàng này là 30mm. Ta sẽ kiểm tra sức bền từng mặt sàng.
4.2.3.1 Mặt sàng dưới
Vì mặt sàng dưới nằm trong vùng có nhiệt độ khói 600oC < tk ≤ 900oC. Nên ta có nhiệt độ vách của mặt sàng dưới
tv = tb + 2,5S + 20, oC
= 180 + 2,5. 30 + 20 = 275 oC.
Suy ra ứng suất cho phép ứng với thép C25 tra theo bảng, ta có: σ* = 14 (kg/mm2).
Vậy ứng suất cho phép: σ = 0,6. σ* = 8,4 (kg/mm2). Với lị hơi này, các ống lửa chính là những thanh giằng.
55 Chiều dày mặt sàng được tính theo cơng thức sau:
22 matsang 1 p.(a +b ) S = K. (mm) 100.σ Trong đó:
K = 0,41 là hệ số gia cường bới các thanh giằng.
p = 10 bar là áp suất thiết kế.
a, b: lần lượt là bước ống ngang và dọc ống lửa, a = b = 90 (mm).
Do đó: 22 matsang 1 10.(90 +90 ) S = 0,41. = 5,7 (mm) 100.8,4
Vậy với S = 30 (mm) đã chọn đảm bảo được độ bền mặt sàng trên.
4.2.3.2. Nắp balong hơi
Nhiệt độ tính tốn: tv = tb = 180 oC.
Suy ra ứng suất cho phép với thép C25 tra theo bảng, ta có: σ* = 15,25 (kg/mm2).
Vậy ứng suất cho phép: σ = σ* = 15,25 (kg/mm2) Chiều dày nắp balong hơi được tính theo cơng thức sau
matsang 2tr
p
S = K.D . (mm)
100.σ Trong đó:
K = 0,41 là hệ số gia cường bới các thanh giằng.
p = 10 bar là áp suất thiết kế.
Dtr: Đường kính của mặt sàng chính là đường kính trong của thân lị hơi, (mm). Dtr = 850mm. Do đó: matsang 2 10 S = 0,41.850. = 28,22 (mm) 100.15,25
56 Với các thống số cơ bản của lị hơi đã được tính tốn thiết kế như trên, ta có thể thiết lập được bãn vẽ chế tạo của lị hơi như hình 4.14 bên dưới. Hình 4.14 thể hiện đầy đủ các chi tiết chế tạo và lắp đặt lị, nó đáp ứng đủ điều kiện về thông số kĩ thuật và đề bài yêu cầu.
Hình 4. 14. Bản vẽ thiết kế các chi tiết lò hơi.