I. Chiều dày thiết bị
1. Thân tháp chưng cất
Thân tháp có hình trụ, được làm bằng thép khơng gỉ (X18H10T), chế tạo theo phương pháp hàn hồ quang điện, thân tháp nối ghép từ nhiều đoạn bằng mối ghép bích bằng thép khơng gỉ (X18H10T).
Dựa vào ST2_bảng XII.4/309 và bảng XII.7/313 ta có các thơng số đặc trưng của X18H10T:
Tốc độ ăn mòn < 0,1 mm/năm
Giới hạn bền kéo: 𝜎𝑘 = 550. 106 N/m2
Giới hạn bền chảy: 𝜎𝑐ℎ = 220. 106 N/m2
Hệ số dãn khi kéo ở nhiệt độ từ 20oC tới 100oC là 16,6.10-6oC-1
Khối lượng riêng: 𝜌 = 7,9. 103 kg/m3
Hệ số an toàn bền kéo: nk = 2,6 Hệ số an toàn bền chảy: nch = 1,5 Nhiệt độ nóng chảy: t = 1400oC Mơ đun đàn hồi: E = 2,1.105 N/m2
Hệ số Poatxông: =
Đường kính trong của tháp: D = 0,7 m
Điều kiện làm việc của tháp chưng cất
Áp suất bên trong tháp ( tính tại đáy tháp ), với mơi trường làm việc lỏng-khí P = Ph + PL + ∆P
Áp suất hơi trong tháp:
Ph = 1at = 9,81.104 N/m2
Áp suất thuỷ tĩnh của cột chất lỏng:
PL = 𝜌𝐿𝑔𝐻 (ST2_XIII.10/360)
Khối lượng riêng trung bình của chất lỏng trong tháp:
𝜌𝐿 =𝜌𝑥𝑡𝑏+ 𝜌𝑥𝑡𝑏 ′ 2 = 799,34 + 916,89 2 = 858,12 𝑘𝑔/𝑚 3
Chiều cao cột chất lỏng bằng chiều cao của thân tháp cộng với chiều cao phần lồi của đáy, nắp và theo (ST2_ XIII.11/381):
𝐻′ = 𝐻 + 2. ℎ𝑡 = 7 + 2.0,175 = 7,35 𝑚
𝑃𝐿 = 𝜌𝐿𝑔𝐻 = 858,12.9,81.7,35 = 61873,46 N/m2
P = Ph + PL + ∆P = 9,81.104 + 61873,46 + 6142,13 = 166115,59 N/m2
Do áp suất tại đáy tháp:
P = 0,166.106 < 0,25.106 N/m
Theo (ST2_ XIII.8/362), giá trị bền hàn của thân hình trụ, hàn hồ quang điện, Dt = 0,7m, thép hợp kim 𝜑ℎ = 0,95 ( kiểu hàn: hàn giáp mối hai bên).
Chiều dày của thân hình trụ ( làm việc chịu áp suất trong P) C (m) 2[ ] t thân PD S P = + − (ST2_XIII.8/360)
Ứng suất cho phép của vật liệu khi kéo, chảy với hệ số điều chỉnh 𝜂 = 0,9 [𝜎𝑘] =𝜎𝑘 𝑛𝑘. 𝜂 = 550.106 2,6 . 0,9 = 190,38. 106 N/m2 (ST2_XIII.1/355) [𝜎𝑐ℎ] =𝜎𝑐ℎ 𝑛𝑐ℎ. 𝜂 = 220.106 1,5 . 0,9 = 132. 106 N/m2 (ST2_XIII.2/355) Chọn ứng suất cho phép bắng với ứng suất nhỏ nhất trong hai ứng suất trên:
[𝜎] = [𝜎𝑐ℎ] = 132. 106 N/m2
Đại lượng bổ sung: C = C1 + C2 + C3 (ST2_XIII.17/363)
Đại lượng bổ sung do ăn mịn: chọn thiết bị làm việc trong 15 ÷ 20 năm, tốc độ ăn mòn < 0,1(mm/năm) chọn C1 = 1 mm.
Đại lượng bổ sung do hao mịn: khơng đáng kể nên C2 = 0 mm. Đại lượng bổ sung do dung sai chiều dày C3 do:
𝑆𝑡ℎâ𝑛 = 𝑃. 𝐷𝑡 2. [𝜎]. 𝜑 − 𝑃+ 𝐶 = 166115,59.0,7 2.132. 106. 0,95 − 166115,59+ 𝐶1+ 𝐶2+ 𝐶3 = 4,64. 10−4+ 0,001 + 0 + 𝐶3 = 1,46. 10−3+ 𝐶3(𝑚) = 1,46 + 𝐶3(𝑚𝑚) → Chọn C3 = 0,18 (mm) → C = C1 + C2 + C3 = 1 + 0 + 0,18 = 1,18 (mm) → Sthân = 0,46 + 1,18 = 1,64 (mm) → Chọn bề dày của tháp là 5 mm.
Kiểm tra ứng suất thành của thiết bị
[𝜎] = [𝐷𝑡 + (𝑆−𝐶)].𝑃0
2.(𝑆−𝐶).𝜑 ≤𝜎𝑐ℎ
1,2 (ST2_XIII.26/365) Áp suất thủy lực: với thiết bị dạng hàn và làm việc ở P (N/m2)
Áp suất thử P0: (ST2_XIII.27/365) P0 = Ptl + PL = 249173,39 + 61873,46 = 311046,85 N/m2 Ta có: [𝜎] = [𝐷𝑡+(𝑆−𝐶)].𝑃0 2.(𝑆−𝐶).𝜑 =311046,85.[0,7+(5.10−3−1,18.10−3)] 2.0,95.(5.10−3−1,18.10−3) = 30,16. 106 N/m2 𝜎𝑐ℎ 1,2 =220.106 1,2 = 183,3. 106 N/m2
→ Thoả điều kiện:
[𝜎] = 30,16. 106 𝑁 𝑚2< 183,3. 106 𝑁 𝑚2 =𝜎𝑐ℎ 1,2 → Chọn bề dày thân tháp là 5 mm. 2. Đáy và nắp thiết bị
Sử dụng vật liệu giống như phần thân tháp, chọn loại đáy, nắp hình elip có gờ, tính tốn bề dày, kích thước của nắp và đáy giống nhau.
Dựa vào (ST2_bảng XIII.10/382) với Dt = 0,7 m và chiều cao phần lồi của đáy, nắp ht = 0,175 m
Chọn chiều cao gờ h = 0,025 m và diện tích bề mặt trong Ft = 0,59 m2
Chiều dày của đáy và nắp elip của thiết bị chịu áp suất trong:
𝑆𝑛ắ𝑝 = DtP
3,8[σk]kφh−𝑃. Dt
2ht+ 𝐶 (ST2_XIII.47/385) Hệ số không thứ nguyên: (ST2_XIII.48/385)
𝑘 = 1 − 𝑑
𝐷𝑡 = 1 − 0,18
0,7 = 0,743
d là đường kính lớn nhất của lỗ khơng tăng cứng trên nắp, lấy d = 0,18 m
→𝑆𝑛ắ𝑝 = DtP 3,8[σk]kφh− 𝑃. Dt 2ht + 𝐶 = 0,7.166115,59 3,8.190,38. 106. 0,743.0,95 − 166115,59. 0,7 2.0,175+ 𝐶 = 4,56.10-4 + C (m) = 0,456 + C (mm)
Vì 𝑆𝑛ắ𝑝 − 𝐶 < 10 mm => tăng 2 mm so với giá trị C tính ở phần thân tháp → Snắp = 0,456 + 2 + 1,18 = 3,636 mm
Theo bảng ST2_XIII.12/385, chọn bề dày của đáy và nắp là 5 mm.
Kiểm tra ứng suất thành nắp và đáy của thiết bị
[𝜎] = 𝑃0. 𝐷𝑡2+2.ℎ𝑡.(𝑆−𝐶′)
7,6.𝑘.𝜑ℎ.ℎ𝑡.(𝑆−𝐶′)≤𝜎𝑐ℎ
Ta có: [𝜎] = 𝑃0. 𝐷𝑡 2+2.ℎ𝑡.(𝑆−𝐶′) 7,6.𝑘.𝜑ℎ.ℎ𝑡.(𝑆−𝐶′)= 311046,85. 0,72+2.0,175.(0,005−3,18.10−3) 7,6.0,743.0,95.0,175.(0,005−3,18.10−3)= 89,32. 106 N/m2 𝜎𝑐ℎ 1,2 =220.106 1,2 = 183,3. 106 N/m2
→ Thoả điều kiện
[𝜎] = 89,32. 106 𝑁 𝑚2< 183,3. 106 𝑁 𝑚2 =𝜎𝑐ℎ 1,2 → Chọn bề dày đáy và nắp là 5 mm. II. Tính tốn các ống dẫn
Đường kính của ống nối dẫn lỏng và ống dẫn hơi trong tháp được tính bằng cơng thức:
𝐷 = 1000√ 4𝑄
3600𝜋𝜌, 𝑚𝑚
Trong đó:
Q: Lưu lượng lỏng hoặc hơi tùy theo ống dẫn, kg/h. 𝜌: Khối lượng riêng của lỏng hoặc hơi, kg/m3.
: Vận tốc dòng lỏng hoặc hơi, m/s.
1. Ống dẫn sản phẩm đáy
Tra ST1_bảng I.2/9, theo Tw = 99,08oC, ta có: {𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙 = 715,01 𝑘𝑔/𝑚 3 𝜌𝑛ướ𝑐 = 958,64 𝑘𝑔/𝑚3 → 𝜌𝑤 = ( 𝑥̅̅̅̅𝑤 𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙+ 1 − 𝑥̅̅̅̅𝑤 𝜌𝑛ướ𝑐 ) −1= ( 0.01 715,01+ 1 − 0.01 958,64 ) −1 = 955,38 𝑘𝑔/𝑚3
Tốc độ trung bình của chất lỏng tự chảy:
Chọn 𝜔 = 0,25 𝑚/𝑠 ( ST1_bảng II.2/370). Đường kính trong của ống nối:
𝐷𝑦= 1000√ 4𝐺𝑤
3600𝜋𝜌 = 1000√
4.1052,26
3600𝜋. 955,38.0,25= 39,47 𝑚𝑚
→ Chọn ống dẫn có 𝐷𝑦 = 40 𝑚𝑚
→ Tra ST2_XIII.32/434, ta được chiều dài đoạn ống nối l = 100 mm.
2. Ống dẫn dòng nhập liệu
Tra ST1_bảng I.2/9, theo TF = 82,06oC, ta có: {𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙 = 733,73 𝑘𝑔/𝑚 3 𝜌𝑛ướ𝑐 = 970,56 𝑘𝑔/𝑚3 → 𝜌𝐹 = ( 𝑥̅̅̅𝐹 𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙+ 1 − 𝑥̅̅̅𝐹 𝜌𝑛ướ𝑐 ) −1= ( 0,3 733,73+ 1 − 0,3 970,56) −1= 884,88 𝑘𝑔/𝑚3
Tốc độ trung bình của chất lỏng tự chảy:
Chọn 𝜔 = 0,5 𝑚/𝑠 ( ST1_bảng II.2/370). Đường kính trong của ống nối:
𝐷𝑦 = 1000√ 4𝐺𝐹
3600𝜋𝜌 = 1000√
4.1500
3600𝜋. 884,88.0,5= 34,63 𝑚𝑚
→ Chọn ống dẫn có Dy = 40 𝑚𝑚
→ Tra ST2_XIII.32/434, ta được chiều dài đoạn ống nối l = 100 mm.
3. Ống dẫn hơi ra khỏi đỉnh tháp
Nhiệt độ của pha hơi tại đỉnh tháp là TD = 65,03oC. Khối lượng riêng của pha hơi tại đỉnh tháp:
𝜌𝑥 = 273.𝑥𝐷. 𝑀𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙+ (1 − 𝑥𝐷). 𝑀𝑛ướ𝑐
22,4. (𝑇𝐷+ 273) = 273.
0,965.32 + (1 − 0,965). 18
22,4. (65,03 + 273) = 1,14 𝑘𝑔/𝑚
3
Tốc độ trung bình của hơi quá nhiệt chuyển động trong ống dẫn:
Chọn 𝜔 = 30 𝑚/𝑠 ( ST1_bảng II.2/370). Đường kính trong của ống nối:
𝐷𝑦= 1000√ 4𝐺𝐷
3600𝜋𝜌 = 1000√
4.447,17
3600𝜋. 1,14.30= 68,00 𝑚𝑚
→ Chọn ống dẫn có Dy = 70 𝑚𝑚
→ Tra ST2_XIII.32/434, ta được chiều dài đoạn ống nối l = 110 mm.
4. Ống dẫn hơi vào đáy tháp
Nhiệt độ của pha hơi tại đỉnh tháp là Tw = 99,08oC. Khối lượng riêng của pha hơi tại đỉnh tháp:
𝜌𝑥= 273.𝑥𝑤. 𝑀𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙+ (1 − 𝑥𝑤). 𝑀𝑛ướ𝑐
22,4. (𝑇𝑤+ 273) = 273.
0,006.32 + (1 − 0,006). 18
22,4. (99,08 + 273) = 0,592 𝑘𝑔/𝑚
3
Tốc độ trung bình của hơi bão hồ chuyển động trong ống dẫn:
Chọn 𝜔 = 40 𝑚/𝑠 ( ST1_bảng II.2/370). Đường kính trong của ống nối:
𝐷𝑦= 1000√ 4𝐺𝑊
3600𝜋𝜌 = 1000√
4.1052,26
3600𝜋. 0,592.40= 125,36 𝑚𝑚
→ Chọn ống dẫn có Dy = 150 𝑚𝑚
→ Tra ST2_XIII.32/434, ta được chiều dài đoạn ống nối l = 130 mm.
5. Ống dẫn lỏng hoàn lưu
Tra ST1_bảng I.2/9, theo TD = 65,03oC, ta có:
{𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙 = 750,97 𝑘𝑔/𝑚
3
→𝜌𝐷 = ( 𝑥̅𝐷 𝜌𝑚𝑒𝑡ℎ𝑎𝑛𝑜𝑙+ 1 − 𝑥̅𝐷 𝜌𝑛ướ𝑐 ) −1 = ( 0,98 750,97+ 1 − 0,98 980,24 ) −1 = 754,50 𝑘𝑔/𝑚3
Tốc độ trung bình của chất lỏng tự chảy:
Chọn 𝜔 = 0,2 𝑚/𝑠 ( ST1_bảng II.2/370). Đường kính trong của ống nối:
𝐷𝑦= 1000√ 4𝐺𝐷
3600𝜋𝜌 = 1000√3600𝜋. 754,50.0,24.447,17 = 32,37 𝑚𝑚
→ Chọn ống dẫn có Dy = 40 𝑚𝑚
→ Tra ST2_XIII.32/434, ta được chiều dài đoạn ống nối l = 100 mm.
III. Chọn bích và vịng đệm
1. Bích và đệm để nối và bít kín thiết bị
Mặt bích là bộ phận dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị.
Chọn loại bích liền khơng cổ bằng thép CT3. Chọn sơ bộ mặt bích theo Dt = 700 mm theo ST2_bảng XIII.27/421 cho kiểu bích liền bằng thép CT3 (kiểu I), ta được các số liệu sau: Dt D Db Dl Do h Bu - lông db z (mm) (cái) 700 830 780 750 711 22 M20 24 Trong đó: D là đường kính ngồi mặt bích (mm). Db là đường kính đường bulong (mm). Dl là đường kính gờ bích (mm).
Dt. Do là đường kính trong, ngồi của tháp (mm). db là đường kính bulong (mm).
z là số bulong của một mặt bích. h là chiều cao mặt bích (mm).
Tra ST2_bảng IX.5/170, ta có đường kính trong của tháp Dt = 700 mm, khoảng cách mâm hđ = 300 mm, chọn được khoảng cách giữa hai mặt nối bích là 1200 mm và số mâm giữa hai mặt bích là 4.
Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Đệm làm bằng các vật liệu mềm hơn so với vật liệu bích. Khi xiết bu-lơng, đệm bị biến dạng và điền đầy lên các chỗ gồ ghề trên bề mặt của bích. Tra ST6_Bảng 7-2/146, với áp suất tính tốn ptt = 0,17 N/mm2 và nhiệt độ tính tốn 100oC, chọn vật liệu đệm là đệm bằng dây amiang ( áp suất tối đa 0,3 N/mm2 và nhiệt độ tối đa 300oC), loại đệm phẳng, chọn bề dày đệm là 3 mm. Theo ST2_Bảng XIII.31/433 và ST2_Bảng XIII.27/417, kích thước bề mặt đệm:
- Đường kính ngồi của đệm: D2 = 750 mm - Đường kính trong của đệm: D4 = 730 mm
- Do Dt < 1m nên: D3 = D2 + 1 = 751 mm; D5 = D4 – 1 = 729 mm
2. Bích để nối các ống dẫn
Chọn vật liệu là thép CT3, kiểu 1, theo ST2_Bảng XIII.26/409, ta có bảng số liệu sau:
STT Loại ống dẫn Dy Kích thước nối h l Dw Dbích Db D1 Bu - lông db z (mm) (cái) (mm) 1 Dòng sản phẩm đáy 40 45 130 100 80 M12 4 12 100 2 Dòng nhập liệu 40 45 130 100 80 M12 4 12 100
3 Hơi vào tb ngưng tụ 70 76 160 130 110 M12 4 14 110
4 Hơi vào đáy tháp 150 159 260 225 202 M16 8 16 130 5 Dịng hồn lưu 40 45 130 100 80 M12 4 12 100 Tra ST2_Bảng XIII.30/432, tương ứng với ST2_Bảng XIII.26/409, kích thước bề mặt đệm bích ta được bảng số liệu sau:
STT Dy D1 D2 D3 D4 D5 b b1 f z (mm) rãnh 1 40 80 69 70 55 54 4 1 4 2 2 40 80 69 70 55 54 4 1 4 2 3 70 110 100 101 86 85 4 1 4 2 4 150 202 191 192 171 170 5 1 4,5 3 5 40 80 69 70 55 54 4 1 4 2
IV. Tai treo và chân đỡ
1. Tính sơ bộ khối lượng tháp
Do đĩa, chóp, ống hơi,… của thiết bị làm bằng thép khơng rỉ (X18H0T), có khối lượng riêng ρX18H10T = 7,9. 103 kg/m3, bích ghép thân làm bằng thép CT3 có khối lượng riêng là ρCT3 = 7,85. 103 kg/m3
Khối lượng của nắp và đáy:
Xem khối lượng đáy bằng khối lượng nắp
Tra ST2_Bảng XIII.11/382 có khối lượng của đáy và nắp là như nhau: với đáy elip có Dt = 700 mm, chiều dày Snắp = 5 mm, chiều cao gờ h = 25 mm
Khối lượng của đáy và nắp:
𝑚đá𝑦+𝑛ắ𝑝 = 2. 𝛿. 𝐹. 𝜌 = 2.0,005.0,59.7900 = 46,61 𝑘𝑔
Khối lượng của thân tháp:
𝑚𝑡ℎâ𝑛 =𝜋 4. (𝐷𝑛𝑔
2− 𝐷𝑡2). 𝐻𝑡ℎâ𝑛. 𝜌𝑋18𝐻10𝑇 = 𝜋
4. (0,706
2− 0,72). 6,151.7900 = 321,96 𝑘𝑔
Khối lượng của mâm: Bỏ qua khối lượng bị hụt do các lỗ trên mâm
𝑚𝑚â𝑚 =𝜋
4. 𝑁𝑡𝑡. 𝜌𝑋10𝐻18𝑇. 𝛿𝑚â𝑚. 𝐷𝑡
2 =𝜋
4. 17.7900.0,003. 0,7
2 = 155,05 (𝑘𝑔).
Khối lượng của chóp: Bỏ qua khối lượng do các khe làm hụt
𝑚𝑐ℎó𝑝= 𝑁𝑡𝑡. 𝑛. ℎ𝑐ℎó𝑝. 𝜌𝑋10𝐻18𝑇.𝜋 4. ((𝑑𝑐ℎó𝑝) 2 𝑛𝑔𝑜à𝑖− (𝑑𝑐ℎó𝑝)2 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔) + 𝑁𝑡𝑡. 𝑛. 𝛿𝑐ℎó𝑝. 𝜌𝑋10𝐻18𝑇. 𝜋. (𝑑𝑐ℎó𝑝)2 𝑛𝑔𝑜à𝑖 4 = 17.19.0,0725.7900.𝜋 4. ((0,0736 + 2.0,002) 2− 0,07362) + 17.19.0,002.7900.𝜋. (0,0736 + 2.0,002) 2 4 = 112,01 𝑘𝑔
Khối lượng của ống hơi:
Chọn bề dày ống hơi bằng 2 mm 𝑚ố𝑛𝑔 ℎơ𝑖 = 𝑁𝑡𝑡. 𝑛. ℎố𝑛𝑔 ℎơ𝑖. 𝜌𝑋10𝐻18𝑇.𝜋 4. ((𝑑ố𝑛𝑔 ℎơ𝑖) 2 𝑛𝑔𝑜à𝑖− (𝑑ố𝑛𝑔 ℎơ𝑖)2 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔) = 17.19.0,06.7900.𝜋 4. ((0,05 + 2.0,002) 2− 0,052) = 50,02 𝑘𝑔
Khối lượng ống chảy chuyền:
Chọn bề dày ống chảy chuyền bằng 2mm Mỗi mâm sẽ có 2 ống chảy chuyền
𝑚ố𝑛𝑔 𝑐𝑐 = 𝑁𝑡𝑡. 𝑛. ℎố𝑛𝑔 𝑐𝑐. 𝜌𝑋10𝐻18𝑇.𝜋 4. ((𝑑ố𝑛𝑔 𝑐𝑐) 2 𝑛𝑔𝑜à𝑖− (𝑑ố𝑛𝑔 𝑐𝑐)2 𝑡𝑟𝑜𝑛𝑔) = 17.2.0,045.7900.𝜋 4. ((0,05 + 2.0,002) 2− 0,052) = 3,95 𝑘𝑔
Khối lượng của các bích ghép thân
Chọn số mâm giữa hai mặt bích là 4, vậy ta có 8 bích ghép thân 𝑚𝑏í𝑐ℎ= 𝜋
4. (𝐷𝑏í𝑐ℎ
2− 𝐷𝑡2). ℎ𝑏í𝑐ℎ. 𝜌𝐶𝑇3. 8 =𝜋
4. (0,83
2− 0,72). 8.7850.0,022 = 215,83 𝑘𝑔
Khối lượng chất lỏng trong tháp:
Trường hợp xấu nhất tháp lụt 100%, chất lỏng ngập đầy tháp là nước do khối lượng riêng của nước luôn lớn hơn hỗn hợp methanol - nước.
𝑚𝑙ỏ𝑛𝑔 = ℎ𝑡ℎâ𝑛.𝜋 4. Dt
2. ρnước = 6,151.𝜋 4. 0,7
2. 1000 = 2367,18 𝑘𝑔
Vậy tổng khối lượng của tháp là:
m = mđáy+nắp + mthân + mmâm + 𝑚𝑐ℎó𝑝 + 𝑚ố𝑛𝑔 ℎơ𝑖 + 𝑚ố𝑛𝑔 𝑐𝑐 + mbích + 𝑚𝑙ỏ𝑛𝑔
= 46,61 + 321,96 + 155,05 + 112,01 + 50,02 + 3,95 + 215,83 + 2367,18 = 3272,61 kg
2. Tai treo
Chọn vật liệu làm tai treo là thép CT3, tấm lót là vật liệu làm thân: 𝜎𝐶𝑇3 = 130. 106 (𝑁
𝑚2) Chọn số tai treo là 4
Tải trọng trên 1 tai treo là: do ta chọn 4 tai treo, 4 chân đỡ nên
𝐺 =𝑚𝑔
8 =3272,61.10
8 = 4090,76 N Theo ST2_Bảng XIII.36/438:
Chọn tải trọng cho phép lên 1 tai treo là GN = 5000 N Bề mặt đỡ: Ftreo = 72,5.10-4 m2
Khối lượng một tai treo: mtreo = 1,23 kg
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q = 0,69.106 (N/m2)
𝐿𝑡𝑟𝑒𝑜 𝐵𝑡𝑟𝑒𝑜 (𝐵𝑡𝑟𝑒𝑜)1 𝐻𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑆𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑙𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑎𝑡𝑟𝑒𝑜 𝑑𝑡𝑟𝑒𝑜 mm 100 75 85 155 6 40 15 18 3. Chân đỡ Chọn vật liệu chân đỡ là thép CT3. Theo ST2_Bảng XIII.35/437
Bề mặt đỡ: Fchân = 172.10-4 m2
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q = 0,29.106 (N/m2)
𝐿𝑐ℎâ𝑛 𝐵𝑐ℎâ𝑛 (𝐵𝑐ℎâ𝑛)1 (𝐵𝑐ℎâ𝑛)2 𝐻𝑐ℎâ𝑛 ℎ𝑐ℎâ𝑛 𝑆𝑐ℎâ𝑛 𝑙𝑐ℎâ𝑛 𝑑𝑐ℎâ𝑛
mm
CHƯƠNG 6: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ I. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh I. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh
Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ - ống loại tuần hoàn nằm ngang
Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống: 25x2 mm
Chọn cách xếp ống thẳng hàng, bố trí theo hình lục giác đều, 91 ống (ST2_V.11/49) Nhiệt độ của nước vào là tLV = 25oC, nhiệt độ đầu ra của nước là tLR = 40oC
Dòng sản phẩm đỉnh ngưng tụ tại nhiệt độ tN = 65,03oC
Diện tích bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: 𝐹𝑡𝑏 = 𝑄𝑛𝑡
𝐾.∆𝑡̅̅̅ (ST2_V.1/3) Hiệu số nhiệt độ trung bình:
∆𝑡 ̅̅̅ =∆𝑡1−∆𝑡2 𝑙𝑛 (∆𝑡1 ∆𝑡2) =(65,03−25)−(65,03−40) 𝑙𝑛 (65,03−2565,03−40) = 31,95℃ (ST2_V.8/5) Nhiệt lượng cần thiết để ngưng tụ sản phẩm ở đỉnh tháp:
𝑄𝑛𝑡 = 𝐷̅. 𝑟𝐷. (𝑅 + 1) = 447,17.1107,85. 103. (1,673 + 1) = 367832,48 (𝑊) Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
𝐾 = 1 1 𝛼𝑁+∑ 𝑟𝑡+ 1 𝛼𝐷 (ST2_V.5/3) Trong đó:
𝛼𝑁: hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.K) 𝛼𝐷: hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ (W/m2.K) ∑ 𝑟𝑡: nhiệt trở của thành ống và lớp cáu (m2.K/W) - Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (𝛼𝑁) Các thông số của nước ở nhiệt độ trung bình 𝑡𝑁𝑡𝑏 =𝑡𝐿𝑉+𝑡𝐿𝑅
2 =25+40
2 = 32,5℃
Lưu lượng nước: GN = 5,87 kg/s Nhiệt dung riêng: CN = 4180,9 J/kg.oC Khối lượng riêng: ρN = 995,2 kg/m3
Độ nhớt động lực: µN = 0,765.10-3 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0,62 W/m.oC
Vận tốc thực tế của nước trong ống:
𝜈𝑁 = 4𝐺𝑁 𝜌𝑁𝑛𝜋𝑑2𝑡𝑟 = 4.5,87 995,2.91.𝜋.0,0212 = 0,187 (m/s)