Chương 6 Tính tốn tính bền cơ khí cho các chi tiết thiết bị của cô đặc
6.2.1 Sơ lược về cấu tạo
Buồng bốc có đường kính trong là Db =1200 mm, chiều cao Hb = 2500 mm. Thân gồm: ống nhập liệu, ống thơng áp, cửa sửa chữa và 2 kính quan sát. Phía dưới buồng bốc là phần hình nón cụt có gờ liên kết với buồng đốt. Vật liệu chế tạo là thép khơng gỉ OX18H10T, có bọc lớp cách nhiệt.
6.2.2 Tính tốn
Bề dày tối thiểu S’:
Buồng bốc làm việc ở điều kiện chân không nên chịu áp lực từ bên ngồi. Vì áp suất
tuyệt đối thấp nhất ở bên trong là 0,626 at nên buồng bốc chịu áp suất ngoài là:
Nhiệt độ của hơi thứ ra là
vậy nhiệt độ tính tốn của buồng bốc là: (trường hợp thân có bọc lớp cách nhiệt).
Chọn hệ số bền mối hàn φh = 0,95 (bảng 1-8, trang 19, [7], hàn 1 phía).
Theo hình 1.2, trang 16, [7], ứng suất cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở ttt là: [σ]* =120 N/mm2
Chọn hệ số hiệu chỉnh η = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) (trang 17, [7]). ⇒ Ứng suất cho phép của vật liệu là:
(Tra bảng 2.12, trang 34, [7]: module đàn hồi của vật liệu ở ttt là E = 1,99.105 N/mm2.)
⇒ Ứng suất chảy của vật liệu là = [σ]*.nc = 120.1,65 = 198 N/mm2 Áp dụng cơng thức 5-14, trang 98,[7]:
Trong đó:
Dt = 1200 mm – đường kính trong của buồng bốc. Pn = 0,1347 N/mm2 – áp suất tính tốn của buồng bốc.
L = 2500 mm – chiều dài tính tốn của thân, là khoảng cách giữa hai mặt bích. Bề dày thực S:
Dt = 1200 mm ⇒ Smin = 3 mm < 5,6 mm ⇒ chọn S’ = 5,6 mm (theo bảng 5.1, trang 94, [7]).
Chọn hệ số ăn mịn hố học là Ca = 1 mm (thời gian làm việc 10 năm). Vật liệu được xem là bền cơ học nên Cb = Cc = 0.
Chọn hệ số bổ sung do dung sai của chiều dày C0 = 0,5 mm (theo bảng XIII.9, trang 364, [2]).
⇒ Hệ số bổ sung bề dày là:
C = Ca + Cb + Cc + C0 = 1 + 0 + 0 + 0,5 = 1,5 mm ⇒ Bề dày thực là:
S = S’ + C = 5,6 + 1,5 = 7,1 mm Chọn S = 8 mm.
Kiểm tra bề dày buồng bốc:
Kiểm tra công thức 5-15, trang 99,[7]:
⇔ 0,052 1,125 19,44 (thỏa).
Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng của áp suất ngồi:
So sánh Pn với áp suất tính tốn cho phép trong thiết bị [Pn] theo 5-19, trang 99,[7]: [Pn] = 0,649. Et. Pn.
⇔ 0,649. 1,99.105. 0,1347
⇔ 0,161 N/mm2 0,1347 N/mm2 (thỏa).
Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng của lực nén chiều trục: Xét: L = 2500 mm ≤ D = 7.900 = 6300 mm
Lực nén chiều trục lên buồng bốc: (công thức 5-30, trang 103, [7])
Theo điều kiện 5-33, trang 103, [7]: 25 = = 85,71 250. Tra qc = ở [7] trang 103. 5 0 100 1 50 2 00 2 50 50 0 10 00 20 00 50 00 qc 0, 05 980,0 140, 150, 140, 180,1 080, 060, 550,0 ⇒qc = 0,0843 ⇒ (công thức 5-34, trang 103, [7])
Điều kiền thỏa mãn độ ổn định của thân (5-32, trang 103, [7]): S – Ca
(8 - 1)
7 1,83 (thỏa).
Ứng suất nén được tính theo cơng thức 5-48, trang 107, [7]: = = = 5,77 N/mm2.
Ứng suất nén cho phép được tính theo cơng thức 5-31, trang 103, [7]: [] N/mm2
Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời của áp suất ngoài và lực nén chiều trục:
Kiểm tra điều kiện 5-47, trang 107, [7]: + 1
+ = 0,90 1 (thỏa)
Vậy bề dày buồng bốc là 8 mm.
⇒ Đường kính ngồi của buồng bốc: Dn = Dt + 2S = 1200 + 2.8 = 1216 mm. Tính bền cho các lỗ:
Đường kính lỗ cho phép khơng cần tăng cứng (công thức 8-2, trang 162, [7]) dmax = mm.
Trong đó:
Dt = 1200 mm – đường kính trong của buồng bốc. S = 8 mm – bề dày của buồng bốc.
k – hệ số bền của lỗ. k= = = 0,088 dmax = = = 19,7 mm So sánh: Ống nhập liệu Dt = 20 mm < dmax Cửa sửa chữa Dt = 500 mm > dmax
Kính quan sát Dt = 200 mm > dmax
⇒ Không cần tăng cứng cho lỗ hơi đốt vào