ρl: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg.m-3).
4.3.1. Bề dày thân tháp
Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn giáp mối ( phương pháp hồ quang). Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích.
Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của acetone đối với thiết bị, ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là inox SUS 304. Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chỉ cần tính thân chịu áp suất trong.
4.3.1.1. Áp suất tính tốn
Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chọn áp suất tính tốn:
tt cl tlđinh
P =P +∑h +P (N.m-2) (4-8)
Với : áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy
Chọn áp suất sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà vẫn an toàn:
(N.m-2)
Ptt = 55982,43664 + 98100 + 8153,621051 = 162836,0577(N.m-2) = 0.16283606 (N/mm2)
Chọn nhiệt độ tính tốn là nhiệt độ đáy ttt = tđáy = 100oC
4.3.1.2. Xác định bề dày thân chịu áp suất trong
Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay nên hệ số mối hàn:
Ứng suất cho phép giới hạn bền xác định theo công thức XIII.1 và bảng XIII.3, [7]
Ứng suất cho phép giới hạn chảy xác định theo công thức XIII.2 và bảng XIII.4, [7]
(N.m-2)
Ta lấy giá trị bé hơn trong hai kết quả trên để tính tốn. Xét tỷ số:
Do đó, bề dày tính tốn của thân theo công thức (XIII.8 trang 360, [7]): (mm)
Mà bề dày thực của thân tháp là: (mm) (4-10)
Trong đó: (4-11)
- : hệ số bổ sung do ăn mịn hóa học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mịn của chất lỏng. Chọn tốc độ ăn mòn của acetone là 0,1 (mm/năm), thiết bị hoạt động trong 20 năm. Do đó mm.
- : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn mm. - : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn mm.
- : hệ số bổ sung qui tròn, chọn mm. (mm)
Suy ra: (mm)
Kiểm tra độ bền:
(thỏa điều kiện) Kiểm tra áp suất cho phép trong thân thiết bị:
Po = Pth + Pcl Pth = 1,5 Ptt = 1,5 164627,0211 = 244254,0866 (N.m-2) Po = 244254,0866 + 55982,43668 = 302885,0069 (N.m-2) Cho nên (N.m-2)
Vậy thỏa điều kiện
Kết luận: Bề dày thực của thân tháp: St = 4 (mm)