Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế hệ thống chưng cất ethanol với công suất 100000 m


Tính toán kết cấu cho thiết bị gia nhiệt đáy tháp



tải về 0.56 Mb.
trang12/14
Chuyển đổi dữ liệu06.11.2017
Kích0.56 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

5.4. Tính toán kết cấu cho thiết bị gia nhiệt đáy tháp.

5.4.1. Bề dày thiết bị gia nhiệt đáy tháp.

5.4.1.1. Đường kính trong của vỏ thiết bị.


Theo công thức V.140- tr 49- 11:

(5.9)

Trong đó: - bước ống, mm.



(mm)

Chọn: (mm)

Vậy: (mm)

Tra bảng XIII.6- tr 359- 11, chọn đường kính theo chuẩn:



(mm)

5.4.1.2. Áp suất làm việc và vật liệu chế tạo.


Áp suất làm việc lấy theo áp suất lớn hơn là áp suất của hơi nước bão hòa khô:

Nhiệt độ làm việc tối đa:

Chọn áp suất thiết kế lớn hơn áp suất làm việc 10%:

(N/mm2)

Chọn vật liệu chế tạo là thép không gỉ 18Cr/8Ni (SUS304), tra bảng 8.2, tr 475- 13, ta được:



  • Độ bền kéo: (N/mm2)

  • Ứng suất thiết kế: (N/mm2)

Chọn kiểu mối hàn kép nối đỉnh, với mức độ siêu âm kiểu tra là 100%, tra bảng 8.3- tr 476- 13, ta có hệ số hàn:

5.4.1.3. Hệ số bổ sung chiều dày thiết bị.


Hệ số bổ sung chiều dày thiết bị được tính theo công thức 2.23- tr 74- 14:

(mm)

Trong đó: - độ dư ăn mòn, với tuổi thọ thiết bị là 20 năm, chọn



- độ dư bù cho sai số chế tao, gia công, chọn

- độ dư do ăn mòn hóa chất, môi chất không ăn mòn nên

Vậy: (mm)


5.4.1.4. Chiều dày thân thiết bị.


Chiều dày nhỏ nhất thân thiết bị được tính theo công thức 8.36a- tr 478- 13:

Trong đó: - đường kính trong của thiết bị, (mm)

Vậy: (mm)

Chiều dày thân tháp sẽ phải lớn hơn nhiều so với chiều dày nhỏ nhất để có thể chịu được tải trọng do gió và trọng lượng của tháp gây ra. Chọn:



(mm)

5.4.2. Bề dày đáy và nắp thiết bị gia nhiệt.


Đáy và nắp thiết bị sử dụng vật liệu chế tạo như thân thiết bị, thép không gỉ SUS304. Hình dạng đáy và nắp thiết bị chọn là hình elip tiêu chuẩn, có gờ. Tra theo bảng XIII.10- tr 382- 11, với mm, ta được:

mm

mm

Chọn chiều dày đáy và nắp: (m).

Kiểm nghiệm độ bền cho đáy và nắp thiết bị theo công thức 2.33- tr 94- 14:

Ứng suất với chiều dày thiết bị đã tính phía trên:



(N/m2)

(N/m2)

Nhận thấy: nên chiều dày tính toán đủ bền trong cả khi kiểm tra thủy lực. Chiều dày đã chọn thõa mãn.


5.4.3. Chọn mặt bích ghép nối thân – đáy và nắp thiết bị.


Chọn bích ghép liền kiểu I theo bảng XIII.27- tr 417- 11, theo đường kính trong của thiết bị mm và áp suất làm việc , ta được:











h

Bu lông

900

1060

1000

960

913

35



z

M27

28

Để đảm bảo độ bít kín, sử dụng đệm bít kín bằng amiang dày 3 mm, đường kính trong là 913 mm, đường kính ngoài là 960 mm.

5.4.4. Bù giãn nở nhiệt và bề dày vỉ ống.

5.4.4.1. Bù giãn nở nhiệt.


Do hiệu nhiệt độ giữa hai dòng lưu thể: K và vật liệu chế tạo của vỏ thiết bị và hệ thống ống là cùng một loại (SUS304) nên ta bỏ qua sự sai lệch giãn nở nhiệt giữa vỏ thiết bị và hệ thống ống.

5.4.4.2. Bề dày vỉ ống.


Vỉ ống được cố định vào thiết bị bằng phương pháp kẹp chặt giữa hai mặt bích vỏ thiết bị và nắp, đáy thiết bị

Ống được cố định vào vỉ ống bằng phương pháp hàn.

Chọn bề dày vỉ ống: mm.

5.4.5. Tính toán chân đỡ thiết bị gia nhiệt đáy tháp.


Chọn chân đỡ tháp kiểu trụ đỡ, theo phương pháp hàn phẳng với vỏ thiết bị. Trụ đỡ dạng trụ ( góc ) và vật liệu chế tạo là SUS304 có:

  • Ứng suất thiết kế: (N/mm2)

  • Mô đun Young : (N/mm2) theo [15].

Chọn chiều cao trụ đỡ là: 1 (m)

5.4.5.1. Trọng lượng tĩnh của thiết bị gia nhiệt đáy tháp.


  • Trọng lượng của thân thiết bị:

Chọn hệ số:

đối với thiết bị có nhiều bộ phận bên trong

mm

m

Khi đó trọng lượng tháp theo công thức 8.54a- tr 495- 13:



N

(kN)

  • Trọng lượng của các ống trong thiết bị



(kN)

  • Trọng lượng của lớp cách nhiệt

Khối lượng riêng của sợi khoáng: (kg/m3)

Chọn bề dày lớp cách nhiệt: (mm)

Thể tích gần đúng lớp cách nhiệt:

(m3)

Trọng lượng lớp cách nhiệt:



(N) (kN)

Tính cả phần phụ kiện cho lớp cách nhiệt chọn:



(kN)

  • Trọng lượng lỏng trong tháp

Trọng lượng tĩnh tối đa của tháp sẽ xuất hiện khi tháp chứa đầy lỏng, lấy với chất lỏng có khối lượng riêng lớn hơn là nước, tra theo phụ lục 4, (kg/m3)

(N)

(kN)

  • Tổng khối lượng của thiết bị:

(kN)

5.4.5.2. Chiều dày trụ đỡ.

1. Tải trọng do gió tạo ra.

Chọn áp suất do gió tạo ra bằng: (N/m2) (tương đương tốc độ gió 160 km/h).

Đường kính ngoài của tháp (bao gồm cả lớp cách nhiệt):



(m)

Tải trọng gió tính theo một đơn vị chiều dài được tính theo công thức 8.64- tr 503-13:



(N/m)

Mômen uốn tại chân đáy trụ đỡ theo công thức 8.56- tr 496- 13:



(N.m)
2. Phân tích ứng suất.

Lần tính đầu tiên của vòng lặp, chọn chiều dày trụ đỡ (mm)

Ứng suất uốn được tính theo công thức 8.46- tr 490- 13:



(N/mm2)

Ứng suất do trọng lượng tối đa tạo ra tính theo công thức 8.47-tr 490- 13:



(N/mm2)

Ứng suất nén lớn nhất theo công thức 8.45- tr 490- 13:



(N/mm2)

Ứng suất căng nhỏ nhất theo công thức 8.44- tr 490- 13:



(N/mm2)

Tiêu chuẩn kiểm tra thiết kế theo 8.48 và 8.49- tr491- 13:



Thỏa mãn

Thỏa mãn.

Nhận xét: cả hai tiêu chí trên đều được thỏa mãn vậy chiều dày trụ đỡ là:



(mm)

5.4.5.3. Vòng chịu tải ở đáy trụ đỡ và các bu lông đinh vị.


Chọn gần đúng đường kính vòng tròn tâm các lỗ lắp bu lông:

(m)

Chu vi của đường tròn tâm các lỗ lắp bu lông:



(m)

Chọn bước bu lông: (m)

Số bu lông cần thiết để định vị:

Chọn số bu lông là bội số chung gần nhất của 4:

Chọn vật liệu chế tạo bu lông là thép cácbon, tra bảng 8.2- tr475- 13, ứng suất thiết kế là: (N/mm2)

Diện tích tiết diện ngang của bu lông được tính theo công thức 8.50- tr 491- 13:



(mm2)

Chọn bu lông M24 có diện tích (mm2). (Kích thước bu lông tối thiểu để định vị trụ đỡ thiết bị).

Tải trọng nén tổng cộng tác dụng lên vòng đáy của trụ đỡ ( tính theo một đơn vị chiều dài) tính theo công thức 8.51- tr 492- 13:

(4.36)

(N/m)

Chọn áp suất đỡ tối đa tác dụng lên nền móng bê tông: (N/mm2)

Chiều rộng vòng đáy trụ tính theo công thức 8.52- tr 493- 13:

(m) (4.37)

Chọn các kích thước thiết kế trụ đỡ theo bảng 8.20- tr 494- 13:



Bu lông

Tiết diện

A

B

C

D

E

F

G

M24

353

45

76

64

13

19

30

36

Chiều rộng thực tế của vòng đáy trụ:

(mm)

Áp suất thực tế tác dụng lên móng bê tông:



(N/mm2)

Chiều dày nhỏ nhất của vòng đáy trụ tính theo công thức 8.53- tr 493- 13:



(mm)

Chọn: (mm).


5.4.6. Cửa nối ống dẫn với thiết bị và bích nối tương ứng.

5.4.6.1. Ống lỏng đi vào đáy thiết bị gia nhiệt đáy tháp.


Thiết bị gia nhiệt chỉ đun sôi lại 50% để gia nhiệt đáy tháp nên lưu lượng dòng thực tế là:

Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị.

Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng: (kg/m3)

Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống nối là: (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

(m)

Chọn: (m) = 50 (mm)

Chọn bích liền bằng kim loại đen, kiểu 1 tra bảng XIII.26- tr 409- 11:












h

Bu lông

50

57

140

110

90

12



z

M12

4

5.4.6.2. Ống hơi đi ra đỉnh thiết bị gia nhiệt.


Lưu lượng hơi bốc hơi trong thiết bị gia nhiệt đáy tháp:

(kg/h)

Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị.

Khối lượng riêng hỗn hợp hơi: (kg/m3)

Chọn vận tốc chất hơi chảy trong ống nối là: (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

(m)

Chọn: (m) = 250 (mm)

Chọn bích liền bằng kim loại đen kiểu 1, tra bảng XIII.26- tr 409- 11:












h

Bu lông

250

273

370

350

312

22



z

M16

12

5.4.5.3. Ống hơi bão hòa đi vào thiết bị.


Lưu lượng của hơi bão hòa:

(kg/s)

Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị.

Khối lượng riêng của hơi nước bão hòa tại áp suất 8bar: (kg/m3)

Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống nối là: (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

(m)

Chọn: (m) = 200 (mm)

Chọn bích liền bằng kim loại đen, kiểu 1 tra bảng XIII.26- tr 409- 11:












h

Bu lông

200

219

310

270

242

24



z

M20

8

5.4.5.4. Ống nước ngưng đi ra thiết bị.


Lưu lượng của nước ngưng:

(kg/s)

Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị.

Khối lượng riêng của nước ngưng tại áp suất 8bar: (kg/m3)

Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống nối là: (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

(m)

Chọn: (m) = 50 (mm)

Chọn bích liền bằng kim loại đen, kiểu 1 tra bảng XIII.26- tr 409- 11:












h

Bu lông

50

57

160

125

102

18



z

M16

4






Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương