Thực hiện và giải quyết việc tính toán kỹ thuật và thiết kế tháp chưng luyện hỗn hợp

  • Số trang: 54 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 18 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34173 tài liệu

Mô tả:

Môc lôc Lêi më ®Çu A. TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu 3 4 4 II.§−êng kÝnh th¸p 1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p 2. Khèi l−îng riªng trung b×nh 3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p 4. §−êng kÝnh th¸p III. ChiÒu cao cña th¸p 1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi B. KÕt lô©n C. Tµi liÖu tham kh¶o 6 1 6 8 11 12 12 12 http://nuoc.com.vn Lêi më ®Çu Trong c«ng nghiÖp viÖc ph©n tÝch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®Çu lµ rÊt cÇn thiÕt nh»m môc ®Ých hoµn thiÖn khai th¸c, chÕ biÕn . . . . , cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c¸c cÊu tö trong c«ng nghiÖp, trong ®ã ch−ng luyÖn lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p hay ®−îc sö dông. Nã ®−îc dïng réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp nh− chÕ biÕn dÇu má . . . Ch−ng lµ ph−¬ng ph¸p t¸ch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®Çu dôa vµo ®é bay h¬i kh¸c nhau cña chóng trong hçn hîp. Hçn hîp cã thÓ lµ nh÷ng chÊt láng hoÆc chÊt khÝ, th−êng khi ch−ng mét hçn hîp cã bao nhiªu cÊu tö ta sÏ thu ®−îc bÊy nhiªu s¶n phÈm. Víi hèn hîp cã hai cÊu tö ta sÏ thu ®−îc hai s¶n phÈm lµ s¶n phÈm ®Ønh gåm phÇn lín lµ cÊu tö dÔ bay h¬i & s¶n phÈm ®¸y chøa phÇn lín cÊu tö khã bay h¬i. Trong thùc tÕ cã thÓ gÆp rÊt nhiÒu kiÓu ch−ng luyÖn kh¸c nhau nh−; ch−ng b»ng h¬i n−íc trùc tiÕp, ch−ng ®¬n gi¶n, ch−ng luyÖn . . . Tuy nhiªn nh»m môc ®Ých thu ®−îc s¶n phÈm cã nång ®é cao, ng−êi ta tiÕn hµnh ch−ng nhiÒu lÇn hay ch−ng luyÖn. Ch−ng luyÖn lµ ph−¬ng ph¸p ch−ng phæ biÕn nhÊt hay dïng ®Ó t¸ch hçn hîp c¸c cÊu tö dÔ bay h¬i cã tÝnh chÊt hßa tan hoµn toµn hay mét phÇn vµo nhau. Cã nhiÒu lo¹i th¸p dïng ®Ó ch−ng luyÖn nh− th¸p ®Üa lç, ®Üa chãp cã èng ch¶y chuyÒn, th¸p ®Öm, . . . Th¸p ®Öm víi −u ®iÓm cÊu t¹o ®¬n gi¶n, lµm viÖc víi n¨ng suÊt lín, hiÖu suÊt cao, kho¶ng lµm viÖc réng, æn ®Þnh . . . ®−îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ ®Æc biÖt lµ trong ch−ng luyÖn hçn hîp Etylic – n−íc. Do thêi gian cã h¹n vµ ®Ó ®i s©u vµo néi dung chÝnh, ®å ¸n chØ thùc hiÖn vµ gi¶i quyÕt viÖc tÝnh to¸n kü thuËt vµ thiÕt kÕ th¸p ch−ng luyÖn ch−a ®i s©u tÝnh to¸n hÕt thiÕt bÞ phô. 2 http://nuoc.com.vn A.TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu vμ chØ sè håi l−u: - Truíc hÕt ta ®æi nång ®é phÇn thÓ tÝch sang nång ®é phÇn mol. M C2 H 5OH = 46 (Kg m 3 ) ρ C H OH = 789 (Kg m 3 ) M H 2O = 18 ρ H O = 998 (Kg m3 2 ) 5 2 (Kg m3 [I – 9] ) [I – 9] Ta cã mèi liªn hÖ: mE VE = ρE = nE ⋅ M E ρE ⇒ nE = VE ⋅ ρ E ME Suy ra ta cã: ρE VE ⋅ xE = ρE VE ⋅ ME ME + (1 − VE ) ⋅ ρN MN ¸p dông c«ng thøc trªn ta cã: VF ⋅ xF = VF ⋅ ρE VP ⋅ ME + (1 − VF ) ME VP ⋅ xP = ρE ρE ME VW ⋅ ρE ME ρN MN = 0,8 ⋅ + (1 − VW ) ⋅ ρN MN 789 46 789 998 0,8 ⋅ + (1 − 0,8) 46 18 ρE ME 789 46 789 998 0,13 ⋅ + (1 − 0,13) ⋅ 46 18 MN + (1 − V P ) ⋅ ME = ρE VW ⋅ xW = ρN 0,13 ⋅ = 0,003 ⋅ (Kmol = 0,0442 (Kmol Kmol ) = 0,00093 (Kmol = 0,553 789 46 789 998 0,003 ⋅ + (1 − 0,003) ⋅ 46 18 Kmol ) Kmol ) Khèi l−îng ph©n tö hçn hîp ®Çu: M F = x F ⋅ M E + (1 − x F ) ⋅ M N M F = 0,0442 ⋅ 46 + (1 − 0,0442 ) ⋅ 18 = 19,2376 L−îng hçn hîp ®Çu ®i vµo th¸p tÝnh theo Kmol h GF = F MF (Kmol h ) 7000 GF = = 363,87 19,2376 - Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu: + Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho toµn th¸p: G F = G P + GW [I – 144] 3 http://nuoc.com.vn §èi víi cÊu tö dÔ bay h¬i ta cã: G F ⋅ x F = G P ⋅ x P + GW ⋅ xW Theo quy t¾c ®ßn bÈy ta cã: [I – 144] GW GF GP = = x P − xW x F − xW xP − xF L−îng s¶n phÈm ®Ønh: x F − xW 0,0442 − 0,00093 = 363,87 ⋅ = 28,52 x P − xW 0,553 − 0,00093 GP = GF ⋅ (Kmol h ) L−îng s¶n phÈm ®¸y: (Kmol h ) GW = G F − G P = 363,87 − 28,52 = 335,35 + Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n luyÖn: y= Rx x ⋅x+ P Rx + 1 Rx + 1 [II – 144] +Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng: GF GP Víi L = [II –158] R x : ChØ sè håi l−u thÝch hîp. y = x⋅ Suy ra: Rx + L L −1 − xW ⋅ Rx + 1 Rx + 1 - X¸c ®Þnh chØ sè håi l−u thÝch hîp: Theo b¶ng IX. 2a – Sæ tay II – Trang 148 H2 ®¼ng phÝ y 0 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 89,4 t 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4 78,15 x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tõ b¶ng néi suy ta cã: x F = 0,0442 ⇒ y F∗ = 0.2935 Theo c«ng thøc chØ sè håi l−u tèi thiÓu cña th¸p ch−ng luyÖn lµ: Rmin = x P − y ú∗ y ú∗ − x F Rmin = x P − y F∗ 0.553 − 0.2935 = = 1,041 ∗ y F − x F 0.2935 − 0,0442 [II – 158] Ta cã c«ng thøc: R = 1,55 ⋅ Rmin [II – 159] 4 http://nuoc.com.vn R = 1,55. 1,041 = 1,614 L−îng hçn hîp ®Çu tÝnh theo 1 Kmol s¶n phÈm ®Ønh. L= G F 363,87 = = 12,76 28,52 GP + Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc ®o¹n luyÖn. y= 1,614 0,553 ⋅x+ = 0,6174 ⋅ x + 0,2116 1,614 + 1 1,614 + 1 + Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng. y= 1,614 + 12,76 12,76 − 1 ⋅x− ⋅ 0,00093 = 5,45 ⋅ x − 0,0042 1,614 + 1 1,614 + 1 II. §−êng kÝnh cña th¸p: D = 0.0188 ⋅ g tb (ρ y ⋅ϖ y )tb [II – 181] gtb:l−îng h¬i trung b×nh ®i trong th¸p (Kg/h) ( ρ y.wy)tb :tèc ®é h¬i trung b×nh ®i trong th¸p 1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p : a/ Trong ®o¹n luyÖn : Sè liÖu : GP : L−îng s¶n phÈm ®Ønh (P’) = 28,52(kmol/h). R : HÖ sè håi l−u thÝch hîp = 1,614 GR : L−îng håi l−u = GP . R =28,52.1,614=46,03 (kmol/h) y®=0,6174.xp+0,2116=0,6174.0,553+0,2116=0,553 ♦ L−îng h¬i ra khái ®Ønh th¸p g® : g® = GR + GP = GP . (R + 1) =28,52. (1,614+ 1) = 74,5513(kmol/h) ♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n luyÖn g1 , nång ®é h¬i y1 , l−îng láng G1 ®èi víi ®Üa thø nhÊt cña ®o¹n luyÖn, nång ®é láng x1 : Coi x1 = xF = 0,0442 Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu : (1) g1 = G1 + GP Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) : g1 y1 = G1 x1 + GP xP (2) Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng : (3) g1 r1 = g® r® r1 : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa luyÖn thø nhÊt (kcal/kmol) r® : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i ra khái ®Ønh th¸p (kcal/kmol) Gäi : rA : Èn nhiÖt hãa h¬i cña Etylic 5 http://nuoc.com.vn rB : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña H2O. Tõ ®å thÞ (t,x,y) ta cã : - NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Ønh (x = xP =0,553): tP = 79,70C Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 79,7°C : ⎧r = 202,12 (kcal/kg) = 202,12.M A (kcal/kmol) = 9297,52 (kcal/kmol) ⇒⎨A ⎩rB = 559,3 (kcal/kg) = 518,5.M B (kcal/kmol) = 10067 ,4 (kcal/kmol) ⇒ r® = rA . y® + rB (1 - y®) = 9297,52 . 0,553 + 10067,4 .(1- 0,553) =9641,66 (kcal/kmol) - NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Çu (x = xF =0,0442): tF = 91,6 °C Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 91,6°C : ⎧rA = 197,36 (kcal/kg) = 197,36.M A (kcal/kmol) = 9078,56 (kcal/kmol) ⇒⎨ ⎩rB = 547,4 (kcal/kg) = 547,4.M B (kcal/kmol) = 9853,2 (kcal/kmol) ⇒ rl = rA . yl + rB (1 – yl) = 9078,56 . yl + 9853,2 . (1 – yl) Tõ (1);(2) vµ (3) ta cã : g1= G1 + 28,52 g1.y1= 0,0442.G1 + 15,77 -774,64.y1 + 9853,2.g1 = 718798,3 Gi¶i 3 ph−¬ng tr×nh trªn ta cã: G1=45,83(Kmol/h) , g1=74,35(Kmol/h) , y1=0,239 ⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn : g tbL = g d + g1 74,5513 + 74,35 = = 74,451 (kmol/h) 2 2 ⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn : GtbL = GR + G1 46,03 + 45,83 = = 45,93 (kmol/h) 2 2 b/ Trong ®o¹n ch−ng : Sè liÖu : GW : L−îng s¶n phÈm ®¸y (W’) = 335,35(kmol/h) ♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n ch−ng g1, , nång ®é h¬i y 1, , l−îng láng G1' thø nhÊt cña ®o¹n ch−ng, nång ®é láng x 1, , ®èi víi ®Üa l−îng h¬i ra khái ®o¹n ch−ng chÝnh lµ l−îng h¬i ®i vµo ®o¹n luyÖn g1 : Ta cã y1, = y *W lµ nång ®é c©n b»ng øng víi xW , néi suy theo b¶ng sè liÖu ®−êng c©n b»ng (II-148) : 6 http://nuoc.com.vn ⇒ y1 = yW = 0,61752 , * Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu : G1' = g1' + G W (1’) Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) : G1' x1' = g1' y1' + G W x W (2’) Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng : g1' r1' = g1r1 (3’) rl : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ra khái ®o¹n ch−ng. ⇒ rl = rA . yl + rB (1 – yl) = 9078,56 . 0,239 + 9853,2 . (1 – 0,239) = 9668,06 (kcal/kmol) r1’: Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt. Tõ b¶ng sè liÖu x – to s«i dd (II-148), néi suy ta cã: NhiÖt ®é s«i hçn hîp ®¸y (x = xW = 0,00093): tW = 99,82°C Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 99,82°C : ⎧rA = 194,072 (kcal/kg) = 194,072.M A (kcal/kmol) = 8927,312 (kcal/kmol) ⇒⎨ ⎩rB = 539,18 (kcal/kg) = 539,18.M B (kcal/kmol) = 9705,24 (kcal/kmol) ⇒ Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt : rl’ = rA . yl’ + rB (1 – yl’) = 8927,312.0,61752 + 9705,24 . (1 – 0,61752) = 9224,854 (kcal/kmol) (3' ) ⇒ g1' = g1 r1 9668,06 = 74,35. = 77,922(kmol/h) ' r1 9224,854 (1' ) ⇒ G1' = g1' + GW = 77,922 + 335,35 = 413,272 (kmol/h) ⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng : g tbC g1 + g1' 74,35 + 77,922 = = = 76,136 (kmol/h) 2 2 ⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng : GtbC G1 + G1' 45,83 + 413,272 = = = 229,551(kmol/h) 2 2 2. Khèi l−îng riªng trung b×nh. a/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng : 7 http://nuoc.com.vn 1 a 1 − a tb1 = tb1 + ρ xtb 2 ρ xtb ρ xtb1 [IX104a- II184] Trong ®ã : ρ xtb : Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng (kg/ m3) ρ xtb1 : Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ m3) ρxtb2 : Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 2 (kg/ m3) atb1 : Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ kg) - §o¹n luyÖn : Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn: xtbL = xF + xP 0,0442 + 0,553 = = 0,2986 2 2 Néi suy víi xtbL theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-148) : ⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n luyÖn : ttbL = 81,721°C ⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbL : (I-9) ρxL2 = 970,8 (kg/m3) ρxL1 = 733,37 (kg/m3) Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn aF = v F .ρ E 0,13.789 = = 0,106 vF .ρ E + (1 − vF ) ρ N 0,13.789 + (1 − 0,13)998 (Kg/Kg) aP = 0,8.789 v P .ρ E = = 0,76 (Kg/Kg) vP .ρ E + (1 − vP ) ρ N 0,8.789 + (1 − 0,8)998 atbL = ⇒ ρ xL ⎛a 1 − atbL = ⎜⎜ tbL + ρ xL 2 ⎝ ρ xL1 ⎞ ⎟⎟ ⎠ a F + a P 0,106 + 0,76 = = 0,433 2 2 −1 ⎛ 0,433 1 − 0,433 ⎞ =⎜ + ⎟ 733 , 37 970 , 8 ⎝ ⎠ −1 = 851,44 (kg/m3) - §o¹n ch−ng : Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n ch−ng : xtbC = xW + xF 0,00093 + 0,0442 = = 0,0226 2 2 Néi suy víi xtbC theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-148) : ⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n ch−ng : ttbC = 95,706°C 8 http://nuoc.com.vn ⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbC :(I-9) ρ xC 1 = 720 ,08 (kg/m3) ρ xC 2 = 961 , 42 (kg/m3) Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn : aw = v w .ρ E 0,003.789 = = 0,0024 (Kg/Kg) vw .ρ E + (1 − vw ) ρ N 0,003.789 + (1 − 0,003)998 atbC = ⇒ ρ xC ⎛a 1 − atbC = ⎜⎜ tbC + ρ xC 2 ⎝ ρ xC1 aW + a F 0,0024 + 0,106 = = 0,0542 2 2 ⎞ ⎟⎟ ⎠ −1 ⎛ 0,0542 1 − 0,0542 ⎞ =⎜ + ⎟ 961,42 ⎠ ⎝ 720,08 −1 = 944,27 (kg/m3) b/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i : - §o¹n luyÖn : Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n luyÖn lµ : y®L = y1 = 0,239 Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n luyÖn lµ : ycL = yP = xP = 0,553 ⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn : ytbL = ydL + ycL 0,239 + 0,553 = = 0,396 2 2 ⇒ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n luyÖn : M yL = ytbL.M1+(1- ytbL).M2 = 0,396 . 46 + (1- 0,396).18 = 29,088 (kg/kmol) → Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn : ρ yL = M yL . TO 29,088 . 273 = = 1 (kg/m3) 22,4.(TO + ttbL ) 22,4.( 273 + 81,721) - §o¹n ch−ng : Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n ch−ng lµ : y dC = y1 = 0,61752 ' Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n ch−ng lµ : ycC = y1 = 0,239 ⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn : ytbC = ydC + ycC 0,61752 + 0,239 = = 0,42826 2 2 → Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n ch−ng : M yC = ytbC.M1+(1-ytbC).M2 = 0,42826.46+(1– 0,42826).18 =30 (kg/kmol) → Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n ch−ng : 9 http://nuoc.com.vn ρ yC = M yC . TO 30 . 273 = = 0,99 (kg/m3) 22,4.(TO + ttbC ) 22,4.(273 + 95,706) 3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p : a.TÝnh ®é nhít: - §o¹n luyÖn +Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 200C lµ: 1,005. 10-3 +ë ttbL= 81,7210C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã: μ E = 0,426.10 −3 (N.s/ m 2 ) (N.s/ m 2 ) μ H = 0,351.10 −3 (N.s/ m 2 ) VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ: lg μ xL = xtbL ⋅ lg μ E + (1 − xtbL ) ⋅ lg μ H xtbL = 0,2986 lg μ xL = 0,2986 ⋅ lg(0,426.10 −3 ) + (1 − 0,2986) ⋅ lg(0,351.10 −3 ) lg μ xL = −3,43 μ xL = 0,37.10 −3 ⎛G X L = ⎜⎜ tbL ⎝ g tbL ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1 4 ⎛ ρ yL ⋅ ⎜⎜ ⎝ ρ xL ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1 8 (N.s/ m 2 ) ⎛ 45,93 ⎞ =⎜ ⎟ ⎝ 74,451 ⎠ 1 4 ⎛ 1 ⎞ ⋅⎜ ⎟ ⎝ 851,44 ⎠ 1 8 = 0,38 YL = 1,2.e-4.X = 0,26 ⎛ ω .σ d .ρ yL YL = ⎜ ⎜ g.V 3 .ρ d xL ⎝ 2 s ⎞ ⎛ μ xL ⎟⋅⎜ ⎟ ⎜ μn ⎠ ⎝ ⎞ ⎟⎟ ⎠ 0 ,16 ⎛ ⎜ Y .g.Vd3 .ρ xL 2 => ω s = ⎜⎜ L μ xL 0,16 ) ⎜ σ d .ρ yL .( μn ⎝ ⎛ ⎞ ⎞ ⎜ ⎟ ⎟ 3 ⎟ = ⎜ 0,26.9,81.0,76 .851,44 ⎟ ⎜ ⎟ 0,37.10 −3 0,16 ⎟ 165 . 1 .( ) ⎜ ⎟ ⎟ 1,005.10 −3 ⎠ ⎝ ⎠ =6,78 (m/s)2 - §o¹n ch−ng +Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 200C lµ: 1,005. 10-3 +ë ttbC= 95,7060C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã: μ E = 0,35.10 −3 (N.s/ m 2 ) μ H = 0,3.10 −3 (N.s/ m 2 ) (N.s/ m 2 ) VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ: lg μ xC = xtbC ⋅ lg μ E + (1 − xtbC ) ⋅ lg μ H xtbC = 0,0226 lg μ xC = 0,0226 ⋅ lg(0,35.10 −3 ) + (1 − 0,0226 ) ⋅ lg(0,3.10 −3 ) lg μ xC = −3,52 10 http://nuoc.com.vn μ xC = 0,3.10 −3 => ⎛G X C = ⎜⎜ tbC ⎝ g tbC ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1 4 ⎛ ρ yC ⋅ ⎜⎜ ⎝ ρ xC ⎞ ⎟⎟ ⎠ 1 8 (N.s/ m 2 ) ⎛ 229,551 ⎞ =⎜ ⎟ ⎝ 76,136 ⎠ 1 4 ⎛ 0,99 ⎞ ⋅⎜ ⎟ ⎝ 944,27 ⎠ 1 8 = 0,56 YC = 1,2.e-4.X = 0,13 ⎛ ω .σ d .ρ yC YC = ⎜ ⎜ g .V 3 .ρ d xC ⎝ 2 s ⎞ ⎛ μ xC ⎟⋅⎜ ⎟ ⎜ μn ⎠ ⎝ ⎛ ⎜ 3 ⎜ 0,13.9,81.0,76 .944,27 ⎜ 0,3.10 −3 0,16 ) ⎜ 165.0,99.( 1,005.10 −3 ⎝ ⎞ ⎟⎟ ⎠ 0 ,16 ⎛ ⎜ Y .g .Vd3 .ρ xC 2 => ω s = ⎜⎜ C μ xC 0,16 ) ⎜ σ d .ρ yC .( μn ⎝ ⎞ ⎟ ⎟ =3,93 ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎟ ⎟ = ⎟ ⎟ ⎠ (m/s)2 4. §−êng kÝnh th¸p: +§o¹n luyÖn: wyL= 0,8.ws = 0,8.(6,78)1/2 = 2,083 (m/s) D L = 0.0188 ⋅ g tbL .M yL 74,451.29,088 = 0.0188 ⋅ = 0,61 (m) (ρ yL ⋅ϖ yL )tb (1 ⋅ 2,083) +§o¹n ch−ng: wyC= 0,8.ws = 0,8.(3,93)1/2 = 1,586 (m/s) DC = 0.0188 ⋅ g tbC .M yC 76,136.30 = 0.0188 ⋅ = 0,72 (m) (ρ yC ⋅ϖ yC )tb 0,99.1,586 III. ChiÒu cao cña th¸p ChiÒu cao lµm viÖc cña th¸p ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc. H = hdv ⋅ m y [II – 175] (m) Trong ®ã: - hdv : ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi. - m y : Sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi. 1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi: yp my = ∫y yW dy =S cb − y [II – 176] Víi M diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng cong thµnh phÇn. + Dùng ®å thÞ f ( y ) = 1 y cb − y 11 http://nuoc.com.vn x y y cb y cb -y 1 y cb − y 0,00093 0.00087 0,0061752 0,0053052 188.5 0,01 0,02 0,03 0,04 xF 0,0442 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 xP 0,553 Tõ b¶ng trªn ta cã: 0.0503 0.1048 0.1593 0.2138 0.239 0.24247 0.249 0.255 0.261 0.267 0.273 0,335 0,397 0,459 0,520 0,553 0,0664 0.1328 0.1992 0,2656 0,2935 0.332 0,354 0,376 0,398 0,42 0,442 0,531 0,576 0,614 0,654 0,6545 0,0134 0,028 0,0399 0,0518 0,0545 0,089 0,105 0,121 0,137 0,153 0,169 0,196 0,179 0,155 0,134 0,102 74.63 35.71 25.06 19.3 18.35 11.24 9.52 8.26 7.3 6.54 5.92 5.1 5.59 6.45 7.46 9.8 xW m yL = yP ∫y y1 y1 m yC = dy = 8,214 −y * ∫y yW dy = 5,752 −y * 2. ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi phô thuéc vµo ®Æc tr−ng cña ®Öm vµ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: hdv = h1 + m ⋅ Gy Gx ⋅ h2 [I – 177] Trong ®ã: - h1 = 2 Vd Re 0y, 25 ⋅ Pr y 3 (m ) : Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi a ⋅ψ ⋅ σ d pha h¬i. [II – 177] 2 ⎛μ ⎞ 3 0,5 - h2 = 256 ⋅ ⎜ x ⎟ ⋅ Re0,25 x ⋅ Prx ( m ) : Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi ⎝ ρx ⎠ víi pha láng. Víi: [II – 177] 12 http://nuoc.com.vn a : HÖ sè phô thuéc vµo d¹ng ®Öm. Víi ®Ñm vßng R¸ing ®æ lén xén a = 0,123 . μ x : §é nhít cña pha láng (Ns m 2 ) . μ xL = 0,37.10 −3 μ xC = 0,3.10 −3 ρ x : Khèi l−îng riªng cña láng. ρ xL = 851,44(Kg m 3 ) ρ xC = 944,27(Kg m 3 ) Re, Pr : ChuÈn sè Reynol vµ prand. ψ : HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm, phô thuéc vµo tû sè gi÷a mËt ®é t−íi thùc tÐ lªn tiÕt diÖn ngang cña th¸p vµ mËt ®é t−íi thÝch hîp. a. TÝnh h1 : - ψ : HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm phô thuéc vµo U tt U th - Víi: U tt = Vx Gx hay U tt = 2 Ft ρx ⋅π ⋅ d : mËt ®é t−íi thùc tÕ, ( m3 m2 ⋅ h ) 45,93.29,088 = 5,372 π ⋅ 0,612 851,44 ⋅ 4 ( m3 m2 ⋅ h ) 4 [II – 177] - §o¹n luyÖn: U ttL = ρ xL ⋅ G xL π ⋅ DL = 4 - §o¹n ch−ng: U ttC = ρ xC G xC π ⋅ DC ⋅ = 4 229,551.30 = 17,92 π ⋅ 0,72 2 944,27 ⋅ 4 U th = B ⋅ σ d : mËt ®é t−íi thÝch hîp ,( m 3 m 2 ⋅ h ) ( m3 m2 ⋅ h ) [II – 177] Ch−ng luyÖn B= 0,065 ( m 3 m ⋅ h ) ⇒ U th = 0,065 ⋅ 165 = 10,725 ( m 3 m 2 ⋅ h ) Suy ra: U ttL 5,372 = = 0,5 → ψ L = 0,5 U th 10,725 [II – 178] U ttC 17,92 = = 1,67 → ψ C = 1,67 U th 10,725 + ChuÈn sè R©yn«n cña pha h¬i: Re y = - §o¹n luyÖn: Re yL = 0,4 ⋅ ρ yL ⋅ϖ yL μ yL ⋅ σ d = [II – 178] 0,4 ⋅ ρ y ⋅ϖ s μ y ⋅σ d [II – 178] 0,4 ⋅ 1 ⋅ 2,083 = 13,65 0,37 ⋅ 10 −3 ⋅ 165 13 http://nuoc.com.vn - §o¹n ch−ng: Re yC = 0,4 ⋅ ρ yC ⋅ϖ yC μ yC ⋅ σ d 0,0043 ⋅ 10 −4 ⋅ T 1,5 1 1 p ⋅ ⎛⎜VE 3 + VH 3 ⎞⎟ ⎝ ⎠ 2 0,4 ⋅ 0,7242 ⋅ 1,2849 = 160,4 0,0119 ⋅ 10 −3 ⋅ 195 μy + ChuÈn sè Pran cña pha h¬i: Pr y = Dy = = [II – 178] ρ y ⋅ Dy 1 1 + : HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha h¬i. [II – 127] ME MH ⋅ ë p = 1atm. V E , V H : ThÓ tÝch mol ph©n tö cña Etylic vµ n−íc. V E = VC2 H 5OH = 2 ⋅ 14,8 + 6 ⋅ 3,7 + 1 ⋅ 7,4 = 59,2 V H = VH 2O = 18,9 (cm (cm 3 mol ) 3 mol ) TL = 81 + 273 = 354 0 K TC = 94 + 273 = 367 0 K → D yL = → D yC = 0,0043 ⋅ 10 −4 ⋅ 3541,5 ⎛⎜ 59,2 ⎝ 1 3 + 18,9 3 ⎞⎟ ⎠ 1 2 0.0043 ⋅ 10 −4 ⋅ 3671,5 ⎛⎜ 59,2 13 + 18,9 13 ⎞⎟ ⎝ ⎠ 2 - §o¹n luyÖn: Pr yL = -§o¹n ch−ng: Pr yC = ⋅ 1 1 + = 1,8497 ⋅ 10 −5 46 18 (m s ) ⋅ 1 1 + = 1,9525 ⋅ 10 −5 46 18 (m s ) μ yL = ρ yL ⋅ D yL μ yC ρ yC ⋅ D yC 2 2 0,0109 ⋅ 10 −3 = 0,5154 1,1434 ⋅ 1,8497 ⋅ 10 −5 0,0119 ⋅ 10 −3 = 0,8416 = 0,7242 ⋅ 1,9525 ⋅ 10 −5 → ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi h1 . h1L = Vd a ⋅ψ L ⋅ σ d ⋅ Re yL 0 , 25 ⋅ Pr yL 2 3 = 2 0,75 ⋅ 266,7126 0, 25 ⋅ 0,5154 3 = 0,2539 ( 0,123 ⋅ 0,32 ⋅ 195 m) h1C = Vd a ⋅ψ C ⋅ σ d ⋅ Re yC 0 , 25 ⋅ Pr yC 2 3 = 2 0,75 ⋅ 160,4 0, 25 ⋅ 0,8416 3 = 0,0992 (m) 0,123 ⋅ 1 ⋅ 195 b. TÝnh h2 : + ChuÈn sè R©yn«n cña pha láng: Re x = Hay: Re x = 0, 04 ⋅ Gx Ft ⋅ σ d ⋅ μ x [II – 178] 0, 04 ⋅ Gx π ⋅ D2 ⋅σ d ⋅ μx 4 14 http://nuoc.com.vn 0,04 ⋅ G xL 0,04 ⋅ 0,4626 = = 0,491 2 π ⋅ DL 3,14 ⋅ 0,8 2 −3 ⋅ 195 ⋅ 0,3847 ⋅ 10 ⋅ σ d ⋅ μ xL 4 4 - §o¹n luyÖn: Re xL = - §o¹n ch−ng: Re xC = 0,04 ⋅ G xC 0,04 ⋅ 2,1624 = = 2,874 2 π ⋅ DC 3,14 ⋅ 0,8 2 −3 ⋅ 195 ⋅ 0,3072 ⋅ 10 ⋅ σ d ⋅ μ xC 4 4 + ChuÈn sè Pran cña pha láng: Prx = μx [II – 178] ρ x ⋅ Dx (m s ) 2 D x : HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha láng. Dt = D20 ⋅ [1 + b ⋅ (t − 20)] 1 1 + ME MH 1 ⋅ 10 −6 ⋅ Víi: D20 = [II – 134] 1 1 E ⋅ H ⋅ μ H ⋅ ⎛⎜V E 3 + VH 3 ⎞⎟ ⎝ ⎠ 1 ⋅ 10 −6 ⋅ 2 = 1 1 + 46 18 1 1 4,7 ⋅ 1,24 ⋅ 1 ⋅ ⎛⎜ 59,2 3 + 18,9 3 ⎞⎟ ⎝ ⎠ 2 = 7,2707 ⋅ 10 −9 μ H = 1 : §é nhít cña n−íc ë 200C HÖ sè nhiÖt ®é: b = 0,2 ⋅ μ 3 ρ = 0,2 ⋅ 1 3 998 = 0,02 [II – 135] Víi: μ , ρ lµ ®é nhít vµ khèi l−îng riªng cña H 2 O ë 20 0 C . - §o¹n luyÖn: D81L = 7,2707 ⋅ 10 −9 ⋅ [1 + 0,02 ⋅ (81 − 20)] = 16,1409 ⋅ 10 −9 - §o¹n ch−ng: D94C = 7,2707 ⋅ 10 −9 ⋅ [1 + 0,02 ⋅ (94 − 20 )] = 18,0313 ⋅ 10 −9 → PrxL = → PrxC = μ xL 0,3847 ⋅ 10 −3 = = 29,7904 800,053 ⋅ 16,1409 ⋅ 10 −9 ρ xL ⋅ D xL μ xC 0,3072 ⋅ 10 −3 = = 18,0953 941,517 ⋅ 18,0313 ⋅ 10 −9 ρ xC ⋅ D xC ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi pha láng lµ: 2 h2 L ⎛μ = 256 ⋅ ⎜⎜ xL ⎝ ρ xL ⎞ ⎟⎟ ⎠ h2C ⎛μ = 256 ⋅ ⎜⎜ xC ⎝ ρ xC ⎞ ⎟⎟ ⎠ 3 2 ⎛ 0,3847 ⋅ 10 −3 ⎞ ⎟⎟ = 256 ⋅ ⎜⎜ ⎝ 800,053 ⎠ 0,5 ⋅ Re 0xC, 25 ⋅ PrxC ⎛ 0,3072 ⋅ 10 −3 ⎞ ⎟⎟ = 256 ⋅ ⎜⎜ ⎝ 941,517 ⎠ ⋅ Re 3 2 0,5 xL 0 , 25 xL ⋅ Pr 3 2 3 ⋅ 0,4907 0, 25 ⋅ 29,7904 0,5 = 0,0718 ⋅ 2,8726 0, 25 ⋅ 18,09530,5 = 0,0672 Tõ ®å thÞ ®−êng lµm viÖc: Ta cã: m L = mF + mP 2 mC = mW + m F 2 Tõ ®å thÞ ta suy ra: 15 http://nuoc.com.vn mL = 0,778 + 2,25 = 1,514 2 mC = 6,67 + 2,25 = 4,46 2 - ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi: - ChiÒu cao cña ®o¹n luyÖn: hdvL = h1L + mL ⋅ G y Gx ⋅ h2 L = 0,2539 + 1,514 ⋅ 0,7128 ⋅ 0,0718 = 0,4214 0,4626 (m) - ChiÒu cao cña ®o¹n ch−ng: hdvC = h1C + mC ⋅ G y' G ' x ⋅ h2C = 0,0992 + 4,46 ⋅ 0,4681 ⋅ 0,0672 = 0,164 (m) 2,1624 ChiÒu cao cña th¸p: - §o¹n luyÖn: H L = hdvL ⋅ m yL = 0,4214 ⋅ 7,75 = 3,3 (m) - §o¹n ch−ng: H C = hdvC ⋅ m yC = 0,164 ⋅ 2,85 = 0,5 (m) VËy chiÒu cao lµm viÖc cña th¸p: H = H L + H C = 3,3 + 0,5 = 3,8 (m) IV. Trë lùc cña th¸p - Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi hÖ h¬i - láng ë ®iÓm ®¼ng pha. ⎡ ⎛G Δpu = Δp k ⋅ ⎢1 + A ⋅ ⎜ x ⎜G ⎢ ⎝ y ⎣ Trong ®ã: m ⎞ ⎛ ρ y ⎞ ⎛ μx ⎟ ⋅⎜ ⎟ ⋅⎜ ⎟ ⎜ρ ⎟ ⎜μ ⎠ ⎝ x⎠ ⎝ y n ⎞ ⎟ ⎟ ⎠ c ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ (N/m2) [II – 189] Δpu - Tæn thÊt ¸p suÊt khi ®Öm −ít t¹i ®iÓm ®¶o pha cã tèc ®é cña khÝ b»ng tèc ®é cña khÝ ®i qua ®iÓm kh« (N/m2). Δp k - Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« (N/m2). G x , G y - L−u l−îng cña láng vµ cña khÝ (kg/s). ρ x , ρ y - Khèi l−îng riªng cña láng vµ cña khÝ (kg/m3). μ x , μ y - §é nhít cña láng vµ cña khÝ (N.s/m2). Do: Re yL = 266,7126 <400 Re yC = 160,4 <400 Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: 2 2 H ρ y ⋅ ωt λ, H ⋅ σ d ω y ⋅ ρ y Δp k = λ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅ 2 4 2 d td Vd2 , Trong ®ã: [II – 189] H - ChiÒu cao líp ®Öm (m). H L = 3,3 (m) H C = 0,5 (m) λ, - HÖ sè trë lùc cña ®Öm (trë lùc do ma s¸t vµ trë lùc côc bé). ω y, - Tèc ®é cña khÝ tÝnh trªn toµn bé tiÕt diÖn th¸p (m/s). 16 http://nuoc.com.vn σ d = 195 (m2/m3) - BÒ mÆt riªng cña ®Öm. Vd = 0,75 (m3/m3) - ThÓ tÝch tù do cña ®Öm. λ, - Hµn sè phô thuéc chuÈn sè R©yn«n. Víi th¸p ®Öm vßng ®æ lén xén th× λ, = 16 Re 0y, 2 [II – 189] - §o¹n luyÖn: λ,L = 16 = 5,2349 266,7126 0, 2 - §o¹n ch−ng: λ,C = 16 = 5,7953 160,4 0, 2 - Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n luyÖn: Δp kL = 2 λ,L H L ⋅ σ d ω yL ⋅ ρ yL 4 ⋅ Vd2 ⋅ 2 5,2349 3,3 ⋅ 195 0,7933 2 ⋅ 1,1434 = ⋅ ⋅ = 538,66 4 2 0,75 2 - Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n ch−ng: Δp kL = 2 λ,C H C ⋅ σ d ω yC ⋅ ρ yC 4 ⋅ Vd2 ⋅ 2 = 5,7953 0,5 ⋅ 195 0,8234 2 ⋅ 0,7242 ⋅ ⋅ = 61,6522 4 2 0,75 2 Trë lùc cña ®Öm kh«: Δp K = Δp kL + Δp kC Δp k = 538,66 + 61,6522 = 600,3122 Theo b¶ng IX.7 gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè A, m ,n c. A = 5,15 m = 0,342 n = 0,19 c = 0,038 - Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®äan luyÖn: ΔpuL ΔpuL 0 , 342 0 , 038 0 ,19 ⎡ ⎤ ⎛ G·G ⎞ ⎛ μx ⎞ ⎛ ρy ⎞ ⎟ ⎟ ⎥ ⎟⎟ ⋅ ⎜ = Δp kL ⋅ ⎢1 + A ⋅ ⎜ ⋅ ⎜⎜ ⎜G ⎟ ⎜μ ⎟ ρ ⎢ y x y ⎝ ⎠L ⎝ ⎝ ⎠L ⎠ L ⎥⎦ ⎣ 0 , 342 0 ,19 0 , 038 ⎡ ⎤ ⎛ 0,3874 ⎞ ⎛ 1,1434 ⎞ ⎛ 0,4626 ⎞ ⋅⎜ = 538,66 ⋅ ⎢1 + 5,15 ⋅ ⎜ ⎟ ⎟ ⋅⎜ ⎟ ⎥ = 1327,856 ⎝ 0,0109 ⎠ ⎝ 800,053 ⎠ ⎝ 0,7128 ⎠ ⎢⎣ ⎥⎦ - Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®o¹n ch−ng: ΔpuC = Δp kC ΔpuC ⎡ ⎛G ⋅ ⎢1 + A ⋅ ⎜ ·G ⎜G ⎢ ⎝ y ⎣ 0 , 342 ⎞ ⎟ ⎟ ⎠C ⎛ ρy ⋅ ⎜⎜ ⎝ ρx 0 , 038 ⎛μ ⎞ ⎞ ⎟⎟ ⋅ ⎜ x ⎟ ⎜ ⎟ ⎠C ⎝ μ y ⎠C 0 ,19 ⎤ ⎥ ⎥ ⎦ 0 , 342 0 ,19 0 , 038 ⎡ ⎤ ⎛ 2,1624 ⎞ ⎛ 0,7242 ⎞ ⎛ 0,3072 ⎞ = 61,6522 ⋅ ⎢1 + 5,15 ⋅ ⎜ ⋅⎜ ⎟ ⎟ ⋅⎜ ⎟ ⎥ = 216,907 ⎝ 0,4681 ⎠ ⎝ 941,517 ⎠ ⎝ 0,0119 ⎠ ⎢⎣ ⎥⎦ 17 http://nuoc.com.vn Δpu = ΔpuL + ΔpuC Trë lùc cña ®Öm −ít: Δpu = 1327,856 + 216,907 = 1544,763 VËy trë lùc trong th¸p ®Öm lµ: Δp = Δp k + Δpu Δp = 600,3122 + 1544,763 = 2145,0752 V. TÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ chÝnh 1. Th©n th¸p. - Th©n th¸p lµ th©n h×nh hµn, lµm viÖc chÞu ¸p suÊt trong, kh«ng bÞ ®èt nãng trùc tiÕp ⇒ thiÕt bÞ lo¹i I nhãm 2 ⇒ hÖ sè hiÖu chØnh η = 0,9 [II – 356] - Chän vËt liÖu lµ thÐp vµ kh«ng gØ X18H10T Theo b¶ng tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu chän ®é dµy trong kho¶ng (1 – 3mm) ta cã giíi h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu: σ k = 540 ⋅ 10 6 N m 2 [II – 310] σ ch = 220 ⋅ 10 6 N m 2 Theo b¶ng sè liÖu XIII.3 hÖ sè an toµn bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu: nk = 2,6 [II – 356] nc = 1,5 øng suÊt giíi h¹n bÒn kÐo cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: [σ k ] = σ k ⋅η N m 2 nk ⇒ [σ k ] = 540 ⋅ 10 6 ⋅ 0,9 = 186,923 ⋅ 10 6 N m 2 2,6 øng suÊt giíi h¹n bÒn ch¶y cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: [σ c ] = σ c ⋅η N m 2 nc ⇒ [σ c ] = [II – 355] [II – 355] 220 ⋅ 10 6 ⋅ 0,9 = 132 ⋅ 10 6 N m 2 1,5 Chän øng suÊt cho phÐp lµ øng suÊt bÐ nhÊt trong hai øng suÊt trªn: [σ ] = [σ k ] = 132 ⋅ 10 6 N m2 Chän c¸ch chÕ t¹o; hµn tay b»ng hå quang ®iÖn, hµn gi¸p nèi hai bªn cã hÖ sè bÒn mèi hµn: ϕ h = 0,95 [II – 362] ChiÒu dµy th©n h×nh trô lµ. S= Dt ⋅ p +C 2 ⋅ [σ ]ϕ − p (m) [II – 360] Trong ®ã: 18 http://nuoc.com.vn Dt : §−êng kÝnh trong cña th¸p (m). DL = 0,73 (m) DC = 0,77 (m). p = p mt + g ⋅ ρ1 ⋅ H 1 : ¸p suÊt trong thݪt bÞ (N m 2 ) . p mt : ¸p suÊt h¬i trong th¸p (N m 2 ) Do th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng nªn p mt = 1amt = 9.81 ⋅ 10 4 (N m 2 ). ( ) p1 = g ⋅ ρ1 ⋅ H 1 : ¸p suÊt thñy tÜnh cña cét chÊt láng N m 2 . ρ1 : Khèi l−îng riªng cña chÊt láng trong th¸p (kg m 3 ). Chän khèi l−îng riªng trung b×nh lín nhÊt trong pha láng: ρ = 941,517(Kg m 3 ) g = 9,81(m/s2): Gia tèc träng tr−êng. H = 3,8(m ) : ChiÒu cao lµm vÞªc cña th¸p. ⇒ p = p mt + ρ1 ⋅ g ⋅ H = 9,81 ⋅ 10 4 + 941,517 ⋅ 9,81 ⋅ 3,8 = 1,332 ⋅ 10 5 [σ ] : øng suÊt cho phÐp víi lo¹i vËt liÖu ®· chän (N/m2). ϕ : HÖ sè bÒn cña thµnh h×nh trô theo ph−¬ng däc v× th¸p kÝn kh«ng ®ôc lç nªn ϕ = ϕ h = 0,95 [II – 363] C : §¹i l−îng bæ sung do ¨n mßn, bµo mßn vµ dung sai vÒ chiÒu dµy (m). C = C1 + C 2 + C 3 (m) C1 : Bæ sung do ¨n mßn (m). Do Etylic – N−íc lµ nh÷ng chÊt ¨n mßn chËm ⇒ C1 = 0,1(mm nam ) . C2 : Bæ sung do bµo mßn (m) Th¸p ch−ng luyÖn chØ chøa láng vµ h¬i nªn Ýt bµo mßn ⇒ C2 = 0 C3 : Bæ sung do dung sai vÒ chiÒu dµy (m) Chän dung sai (II-364) ⇒ Chän C3 = 0,8 mm = 0,8.10-3 (m) Suy ra: C = C1 + C 2 + C 3 = 0,1 + 0 + 0,8 = 0,9(mm ) = 0,9 ⋅ 10 −3 (m ) ChiÒu dµy th©n th¸p lµ: - §o¹n luyÖn víi Dt = 0,8(m ) . SL = 0,8 ⋅ 1,332 ⋅ 10 5 + 0,9 ⋅ 10 −3 = 1,38 ⋅ 10 −3 (m ) 6 5 2 ⋅ 132 ⋅ 10 ⋅ 0,95 + 1,332 ⋅ 10 Quy chuÈn: S L = 2(mm ) - §o¹n ch−ng víi Dt = 0,8(m ) . SC = 0,8 ⋅ 1,332 ⋅ 10 5 + 0,9 ⋅ 10 −3 = 1,38 ⋅ 10 −3 (m ) 2 ⋅ 132 ⋅ 10 6 ⋅ 0,95 + 1,332 ⋅ 10 5 Quy chuÈn: S c = 2(mm ) ChiÒu dÇy trªn thiÕt bÞ: S = S L = S C = 2(mm ) 19 http://nuoc.com.vn + KiÓm tra øng só©t theo ¸p suÊt thö. ¸p suÊt thö: p 0 = pth + p1 (N m 2 ) [II – 366] pth : ¸p suÊt thö thñy lùc. ( ) pth = 1,5 ⋅ p N m 2 . [II – 358] p1 : ¸p suÊt cét chÊt láng trong th¸p. p1 = g ⋅ ρ1 ⋅ H 1 Suy ra: ( p 0 = 1,5 ⋅ 1,332 ⋅ 10 5 + 9,81 ⋅ 941,517 ⋅ 3,8 = 234898 N m 2 ) øng suÊt theo ¸p suÊt thö: σ= Ta cã: σ= [Dt + (S − C )] ⋅ po 2 ⋅ (S − C ) ⋅ ϕ ≤ σC (N 1,2 m2 ) [II – 365] [0,8 + (2 − 0,9) ⋅10 ]⋅ 234898 = 90,0367 ⋅10 (N −3 6 2 ⋅ (2 − 0,9) ⋅ 10 ⋅ 0,95 −3 m2 ) MÆt kh¸c: σc 1,2 VËy: σ < σc 1,2 = 220 ⋅ 10 6 = 183,333 ⋅ 10 6 N m 2 1,2 ( ) tháa m·n ChiÒu dµy th©n thiÕt bÞ lµ 2(mm ) . 2. N¾p vµ ®¸y n¾p. - Chän cïng vËt liÖu víi th©n th¸p; ThÐp kh«ng gØ X18H10T. - Chi tiÕt cÊu t¹o: - §¸y vµ n¾p elip cã gê chÞu ¸p suÊt trong. - C¸c kÝch thøoc: - §−êng kÝnh trong tÝnh theo: Dt = 0,8 (m)(®¸y) ; Dt = 0,8(m)(n¾p) - ChiÒu cao phÇn låi : hb = 0,25 . Dt N¾p: hb = 0,25 . 0,8 = 0,2 (m) §¸y: hb = 0,25 . 0,8 = 0,2 (m) - ChiÒu cao gê : h = 0,025 (m) - ChiÒu dµy ®¸y vµ n¾p : S= Dt ⋅ p D ⋅ t +C 3,8 ⋅ [σ k ] ⋅ k ⋅ ϕ h − p 2 ⋅ hb (m) [II – 385] Trong ®ã : ϕ h = 0,95: HÖ sè bÒn mèi hµn h−íng t©m. 20 http://nuoc.com.vn
- Xem thêm -