Thân buồng đốt

Thân buồng đốt theo ASME

Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng đốt có đường kính trong Dt, chiều cao H

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu tmin

+ Buồng đốt làm việc ở điều kiện áp suất dư nên chịu áp

suất trong

+ Hơi đốt là hơi nước bõa hòa ở áp suất tuyệt đối nên

buồng đốt chịu áp suất trong Pm, bỏ qua áp suât thủy tĩnh

áp suất tính toán P

+ Nhiệt độ của hơi đốt vào lò là tD ( tra “ bảng I.251. Tính

chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc vào áp suất

“, ở áp suất tuyệt đối, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng đốt là ttt

+ Với các thông số trên ta tra được

Bán kính trong của thân R

Áp suất tính toán, thân chịu áp suât trong

P

Ứng suất cho phép lớn nhất S

( tra ở bảng TABLE 1A trang 90 và 92, Line No: 1 cho thép 304 ở nhiệt độ làm việc t “

ASME 2012 section II – part D – Material “ )

hệ số bền môi hàn E= 0,95

- Các bước tiến hành

+ Bước 1: Thân chịu ứng suất vòng: điều kiện là t <12

R và P<0,385 SE

+ Bước 2: Tính bề dày tối thiểu

tmin=PR

SE−0,6 P

+ Bước 3: Tính bề dày thực

- Tiến hành:

Thân chịu ứng suất vòng: thỏa điều kiện là t <12

R và P<0,385 SE

Bề dày tối thiểu

tmin=PR

SE−0,6 P

- Tính toán bề dày thực

Chọn thép tấm theo tiêu chuẩn bề dày thép có trên thị trường

Bề dày thực buồng đốt t

Thân buồng đốt theo Hồ Lê Viên

- Sơ lượt về cấu tạo

+ Buồng đốt có đường kính trong Dt, chiều cao H

+ Vật liệu chế tạo là thép 304

- Tính toán bề dày tối thiểu smin

+ Buồng đốt làm việc ở điều kiện áp suất dư nên chịu áp suất trong

+ Hơi đốt là hơi nước bõa hòa ở áp suất tuyệt đối nên buồng đốt chịu áp suất trong

Pm, bỏ qua áp suât thủy tĩnh áp suất tính toán P

+ Nhiệt độ của hơi đốt vào lò là tD ( tra “ bảng I.251. Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ

thuộc vào áp suất “, ở áp suất tuyệt đối, trang 314 “ sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất

– tập 1 “)

+ Nhiệt độ tính toán của buồng đốt là ttt

+ Với các thông số trên ta tra được

Áp suất tính toán, thân chịu áp suât trong

P

Ứng suất cho phép chịu nén []

Hệ số bền môi hàn E=0,95

- Các bước tiến hành:

+ Bước 1: Tỉ lệ [σ ]P

φh>25

+ Bước 2: Tính bề dày tối thiểu smin=P Dt

2[σ ]φh

+ Bước 3: Tính bề dày thực s

+ Bước 4: Kiểm tra bề dày

Áp suất tính toán cho phép

[ P ]=2[σ ]φh(s−Ca)D t+(s−C a)

Điều kiện [P] > P : thỏa

- Tiến hành:

Nếu [σ ]P

φh>25 nên ta có công thức tính bề dày tối thiểu smin=P Dt

2[σ ]φh

- Tính toán bề dày thực

+ Chọn hệ số ăn mòn hóa học Ca=1 ( thời gian làm việc 10 năm )

+ Vật liệu được xem là bền cơ học Cb=Cc=0

+ Chọn hệ số bổ sung quy tròn kích thướt là C0 (theo tiêu chuẩn bề dày thép có trên thị trường và

theo yêu cầu bảng 5-1 trang 94 sách Hồ Lê Viên)

Bề dày thực buồng đốt s

- Kiểm tra lại bề dày

+ Áp suất tính toán cho phép

[ P ]=2[σ ]φh(s−Ca)D t+(s−C a)

+ Điều kiện [P] > P : thỏa

Bề dày thực buồng đốt s

Tính bền cho đáy và nắp thiết bị

Nắp thiết bị

Tính nắp thiết bị theo ASME

TÍNH NẮP ELIP

(Hình (a))

Bước 1:

Chọn bề dày tối thiểu t của nắp bằng với của thân hoặc tính theo công thức:

t= PD2SE−0,2 P

Với: P – áp suất tính toán (bằng áp suất khí quyển, psi)

D – đường kính trong thiết bị (in)

E – hệ số bền mối hàn, E=1

S – ứng suất cho phép tối đa (psi)

Bước 2:

Tính tỷ số A theo công thức: A=0,125Ro/ t

Với: t – bề dày tối thiểu

Ro – bán kính tương đương của nắp elip tính theo tích , với Ko tra theo bảng

TABLE UG-33.1

Do/2ho 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0

Ko 1,36 1,27 1,18 1,08 0,99 0,9 0,81 0,73 0,65 0,57 0,50

Chọn nắp có ho=0,25 D0→ Do /2ho → K o

→Ro

Suy ra: A=0,125Ro/ t

Bước 3:

Sử dụng giản đồ FIG HA-1 hoặc bảng TABLE HA-1 (subpart 3 – Section VIII, part D) cho vật liệu

thép 304 tại nhiệt độ làm việc. Tìm được giá trị tỷ số B cần tìm. Hoặc nếu A nằm ngoài giản đồ về phía

bên phải, thì tra B theo giá trị cuối cùng của A trên giản đồ. Kiểm tra áp suất cho phép theo công thức

(a). Nếu giá trị A nằm ngoài (phía bên trái) đường cong, thì ở bước 4, kiểm tra áp suất cho phép theo

công thức (b).

Bước 4:

Kiểm tra áp suất cho phép theo công thức:

(a) Pa=B

(R¿¿o¿¿ t )¿¿

(b) Pa

So sánh với giá trị áp suát tính toán P, Pa<P → cần tăng bề dày rồi tính toán lại theo các bước

trên.

Bước 5:

Chọn bề dày tối thiểu bằng với bề dày tối thiểu của của thân buồng bốc

tBước 6:

Tính tỷ số A theo công thức: A=0,125Ro/ t

Bước 7:

Sử dụng giản đồ FIG HA-1 hoặc bảng TABLE HA-1 (subpart 3 – Section VIII, part D) cho vật liệu

thép 304 tại nhiệt độ làm việc. Tìm được giá trị tỷ số B cần tìm là B

Bước 8:

Kiểm tra áp suất cho phép theo công thức:

(a) Pa=B

(R¿¿o¿¿ t )¿¿

Vậy bề dày tối thiểu cho kiểu nắp đã chọn là t.

III.2.1.2 Tính nắp thiết bị theo theo Hồ Lê Viên

TÍNH NẮP ELLIPSE:

Sơ lược về cấu tạo:

- Chọn nắp ellipse tiêu chuẩn Dt

- Nắp có gờ và chiều cao gờ là hg

- Nắp có lỗ thoát hơi thứ

- Vật liệu chế tạo thép 304

Tính toán:

Bước 1: Chọn bề dày nắp ellipse

Chọn bề dày tính toán nắp S, bằng với bề dày thực buồng bốc.

Nắp có áp suất trong giống như buồng bốc pN/mm2, nên nắp sẽ chịu áp suất ngoài Pn N/mm2

Bước 2: Tính các thông số cơ bản

Xét tỉ số ht

Dt=0,25

Bán kính cong bên trong ở đỉnh nắp, Rt=Dt

Trong đó:

Et (N/mm2) : Modun đàn hồi của vật liệu làm nắp ở nhiệt độ tính toán, T

tc (N/mm2): Giới hạn chảy của vật liệu làm đáy (nắp)

[n] (N/mm2): Ứng suất cho phép của vật liệu làm đáy (nắp),

Tỉ số giới hạn đàn hồi của vật liệu x = 0,7 với thép không gỉ

β=Et ( s−Ca )+5 x σc

t Rt

Et ( s−Ca )−6,7 x (1−x )σct R t

Với h1

Dtvà

R t

sta chọn K

Bước 3: Kiểm tra áp suất tính toán cho phép

Nếu 0,2<ht

Dt<0,3 và

Rt

s< 0,15 E t

xσ ct ta chọn công thức xác định áp suất tính toán theo

(6-13)

[ p ]=2[σ¿¿n](s−Ca)βRt

¿

Nhận xét: p< [ p ] THỎA

Vậy bề dày nắp ellipse là

Đáy thiết bị

Tính đáy thiết bị theo ASME

TÍNH ĐÁY NÓN

(Hình (e) – Đáy nón có đoạn uốn chuyển tiếp)

Đối với đáy nón có đoạn chuyển tiếp, ta thực hiện tính bề dày tối thiểu tương tự khi tính cho đáy

côn không có đoạn chuyển tiếp. Tuy nhiên, ta cần thực hiện thêm bước chọn bán kính cong của đoạn

uốn r sao cho:

r không nhỏ hơn 6% đường kính ngoài của thân thiết bị

r không nhỏ hơn 3 lần bán kính ngoài của thân thiết bị.

Chọn đáy nón tiêu chuẩn D

Góc ở đáy là 2 α

Chiều cao của đáy nón (không kể phần gờ) là H

→ Di=2H . tan

Bước 1:

Tính bề dày tối thiểu của đáy nón theo công thức giống như khi tính đáy nón không có đoạn

chuyển tiếp, nhưng thayD bằng Di

t=P Di

2cos (SE−0,6 P)

Bước 2:

Tính bán kính cong đoạn chuyển tiếp, theo công thức:

Di=D−2 r (1−cos ) r=D−Di

2 (1−cos❑)

Bước 3:

Kiểm tra 2 điều kiện của bán kính cong đã nêu trên. Nếu không thỏa, cần thay đổi thông số H để

tính lại Di và r.

Các điều kiện này thỏa, vì vậy, bề dày tối thiểu của kiểu đáy đã chọn.

Tính đáy thiết bị theo theo Hồ Lê Viên

TÍNH ĐÁY NÓN :

Sơ lược cấu tạo:

- Chọn đáy nón tiêu chuẩn Dt

- Đáy nón có phần gờ cao và góc ở đáy là 2 α

- Chiều cao của đáy nón (không kể phần gờ) là H

- Vật liệu chế tạo thép 304, các thông số tính toán:

[ σ ]=131,12 Nmm2 :Ứng suất cho phép của thép 304, tại nhiệt độ làm việc T

φh=0,95 : Hệ số bền mối hàn

Ca=1mm : Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học

- Xác định hệ số hình dạng y

Căn cứ vào ∝ và R t

Dtnên ta chọn hệ số hình dáng y

Đáy chịu áp suất ngoài, p

Bước 1: Tình bề dày tối thiểu S’

Nếu :

[σ ]P

φh>50

Thì bề dày đáy nón được tính theo công thức

S'= Dp2 cosβ [σ ]φh

Trong đó: D là đường kính tính toán, đối với đáy nón kiểu I và III ta có:

D=D t−2¿

Bước 2: Tính bề dày thực S=S '+C

Chọn hệ số bổ sung bề dày: C=Ca+Cb+C c+Co

- Xem vật liệu như bền cơ học: Cb=0 ;Cc=0

- Chọn hệ số ăn mòn hóa học là Ca=1mm

- Chọn hệ số quy tròn kích thước Co

Bề dày thực của đáy nón: S=S '+C

Bước 3: Kiểm tra áp suất tính toán cho phép, [p]

Xác định áp suất cho phép ở đáy theo công thức (6-24) và (6-25)

[ p ]=4 [σ ]φh(s−Ca)Dt y

[ p ]=2cos∝[σ ]φh(s−Ca)D+2cosα (s−Ca)

Ta chọn giá trí bé trong giá trị [p] và đem so sánh

Min [ p ]> p (thỏa)

Vậy bề dày đáy nón là S