Buồng đốt by ASME

1. 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 <
1
2
𝑅 và 𝑃 < 0,385𝑆𝐸
+ Bước 2: Tính bề dày tối thiểu
𝑡 𝑚𝑖𝑛 =
𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃
+ Bước 3: Tính bề dày thực
- Tiến hành:
Thân chịu ứng suất vòng: thỏa điều kiện là 𝑡 <
1
2
𝑅 và 𝑃 < 0,385𝑆𝐸

2.  Bề dày tối thiểu
𝑡 𝑚𝑖𝑛 =
𝑃𝑅
𝑆𝐸−0,6𝑃
- 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 𝑠 𝑚𝑖𝑛 =
𝑃𝐷𝑡
2[𝜎]𝜑ℎ
+ Bước 3: Tính bề dày thực s
+ Bước 4: Kiểm tra bề dày
 Áp suất tính toán cho phép

3. [ 𝑃] =
2[𝜎]𝜑ℎ(𝑠 − 𝐶 𝑎)
𝐷𝑡 + (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 𝑠 𝑚𝑖𝑛 =
𝑃𝐷𝑡
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 − 𝐶 𝑎)
𝐷𝑡 + (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 NẮPELIP
(Hình (a))

4.  Bước 1:
Chọnbề dàytối thiểutcủa nắp bằng với của thân hoặc tính theocông thức:
𝑡 =
𝑃𝐷
2𝑆𝐸−0,2𝑃
Với: P – áp suấttính toán (bằngáp suất khí quyển,psi)
D – đườngkính trong thiếtbị (in)
E – hệ số bềnmối hàn, E=1
S – ứngsuất cho phéptối đa (psi)
 Bước 2:
Tính tỷ số A theocông thức: 𝐴 =
0,125
𝑅 𝑜/𝑡

5. Với: t – bề dày tối thiểu
Ro – bán kínhtương đươngcủa nắp eliptínhtheotích o o oR K D , với Ko tra theobảng
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
Chọnnắp có ℎ 𝑜 = 0,25𝐷0 → 𝐷𝑜 2ℎ 𝑜⁄ → 𝐾𝑜
→ 𝑅 𝑜
Suyra: 𝐴 =
0,125
𝑅 𝑜/𝑡
 Bước 3:
Sử dụnggiản đồ FIG HA-1 hoặc bảngTABLE HA-1(subpart3 – SectionVIII,partD) cho vật liệu
thép304 tại nhiệtđộ làmviệc.Tìm được giá trị tỷ số B cần tìm. Hoặc nếuA nằm ngoài giảnđồ về phía
bênphải,thì tra B theogiátrị cuối cùng của A trên giảnđồ. Kiểmtra áp suấtcho phéptheocông thức
(a).Nếugiátrị A nằm ngoài (phíabêntrái) đườngcong,thì ở bước4, kiểmtraáp suất cho phéptheo
công thức (b).
 Bước 4:
Kiểmtra áp suấtcho phéptheocông thức:
(a) 𝑃𝑎 =
𝐵
(𝑅 𝑜 𝑡⁄ )
(b) 2
0
0,0625
( / )
a
E
P
R t
 𝑃𝑎
So sánhvới giá trị áp suát tính toán P, 𝑃𝑎 < 𝑃 → cần tăng bề dày rồi tính toánlại theocác
bước trên.
 Bước 5:
Chọnbề dàytối thiểubằngvới bề dàytối thiểucủacủa thânbuồngbốc

6. 𝑡Bước 6:
Tính tỷ số A theocông thức: 𝐴 =
0,125
𝑅 𝑜/𝑡
 Bước 7:
Sử dụnggiản đồ FIG HA-1 hoặc bảngTABLE HA-1(subpart3 – SectionVIII,partD) cho vật liệu
thép304 tại nhiệtđộ làmviệc.Tìm được giá trị tỷ số B cần tìm là 𝐵
 Bước 8:
Kiểmtra áp suấtcho phéptheocông thức:
(a) 𝑃𝑎 =
𝐵
(𝑅 𝑜 𝑡⁄ )
Vậybề dàytối thiểuchokiểunắpđã chọnlà 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 ℎ 𝑔
- Nắp có lỗ thoát hơi thứ
- Vật liệu chế tạo thép 304
Tính toán:
 Bước 1: Chọn bề dày nắp ellipse
Chọnbề dàytính toán nắp 𝑆, bằngvới bề dàythực buồngbốc.
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 thôngsố cơ bản
Xéttỉ số
ℎ 𝑡
𝐷𝑡
= 0,25
Bán kính cong bêntrong ở đỉnh nắp, 𝑅 𝑡 = 𝐷𝑡
Trong đó:

7. Et
(N/mm2
) :Modun đàn hồi của vật liệulàmnắp ở nhiệtđộ tính toán,T
t
c (N/mm2
):Giới hạnchảycủa vật liệulàmđáy (nắp)
[n] (N/mm2
):Ứngsuấtcho phépcủa vật liệulàmđáy(nắp),
Tỉ số giới hạnđàn hồi của vật liệu x = 0,7 với thépkhônggỉ
𝛽 =
𝐸 𝑡( 𝑠 − 𝐶 𝑎)+ 5𝑥𝜎𝑐
𝑡 𝑅𝑡
𝐸 𝑡( 𝑠− 𝐶 𝑎)− 6,7𝑥(1 − 𝑥)𝜎𝑐
𝑡 𝑅𝑡
Với
ℎ1
𝐷𝑡
và
𝑅 𝑡
𝑠
ta chọn 𝐾
 Bước 3: Kiểmtraáp suất tính toán cho phép
Nếu 0,2 <
ℎ 𝑡
𝐷𝑡
< 0,3 𝑣à
𝑅 𝑡
𝑠
<
0,15𝐸 𝑡
𝑥 𝜎𝑐
𝑡
ta chọn công thức xácđịnh áp suấttính toán theo
(6-13)
[ 𝑝] =
2[𝜎 𝑛](𝑠 − 𝐶 𝑎)
𝛽𝑅 𝑡
Nhậnxét: 𝑝 < [ 𝑝]  THỎA
Vậybề dàynắp ellipse là
Đáy thiết bị
Tính đáy thiết bị theo ASME
TÍNH ĐÁY NÓN
(Hình (e) – Đáy nóncó đoạn uốnchuyểntiếp)
Đối với đáynón có đoạn chuyểntiếp,tathực hiệntính bề dày tối thiểutươngtự khi tính cho
đáy côn khôngcó đoạn chuyểntiếp.Tuynhiên,tacần thực hiệnthêmbướcchọn bán kínhcong của
đoạn uốnr 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.
Chọnđáy nón tiêuchuẩn 𝐷
Góc ở đáy là 2𝛼

8. Chiềucao của đáy nón(khôngkể phần gờ) là 𝐻
→ 𝐷𝑖 = 2𝐻. 𝑡𝑎𝑛
 Bước 1:
Tính bề dàytối thiểucủađáy nón theocông thức giốngnhưkhi tính đáy nón khôngcó đoạn
chuyểntiếp,nhưngthay 𝐷 bằng 𝐷𝑖
𝑡 =
𝑃𝐷𝑖
2𝑐𝑜𝑠(𝑆𝐸−0,6𝑃)
 Bước 2:
Tính bán kính cong đoạn chuyểntiếp,theocôngthức:
𝐷𝑖 = 𝐷 − 2𝑟(1 − 𝑐𝑜𝑠)  𝑟 =
𝐷−𝐷𝑖
2(1−cos )
 Bước 3:
Kiểmtra 2 điềukiệncủa bán kínhcong đã nêutrên.Nếukhôngthỏa,cần thay đổi thông số H để
tính lại Di và r.
Các điềukiệnnàythỏa, vì vậy,bề dàytối thiểucủakiểuđáy đã chọn.
Tính đáy thiết bị theo theo Hồ Lê Viên
TÍNH ĐÁY NÓN :
Sơ lượccấu tạo:
- Chọn đáy nón tiêu chuẩn 𝐷𝑡
- Đáy nón có phần gờ cao và góc ở đáy là 2𝛼
- 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
𝑁
𝑚𝑚2
: Ứng suấtcho phépcủa thép304, tại nhiệtđộ làmviệcT
𝜑ℎ = 0,95 : Hệ số bềnmối hàn
𝐶 𝑎 = 1𝑚𝑚: Hệ số bổ sungdo ăn mòn hóahọc
- Xác địnhhệ sốhình dạng y

9. Căn cứ vào ∝ và
𝑅 𝑡
𝐷𝑡
nênta chọn hệ số hìnhdáng 𝑦
Đáy chịuáp suấtngoài, 𝑝
 Bước 1: Tình bề dày tối thiểuS’
Nếu:
[𝜎]
𝑃
𝜑ℎ > 50
Thì bề dày đáy nónđược tính theocông thức
𝑆′ =
𝐷𝑝
2𝑐𝑜𝑠𝛽[𝜎]𝜑ℎ
Trong đó: D là đườngkính tính toán, đối với đáy nónkiểuI và IIIta có:
𝐷 = 𝐷𝑡 − 2[𝑅 𝑡(1− 𝑐𝑜𝑠𝛼) + 10𝑆𝑠𝑖𝑛𝛼
 Bước 2: Tính bề dày thực 𝑆 = 𝑆′ + 𝐶
Chọnhệ sốbổ sung bề dày: 𝐶 = 𝐶 𝑎 + 𝐶 𝑏 + 𝐶 𝑐 + 𝐶 𝑜
- Xem vật liệu như bền cơ học: 𝐶 𝑏 = 0; 𝐶 𝑐 = 0
- Chọn hệ số ăn mòn hóa học là 𝐶 𝑎 = 1𝑚𝑚
- Chọn hệ số quy tròn kích thước 𝐶 𝑜
Bề dàythực của đáy nón: 𝑆 = 𝑆′ + 𝐶
 Bước 3: Kiểmtraáp suất tính toán cho phép,[p]
Xác địnháp suất cho phép ở đáy theocông thức (6-24) và (6-25)
[ 𝑝] =
4[𝜎]𝜑ℎ(𝑠 − 𝐶 𝑎)
𝐷𝑡 𝑦
[ 𝑝] =
2𝑐𝑜𝑠 ∝ [𝜎]𝜑ℎ(𝑠 − 𝐶 𝑎)
𝐷 + 2𝑐𝑜𝑠𝛼(𝑠 − 𝐶 𝑎)
Ta chọngiá trí bé trong giátrị [p] và đem sosánh
𝑀𝑖𝑛[ 𝑝] > 𝑝 (thỏa)
Vậybề dàyđáy nón là 𝑆