ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng
ảnh hưởng đến nhiều ngành sản xuất khác. Một trong những hóa chất được sản xuất và
sử dụng nhiều là NaOH vì khả năng ứng dụng rộng rãi của nó.
Trong quy trình sản xuất NaOH, quá trình cô đặc là một khâu hết sức quan
trọng. Nó đưa dung dịch NaOH đến một nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng
đa dạng, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, và tạo điều kiện cho quá trình kết tinh
nếu cần.
Nhiệm vụ cụ thể của đồ án này là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều,
buồng đốt ngoài thẳng đứng, làm việc liên tục ở áp suất chân không, cô đặc dung dịch
NaOH từ 4,5% lên 13%
Đối với sinh viên ngành công nghệ thực phẩm, việc thực hiện đồ án thiết bị là
hết sức quan trọng. Nó vừa tạo cơ hội cho sinh viên ôn tập và hiểu một cách sâu sắc
những kiến thức đã học về các quá trình thiết bị vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần
với việc lựa chọn, thiết kế, tính toán các chi tiết của một thiết bị với các thông số kỹ
thuật cụ thể.
Tuy nhiên, quá trình thiết bị là các môn học rất khó và kiến thức thực tế của
sinh viên thì hạn chế nên việc thực hiện đồ án thiết bị còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em
rất mong nhận được sự đóng góp và hướng dẫn của quý thầy cô giáo và các anh chị
năm trước để có thể hoàn thành tốt đồ án được giao.
1
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC
I. Giới thiệu chung về natri hydroxit (NaOH)
Tính chất vật lí và hóa học của NaOH:
Natri hydroxyt là khối tinh thể không trong suốt có màu trắng, không mùi. Dễ
tan trong nước, tan nhiều trong rượu và không tan trong ete.
NaOH có trọng lượng riêng 2,02. Độ pH là 13,5. Nhiệt độ nóng chảy 327,6 ±
0,9
o
C. Nhiệt độ sôi 1388

2
O > 2NaOH
Trong công nghiệp:
Trước kia, người ta điều chế NaOH bằng cách cho canxi hiđroxit tác dụng với
dung dịch natri cacbonat loãng và nóng:
Ca(OH)
2
+ Na
2
CO
3
= 2NaOH + CaCO
3
Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa:
2NaCl + 2H
2
O
dòng điện
Cl
2
+ H
2
+ 2NaOH

NaOH được dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sản xuất xà phòng, giấy và tơ
nhân tạo, tinh chế dầu thực vật và các sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm
và dược phẩm, làm khô các khí và là thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm
hóa học
II.Sơ lược về quá trình cô đặc
Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan

giảm được bề mặt truyền nhiệt.
Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa
kinh tế cao về sử dụng nhiệt. Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt
như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này
đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cuối cùng đi
vào thiết bị ngưng tụ. Còn dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi
nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt
trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói
3
cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là áp suất
làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi
sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp
hơn áp suất khí quyển.
Hệ thống cô đặc xuôi chiều thường được dùng phổ biến hơn cả, loại này
có ưu điểm là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất
giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau do đó dung dịch đi vào mỗi nồi
(trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được làm
lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng nước gọi là quá trình tự bốc
hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi do đó cần
phải tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều
dung dịch trước khi vào nồi đầu thường được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước
ngưng tụ.
Khuyết điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp
dần, nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần, làm cho độ nhớt của dung dịch tăng
nhanh, kết quả hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối.
Cấu tạo thiết bị cô đặc:
Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm các loại thiết bị cô đặc đun nóng bằng
hơi được dùng phổ biến, loại này gồm 2 phần chính:
a) Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để
đun sôi dung dịch.

không hút ra ngoài sau khi qua thiết bị thu hồi bọt (8). Còn sản phẩm được bơm vào
nồi 1 để tiếp tục quá trình cô đặc, khi đến nồng độ yêu cầu thì được đưa ra ngoài vào
bể chứa sản phẩm(12) Ở nồi 1 hơi đốt được cung cấp từ ngoài vào, còn ở nồi 2 thì hơi
đốt chính là hơi thứ của nồi 1.
5
Chương 2
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
I. Tính cân bằng vật liệu:
Thông số và số liệu ban đầu:
Dung dịch cô đặc: NaOH
Nồng độ dung dịch đầu: 4,5%
Nồng độ dung dịch cuối: 13%
Năng suất ban đầu của dung dịch: 32000 kg/h
1.1 Lượng dung môi nguyên chất bốc hơi (lượng hơi thứ) khi nồng độ dung dịch
thay đổi từ x
d
đến x
c
Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn hệ thống:
G
đ
= G
c
+ W (1)
Trong đó:
G
đ
, G
c
là lượng dung dịch đầu và cuối (kg/h)

d
(1-
d
c
x
x
) = 32000.(1-
4,5
13
) = 20923,08 (kg/h)
Trong đó:
G
d :
lượng dung dịch ban đầu
X
d
, X
c
: nồng độ đầu, cuối của dung dịch (% khối lượng)
1.2 Xác định nồng độ cuối của dung dịch ở từng nồi
Ta có: W= W
1
+ W
2
Để đảm bảo việc dùng toàn bộ hơi thứ của nồi trước cho nồi sau, thường người
ta phải dùng cách lựa chọn áp suất và lưu lượng hơi thứ ở từng nồi thích hợp
Giả sử chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và 2 là :
1,1
2
1

=
1 2
( )
d d
d
G X
G W W− +
=
32000 4,5
32000 (10959,711 9963,3)
×
− +
= 13%
Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi 2:
X
2
=
1
d d
d
G X
G W−
=
32000 4,5
32000 10959,711
×
−
=6,844%
Trong đó:
X

∆P
t
: hiệu số áp suất của cả hệ thống.
Giả sử chọn:
Áp suất của hơi đốt vào nồi 1: P
1
=3,34 at
Áp suất của thiết bị ngưng tụ Baromet: P
nt
= 0,36 at
Khi đó hệ số áp suất cho cả hệ thống cô đặc là:
∆P
t
= P
1
-P
nt
= 3,34- 0,36 = 2,98at
Chọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là:
1
2
P
P
∆
∆
=
1,6
Kết hợp với phương trình ∆P
1
+∆P

là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1, 2.
Giả sử tổn thất nhiệt độ trên đường ống từ nồi 1 sang nồi 2 là 1
0
C
t
ht1
= t
hd2
+ 1
t
ht2
= t
nt
+ 1
Tra bảng : I. 250, STQTTB, T1/ Trang 312.
I. 251, STQTTB, T1/ Trang 314.
Bảng 2.1: Tóm tắt nhiệt độ, áp suất (giả thiết) của các dòng hơi.
Loại
Nồi 1 Nồi 2 Tháp ngưng tụ
Áp suất
(at)
Nhiệt độ
(
o
C)
Áp suất
(at)
Nhiệt độ
(
o


Trong đó ∆'
o
: tổn thất nhiệt độ do t
sdd
> t
sdm
ở áp suất thường
f: hệ số hiệu chỉnh
T
s
: là nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất (
o
K).
r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất làm việc (J/kg).
8
Bảng 2.2: Tra bảng VI.2, STQTTB, T2/Trang 67
Nồi 1 Nồi 2
Nồng độ dung dịch (% khối lượng) 13 6,844
∆'
o
(
o
C)
4,12 1,664
Bảng 2.3: Tra bảng I.251, STQTTB, T1/Trang 314
Nồi 1 Nồi 2
Áp suất hơi thứ (at) 1,556 0,345
Nhiệt hóa hơi r (J/kg) 2229,167.10
3

Nồi 2: ∆'
2
= ∆'
0
×
16,2
×

2
2
(73,72 273)
r
+
= 1,664
×
16,2
×
2
3
(73,72 273)
2325,987.10
+
= 1,393
0
C
Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do nồng độ trong toàn hệ thống:
∆'= ∆'
1
+∆'
2

P P h
ρ
= + ∆ +
(at)
Trong đó:
P
0
: áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch (N/m
2
)
∆h : chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt
thoáng của dung dịch (m)
h : chiều cao ống truyền nhiệt (m)
dds
ρ
: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m
3
)
g :gia tốc trọng trường (m/s
2
), g=9,81 m/s
2
Vậy ta có:
∆
"
= t
tb
– t
0
, độ;

Hơi đốt 3,34 137,422
Chọn h= 4 m (cho cả 2 nồi)
∆h= 0,5 m (cho cả 2 nồi)
Áp suất thủy tĩnh của từng nồi:
Nồi 1:
1 0
( )
2
tb dds
h
P P h g
ρ
= + ∆ +
(N/m
2
)
1
1 0
4 4
4
( ) (0,5 ) 547,9 9,81
2 2
1,556 1,694
9,81.10 9,81.10
dds
tb
h
h g
P P at
ρ

h g
P P at
ρ
   
∆ + + × ×
   
= + = + =
   
   
   
Để tính t
0
s
của dung dịch NaOH ứng với P
tb
thì ta dùng công thức BaBo
( )
t
s
P
K
P
=
Trong đó:
P: áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất.
P
s
: áp suất hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất thường
Tra STQTTB
1

= 120,61
0
C
P=P
0

⇒
P
os1
= 1,204
×
1,556= 1,874 at
⇒
t
0
s1
= 118,19 at
⇒
∆"
1
= t
0
tb1
- t
0
s
= 120,61- 118,19= 2,42
0
C
Tra STQTTB

0
tb2
=83,744
0
C
P=P
0
⇒

P
0s2
= 1,105
×
0,345= 0,382 at
⇒
t
0
s2
= 76,087
0
C
⇒
∆"
2
= t
0
tb2
- t
0
s2

- ∑∆
1
= 137,422- 111,088-(4,44+ 2,42+ 1)= 18,473
0
C
Nồi 2: ∆t
i2
= t
hd2
- t
nt
- ∑∆
2
= 111,088- 72,72- (1,393+ 7,657+ 1)= 28,319
0
C
Nhiệt độ sôi thực tế:
Nồi 1:
∆t
i1
= t
hd1
- t
s1
⇒
t
s1
=

t

0
C
2.4 Nhiệt dung riêng C(J/kg.độ)
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% tính theo công thức
I.43; STQTTB T1/ trang152
C= 4186.(1-x) ( J/kg.độ)
X là nồng độ chất tan (% khối lượng)
Nhiệt dung riêng đầu có nồng độ x
đ
= 4,5%
C
d
= 4186.(1-0,045)= 3997,63 J/kg.độ
11
Nồi 1: x
1
= 13%
C
1
= 4186(1-0,13)= 3641,82 J/kg.độ
Nồi 2: x
2
= 6,8%
C
2
= 4186(1-0,06844)= 3899,51 J/kg.độ
2.5 Nhiệt lượng riêng
Gọi:
D
1

t
c
: nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch
0
C
θ
1
, θ
2
: nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1 và nồi 2
0
C
C
ng1
,C
ng2
: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 và nồi 2
0
C
Q
tt1
, Q
tt2
: nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh từ nồi 1 và nồi 2(W)
* Nhiệt lượng vào gồm có:
Nồi 1:
- Nhiệt do hơi đốt mang vào: D
1
I
1

d
-W)C
1
.t
s1
- Do hơi nước ngưng tụ: D
1
C
ng1
θ
1
- Do tổn thất chung: Q
tt1
= 0,05D(I
1
-C
ng1
θ
1
)
Nồi 2:
- Hơi thứ mang ra: W
2
i
2
- Do dung dịch mang ra: (G
d
-W
2
)C

2
)C
2
t
s2
=W
1
i
1
+(G
đ
-W)C
1
t
s1
+D
1
C
ng1
θ
1
+0,05D
1
(I
1
-C
ng1
θ
1
) (1)

2
-C
ng2
θ
2
) (2)
Với: D
2
I
2
=W
1
i
1
; W=W
1
+W
2
Ta có:
(2)
⇔
W
1
(0,95i
1
-C
2
t
s2
+i

i C t i C
θ
+ − −
− + −
Bảng 2.1 Tra bảng I.249 STQTTB T1/Trang 310.
I.250 STQTTB T1/Trang 312.
Hơi đốt Hơi thứ Dung dịch
t (
0
C) I (J/kg) C
n
(J/kg.độ) t (
0
C) i(J/kg) C(J/kg.độ) t
s
(
0
C)
Nồi 1 137.422 2736.391 4281.586 112.088 2699.759 3641.82 118.949
Nồi 2 111.088 2697.959 4234.415 73.72 2633.544 3899.51 82.769
Với: θ
1
= t
hd1
; θ
2
=t
hd2
Vậy lượng hơi thứ bốc lên ở nồi 1 là:
3

2
11821,056 9963,369
0,186% 5%
11821,056
gt
W W
W
η
−
−
= = = <
5%
i
η
<
chấp nhận được.
Lượng hơi đốt tiêu dùng:
D
1
=
1 1 1 1 2 2 2
1 1 1
. ( ). . ( ). .
0,95( . )
d s d s
ng
W i G W C t G W C t
I C
θ
+ − − −

θ
1,
θ
2
: nhiệt độ của chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt là µ
1
, µ
2
Nồi 1:
Lấy nước làm chất lỏng tiêu chuẩn, dung dịch có nồng độ x
1
=13%
Chọn t
1
= 60
0
C, ta có µ
1
= 1,126.10
-3
(N.s/m
2
)
⇒
θ
1
= 15,451
0
C
Chọn t

1 2
1 2
60 40
2,215
15,451 6,422
t t
k
θ θ
− −
⇒ = = =
− −
Từ đó ta có:
1 2
1 2
118,948 40
6,422 42,065
2,215
s
s
t t
k
θ θ
− −
= + = + =
(
0
C)
⇒
µ
s1

C, ta có µ
2
= 1,197.10
-3
(N.s/m
2
)
⇒
θ
2
= 13,171
0
C
1 2
1 2
40 30
1,169
21,725 13,171
t t
k
θ θ
− −
⇒ = = =
− −
Từ đó ta có:
2 2
2 2
82,769 30
13,171 58,309
1,169

Trong đó:
A: hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước
C
p
: nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng (J/kg .độ)
ρ: khối lượng riêng (kg/m
3
)
M: khối lượng mol của chất lỏng
Chọn A= 3,58.10
-8
Ta có: M=m
i.
M
dd
+(1-m
i
).M
nước
Mà:
2
1
i
dd
i
i i
dd H O
x
M
m

⇒ = × × × =
(W/m.độ)
Nồi 2:
2
0,068
40
0,032
0,068 (1 0,068)
40 18
i
m = =
−
+
⇒
M
2
=0,032
×
40+(1-0,032)
×
18=18,704
8
3
2
1030,546
3,58.10 3899,51 1030,546 0,547
18,704
λ
−
⇒ = × × × =

T1
+t
hd
)
∆t
1
=t
hd
- t
T1
15
Nồi 1: Chọn ∆t
11
= 2,1
0
C
⇒
t
T11
= t
hd1
-

∆t
11
= 137,422- 2,1= 135,322
0
C
⇒
t

2
.độ)
11 11 11
8860,179 2,1 18606,378q t
α
⇒ = × ∆ = × =
(W/m
2
)
Nồi 2: Chọn ∆t
12
= 1,95
0
C
⇒
t
T12
= t
hd2
- ∆t
12
= 111,088- 1,95= 109,138
0
Ct
⇒
t
m2
= 0,5.(111,088+ 109,138)= 110,113
0
C

8659,364 1,95 16885,759q t
α
⇒ = × ∆ = × =
(W/m
2
)
3.3.2 Về phía dung dịch sôi
Ta có:
n
αϕα
.
2
=
Với:
ϕ
là hệ số hiệu chỉnh.
n
α
là hệ số cấp nhiệt của nước.
Mà theo công thức VI.27, STQTTB, T2/Trang 71
Ta có:
435,0
2565,0
2
222












=
d
n
n
d
n
d
n
d
C
C
µ
µ
ρ
ρ
λ
λ
ϕ
Theo CT V.91, STQTTB, T2/Trang 26
5,033,2
2
145,0 pt
n
∆=

δ
Trong đó:
r
1
: nhiệt trở do lớp nước ngưng
r
2
: nhiệt trở do lớp cặn của dung dịch bám trên thành ống
λ : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhệt
δ
: bề dày ống truyền nhiệt (
δ
=2mm)
r
3
: nhiệt trở qua lớp vật liệu
Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là CT3 λ = 50 W/m độ.
Tra bảng XII.7,STQTTB, T2/ Trang 313.
Chọn r
1
=0,232.10
-3
(m
2
.độ/W)
r
3
= 0,387.10
-3
(m

T21
= t
T11
- ∆t
I
= 135,322- 12,261= 123,061
0
C
Hiệu số cấp nhiệt của nước:
∆t
21
= t
T21
- t
21
= 123,061- 118,948= 4,113
0
C
Áp suất hơi thứ tại nồi 1:
P
ht1
= 1,556
×
98100= 152707,52(N/m
2
)
⇒
α
n1
= 0,145

3
1
2 3
0,548 1095,8 3641,8 0,239.10
0,615
68,578.10 943,931 4248,231 0,6301.10
ϕ
−
− −
 
 
     
= =
 
 ÷
 ÷  ÷  ÷
     
 
 
 
⇒
α
21
= φ
1.
α
n1
= 0,615
×
1527,608= 940,719 (W/m

11237,251
2 2
q q+ +
= =
(W/m
2
)
Nồi 2: ta có t
s2
= t
22
= 82,769
0
C
∆t
II= q
12
. ∑r= 16885,759
×
0,659.10
-3
= 11,127
0
C
⇒
t
T22

15,242
2,33
×
33894,884
0,5
= 15236,65(W/m
2
.độ)
Tra bảng I.249 STQTTB T1/trang 311
Ta có: C
n
=4197,215 J/kg.độ
µ
n
=0,345.10
-3
N.s/m
2
λ
n
=67,566.10
-2
W/m.độ
ρ
n
=970,138 kg/m
3
0,435
0,565 2
3

.độ)
⇒
q
22
= α
22
.∆t
22
= 12025,593
×
15,242= 183284,96(W/m
2
)
Nên ta có:
2
183284,96 16885,759
.100
183284,96
η
−
=
%= 0,907% < 5%
Vậy nhiệt tải trung bình:
Q
2
=
12 22
16885,759 183284,96
100085,36
2 2

là nhiệt độ hữu ích trong các nồi (
o
C )
Q
i
: lượng nhiệt cung cấp (W/m
2
)
A
3600
.
ii
i
rD
Q
=
D
i
là lượng hơi đốt mỗi nồi
r
i
: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi
K
i
: hệ số truyền nhiệt
21
11
1
αα
+∑+

−
=
+ +
(W/m
2
.độ)
Suy ra:
1
1
1821030,7
3341,374
544,995
Q
K
= =
Nồi 2:
Q
2
=
3
2 2
9180,096 2230,284.10
5644369
3600 3600
D r ×
= =
2
3
1
1165,993

=
⇒ = +
∑
= 3341,374+ 4840,825= 8182,199
Ta có hiệu số nhiệt độ hữu ích cho toàn bộ hệ thống
∑t
hi
= 46,792
0
C
Nhiệt độ hữu ích của từng nồi là:
Nồi 1:
∆t
hi1
=
3341,374
46,792 19,168
8182,199
× =
0
C
19
Nồi 2:
∆t
hi2
=
4840,825
46,792 27,683
8182,199
× =

. 544,995 19,168
hi
Q
F
K t
= = =
∆ ×
m
2
Bề mặt truyền nhiệt của nồi 2:
2
2
2 2
5644369
174,861
. 1165,993 27,683
hi
Q
F
K t
= − =
∆ ×
m
2
Như vậy dựa vào F
1
, F
2
ta có thể thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi có diện tích truyền
nhiệt bằng nhau và bằng 174,861 m

D
t
= t.(b-1)+ 4.d
n
Trong đó t là bước ống, thường chọn t= (1,2- 1,5)d
n
Chọn t= 1,5d
n

⇒
t= 1,5
×
0,038= 0,057(m)
⇒
D
t
= 0,057.(25-10) +4
×
0,038= 1,52 (m)
Theo bảng XIII.6 STQTTB T2/trang 359
Chọn D
t
= 1,6m
3.1.3 Bề dày buồng đốt
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3.
Bề dày buồng đốt được xác định theo công thức XIII.8 STQTTB T2/ trang 360.
[ ]
.
2
t

[ ] .
n
σ
σ η
=
(N/m
2
) (Công thức XIII.1 STQTTB T2/ trang 355)
Với:
: hệ số hiệu chỉnh, chọn = 0,9 (Bảng XIII.2 STQTTB T2/trang 356)
n
b
: hệ số an toàn theo giới hạn bền, n
b
= 2,6
(Bảng XIII.3 STQTTB T2/ trang 356) ( vật liệu hợp kim được cán, rèn dập)

k
: giới hạn bền khi kéo,
k
σ
=
380.10
6
(N/m
2
)
(theo bảng XII.4 STQTTB T2/trang 309)
⇒


: giới hạn bền chảy,
c
σ
=
240.10
6
(N/m
2
) (bảng XII.4 STQTTB T2/trang 309)
⇒
6
c
240.10
[ ] .0,9
1,5
σ
=
= 144.10
6
(N/m
2
)
Ứng suất cho phép phải lấy giá trị nhỏ để tính toán đảm bảo điều kiện bền, tức
là lấy
[ ]
σ
= 131,54. 10
6
(N/m
2

×
98100= 327654 (N/m
2
)
Ta có:
[ ]
8
1,315.10
. 0,95 381,271
327654P
σ
ϕ
= × =
> 50 do đó có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu.
Nên
3
8
1,6 327654
2,1.10
2 1,315.10 0,95
S C C
−
×
= + = +
× ×
(m)
22
Chọn C
3
= 0,22(mm) (theo bảng XIII.9 STQTTB T2/ trang 364)

ϕ
+ −
= ≤
−
(N/m
2
)
Trong đó :
P
o
là áp suất thử tính toán theo công thức XIII.27 STQTTB T2/trang 366.
P
o
= P
th
+ P
1
(N/m
2
)
P
th
là áp suất thử thủy tĩnh lấy theo bảng XIII.5 STQTTB T2/trang 358.
Chọn P
th
= 1,5.P
hđ
P
1
là áp suất thủy tĩnh của nước, tính theo công thức XIII.10 STQTTB T2/360

−
 
+ −
 
= =
−
<
6
8
c
240.10
2.10
1,2 1,2
σ
= =
(N/m
2
)
Vậy chọn S= 4(mm)
Nồi 2 :
áp suất làm việc trong thiết bị : P= P
hd2
= 1,506.98100=147738,6 (N/m
2
)
ta có :
[ ]
8
1,315.10
. .0,95 845,581 50

(m)
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử :
Với P
0
= 1,5.147738,6+9,81.515,273.4= 241827,213 (N/m
2
)
( )
( )
3
8 8
3
1,6 3 1,12 .10 .241827,213
1,084.10 2.10
2. 3 1,12 .10 .0,95
σ
−
−
 
+ −
 
= = <
−
(N/m
2
)
Vậy chọn bề dày thân buồng đốt cho cả 2 nồi : S= 4(mm).
23
3.1.4.Bề dày đáy và nắp buồng đốt
Được tính theo hình elip có gờ, vật liệu là thép CT3:

t
d
k
D
= −
( công thức XIII.48 STQTTB T2 /trang 385)
Ở đây d là đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng, chọn d= 0,15(m)
⇒
0,15
1 0,906
1,6
k = − =
Nồi 1 :
Ta có :
[ ]
8
1,315.10 .0,906.0,95
. . 345,431
327654
h
k
P
σ
ϕ
= =
>30 do đó ta có thể bỏ qua đại lượng ở mẫu.
Nên
3
8
1,6.327654 1,6

(m)
⇒
S= (3,22+3,658).10
-3
= 6,878.10
-3
(m)
Chọn S= 8(mm)
Kiểm tra ứng suất của đáy thiết bị theo áp suất thủy lực bằng công thức XIII.49
STQTTB T2/trang 386.
( )
2
2. ( )
7,6. . . 1,2
t b o
c
h b
D h S C P
k h S C
σ
σ
ϕ
 
+ −
 
= ≤
−
(N/m
2
)

P
σ
ϕ
= = >
do đó ta có thể bỏ qua đại lượng ở mẫu.
Nên
3
8
1,6.147738,6 1,6
. 1,099.10
3,8.1,315.10 .0,906.0,95 2.0,4
S C C
−
= + = +
Chọn C
3
= 0,18(mm) (bảng XIII.9 STQTTB T2/ trang 364)
⇒
C= 1+0+0,18= 1,18(mm)
⇒
S= (1,099+1,18).10
-3
= 2,279.10
-3
(m)
Vì (S-C)< 10mm nên ta thêm 2mm so với giá trị C ban đầu.
⇒
C= (1,18+2).10
-3
= 3,18.10

)
( )
( )
2 3
8 8
3
1,6 2.0,4. 6 3,18 .10 .241827,213
0,839.10 2.10
7,6.0,906.0,95.0,4. 6 3,18 .10
σ
−
−
 
+ −
 
= = <
−
(N/m
2
)
Chọn S= 6(mm)
Vậy chọn bề dày đáy và nắp buồng đốt cho cả 2 nồi S= 8(mm)
ứng với h
b
= 0,4 (m), chiều cao gờ h= 0,025(m)
(theo bảng XIII.11 STQTTB T2/trang 384)
3.2 Buồng bốc
3.2.1 Đường kính buồng bốc
Chọn đường kính buồng bốc D
t

: là cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi trong một
đơn vị thời gian (m
3
/m
3
.h)
25