Đang tải... (xem toàn văn)
ÁP SUẤT CHO PHÉP, ÁP SUẤT SỰ CỐ ĐỐI VỚI CÁC BỘ PHẬN CHỊU ÁP LỰC CỦA BÌNH VÀ CÔNG SINH RA KHI NỔ VỠ BÌNH
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn PHAN LÊ UY VŨ MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa. Lời cam đoan. Mục lục. Danh mục hình vẽ, đồ thị. Danh mục bảng biểu. MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4 1.1. Giới thiệu về bình chịu áp lực. 5 1.2. Một số thuật ngữ. 1.2.1. Thuật ngữ về bình chịu áp lực. 5 1.2.2. Thuật ngữ về thông số. 5 1.3. Thực trạng chế tạo và sử dụng bình chịu áp lực tại Việt Nam. 6 CHƯƠNG 2. ÁP SUẤT CHO PHÉP, ÁP SUẤT SỰ CỐ ĐỐI VỚI CÁC BỘ PHẬN CHỊU ÁP LỰC CỦA BÌNH VÀ CÔNG SINH RA KHI NỔ VỠ BÌNH 2.1. Hệ số dự an toàn bền và ứng suất cho phép. 9 2.2. Xây dựng quan hệ giữa ứng suất cho phép của vật liệu với nhiệt độ 10 2.2.1. Phương pháp chung, phương pháp bình phương nhỏ nhất. 10 2.2.2. Ứng dụng tìm S = f (Vl,t) của một số vật liệu thường được dùng chế tạo bình chịu áp lực. 10 2.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực của bình khi chịu áp suất trong. 12 2.3.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ chịu áp suất trong. 13 2.3.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân cầu chịu áp suất trong. 14 2.3.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy ellip chịu áp suất trong. 14 2.3.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy chỏm cầu chịu áp suất trong. 15 2.3.5. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu chịu áp suất trong. 15 2.3.6. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất trong. 16 2.3.6.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn không uốn mép chịu áp suất trong. 16 2.3.6.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn có uốn mép chịu áp suất trong. 16 2.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực của bình khi chịu áp suất ngoài. 17 2.4.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ và thân cầu chịu áp suất ngoài. 17 2.4.1.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ chịu áp suất ngoài. 18 2.4.1.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân cầu chịu áp suất ngoài. 18 2.4.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy cầu, chỏm cầu và đáy ellip chịu áp suất ngoài. 22 2.4.2.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu chịu áp suất ngoài. 22 2.4.2.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy chỏm cầu chịu áp suất ngoài. 23 2.4.2.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy ellip chịu áp suất ngoài. 23 2.4.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất ngoài. 24 2.4.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy nắp phẳng tròn chịu áp suất ngoài hoặc trong. 25 2.5. Ví dụ tính toán minh hoạ. 28 2.6. Công sinh ra khi nổ vỡ bình chịu áp lực. 32 2.6.1. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất được xem như là khí lí tưởng. 32 2.6.1.1. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể khí hoặc hơi. 32 2.6.1.2. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể lỏng và hơi. 32 2.6.1.3. Ví dụ . 33 2.6.2. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất là khí thực, chất lỏng quá nhiệt. 34 2.6.2.1. Hiện tượng nổ do giãn nở đột ngột khi hoá hơi của các chất lỏng sôi. 32 2.6.2.2. Ví dụ 32 CHƯƠNG 3. LUẬT THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT VÀ TÍNH DỰ BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC KHI GIA NHIỆT MƠI CHẤT TRONG BÌNH KÍN 43 3.1. Luật thay đổi nhiệt độ của mơi chất trong bình kín khi gia nhiệt. 43 3.1.1. Mơ hình bình kín gia nhiệt bên trong . 43 3.1.2. Mơ hình bình kín gia nhiệt hỗn hợp. 50 3.1.3. Mơ hình bình hai vỏ. 54 3.1.4. Mơ hình bình kín gia nhiệt bên ngồi bằng sản phẩm cháy. 58 3.2.Khảo sát luật thay đổi áp suất của mơi chất trong bình kín khi gia nhiệt 61 3.2.1. Mơi chất là khí lý tưởng. 61 3.2.2. Mơi chất là khí lý thực. 62 3.2.2.1. Sử dụng phương trình trạng thái Antonie. 62 3.2.2.2. Sử dụng phương trình trạng thái Van Der Waals 66 3.3. Thời điểm xảy ra sự cố. 67 3.3.1. Phương pháp giải tích 68 3.3.1.1. Sử dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng, phương trình Van Der Waals 68 3.3.1.2. Sử dụng bảng thơng số mơi chất hoặc phương trình Antonie 69 3.3.1. Phương pháp đồ thị CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH CÁC NGUN NHÂN VÀ CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ SỰ CỐ NỔ VỞ BÌNH CHỊU ÁP LỰC. 70 4.1. Ngun nhân hư hỏng và nổ vỡ bình chịu áp lực. 70 4.1.1. Ngun nhân ứng suất cho phép của vật liệu giảm. 4.1.2. Ngun nhân áp suất trong bình tăng q mức cho phép. 70 72 4.2. Các giải pháp hạn chế và nổ vỡ bình chịu áp lực. 72 4.2.1. Các giải pháp hạn chế giảm ứng suất cho phép. 4.2.2. Các giải pháp hạn chế tăng áp suất q mức . 72 74 4.2.3. Các giải pháp phòng ngừa khác. 75 CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG TÍNH TỐN KIỂM TRA THIẾT BỊ THỰC TẾ. 77 5.1.Tính tốn kiểm tra nồi hơi điện trở. 77 5.1.1. Phát biểu bài tốn. 5.1.2. Giải bài tốn. 77 77 5.2.Tính vỏ bình chứa LPG . 83 5.2.1. Phát biểu bài tốn. 83 5.2.2. Tính áp suất sự cố. 84 5.2.3. Nghiệm thử, kiểm tra thực tế. 84 5.2.4. Mơ tả q trình thử. 84 5.2.5. Nhận xét. KẾT LUẬN 88 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 89 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu hình vẽ Tên hình vẽ Trang Hình 2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự thay đổi ứng suất cho phép của một số vật liệu. 12 Hình 2.2 Kết cấu đáy hình ellip, chỏm cầu, bán cầu và côn. 17 Hình 2.3 Biểu đồ tra giá trị hệ số A được sử dụng trong công thức đối với bình chịu áp suất ngoài. 19 Hình 2.4 Biểu đồ xác định hệ số B đối với thép carbon hoặc thép hợp kim thấp. ( Có ứng suất chảy từ 165 MPa đến < 205 MPa ) 20 Hình 2.5 Biểu đồ xác định hệ số B đối với thép carbon hoặc thép hợp kim thấp. ( Có ứng suất chảy từ 205 MPa trở lên ) 20 Hình 2.6 Biểu đồ xác định hệ số B khi vật liệu là thép Austenitic 21 Hình 2.7 Biểu đồ xác định hệ số B khi vật liệu là thép Austenitic 21 Hình 2.8 Chiều dài L của vài kiểu đáy côn chịu áp suất ngoài 25 Hình 2.9 Các kiểu nắp, đáy phẳng thường được áp dụng. 27 Hình 2.10 Kết cấu bình minh hoạ 28 Hình 2.11 Vị trí quả cầu lửa và đích 38 Hình 3.1 Mô hình 1 – Mô hình bình kín gia nhiệt bên trong. 43 Hình 3.2 Mô hình 2 – Mô hình bình kín gia nhiệt hỗn hợp. 50 Hình 3.3 Mô hình 3 – Mô hình bình hai vỏ. 54 Hình 3.4 Mô hình 4 – Bình kín gia nhiệt bên ngoài bằng sản phẩm cháy. 58 Hình 3.5 Đồ thị nhiệt độ - áp suất hơi bão hoà của môi chất 65 Hình 3.6 Đồ thị xác định t sc khi p sc thay đổi theo nhiệt độ 69 Hình 5.1 Cấu tạo nồi hơi điện trở 77 Hình 5.2 Đồ thị xác định t sc 82 Hình 5.3 Cấu tạo vỏ bình chứa LPG 83 Hình 5.4 Đồ thị tra áp suất hơi và nhiệt độ của hợp chất hydro cacbon 86 Hình 5.5 Hình ảnh thử nghiệm thuỷ lực vỏ bình LPG 87 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Trang Bảng 2.1 Bảng giá trị của hệ số K 1 13 Bảng 2.2 Bảng giá trị của hệ số K 0 22 Bảng 3.1 Các hệ số A,B,C của hàm Antonie cho các môi chất. 65 Bảng 3.2 Hệ số Van Der Waals của một số loại khí. 66 Bảng 4 Mức độ chứa của một số khí trong bình theo TCVN 6155 : 1996 67