Thạc Sĩ Nghiên cứu nổ vở bình chịu áp lực

LUẬN VĂN DÀI 90 TRANG ( WORD ) VÀ KÈM SLIDE .

GVHD : PGS TS HOÀNG NGỌC ĐỒNG


LỜI MỞ ĐẦU :


1. Lý do chọn đề tài :

Ở nước ta hiện nay , thiết bị chịu áp lực ( bao gồm nồi hơi, bình chịu áp lực , hệ thống lạnh v.v .) đang được sử dụng rộng rãi và ngày càng nhiều không những trong xuất mà cả trong sinh hoạt . Có thể nói rằng không có một doanh nghiệp sản xuất nào là không sử dụng một trong các loại thiết bị chịu áp lực . Theo số liệu ước tính hiện nay trên cả nước có khoảng 0,5 triệu nồi hơi, gần 8.000 hệ thống lạnh khoảng 30 triệu thiết bị áp lực bao gồm cả các loại chai chứa khí. Những năm gần đây trung bình có khoảng 300  400 nồi hơi, 400  500 hệ thống lạnh và hàng vạn thiết bị chịu áp lực khác được đưa vào sử dụng, đặc biệt lĩnh vực khí đốt công nghiệp và sinh hoạt.

Việc sử dụng thiết bị chịu áp lực , luôn luôn gắn liền với những yếu tố nguy hiểm , như nổ thiết bị, rò rỉ môi chất độc hại , bỏng nhiệt, điện giật, va đập cơ học v.v . Trong đó nguy hiểm nhất là hiện tượng nổ vỡ thiết bị chịu áp lực . Khi nổ thiết bị chịu áp lực , nó gây ra hậu quả rất to lớn , có thể làm chết và bị thương nhiều người, phá huỷ công trình nhà xưởng và thiết bị.

Thời gian vừa qua xảy ra rất nhiều vụ tai nạn lao động do sự cố nổ vỡ thiết bị chịu áp lực , có nhiều vụ hết sức nghiêm trọng , đã gây thiệt hại khá lớn về người và tài sản . Nguyên nhân các vụ tai nạn này thì có nhiều nhưng bình chịu áp lực bị nổ vỡ khi độ bền của nó không chịu nổi áp suất môi chất tác dung lên nó . Ở các bình khí và khí hoá lỏng, áp suất tăng lên do nhiệt độ môi chất trong bình tăng lên. Sự tăng nhiệt độ này chủ yếu do chúng bị phơi nắng hay do để gần các nguồn nhiệt đốt nóng như lò đốt, lò nung v.v . và nguyên nhân do tăng quá mức nhiệt độ làm việc của kim loại , cũng làm cho ứng suất cho phép của vật liệu giảm đi , khiến cho vật liệu không chịu đựng nổi ngay cả ở áp suất làm việc cho phép của bình. Nguyên nhân khác là do tăng lượng môi chất quá mức trong bình.

Để góp phần xác định nguyên nhân và các biện pháp ngăn chặn những sự cố đáng tiếc xảy ra trong sản xuất, sử dụng và bảo quản bình chịu áp lực, tôi chọn đề

tài : " Nghiên cứu nổ vỡ bình chịu áp lực ".

2. Mục tiêu nghiên cứu :

Trong đề tài này tôi muốn nghiên cứu những vấn đề liên quan đến nổ vỡ bình chịu áp lực . Tổng hợp đưa ra những công thức tính kiểm tra hay thiết kế cho các bình chịu áp lực trong thực tế . Kết quả tính toán được còn có thể dùng để điều chỉnh chế độ làm việc hoặc dự báo sự cố áp lực cho thiết bị . Đưa ra các giải pháp đề phòng, hạn chế sự cố nổ vỡ bình chịu áp lực.

3. Nội dung nghiên cứu :

- Áp suất cho phép, áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực của bình.

- Luật thay đổi nhiệt độ, áp suất khi gia nhiệt môi chất trong bình kín.

- Công sinh ra và xác định ảnh hưởng của sự hình thành quả cầu lửa khi nổ vỡ

bình chịu áp lực

- Các nguyên nhân gây ra sự cố nổ vỡ bình chịu áp lực và các giải pháp hạn chế.

- Tính toán kiểm tra một vài thiết bị thực tế.

4. Phương pháp nghiên cứu :

- Nghiên cứu lý thuyết .

- Thực nghiệm so sánh và kết luận.

5. Ý nghĩa thực tiễn :

Người thiết kế, quản lý, sử dụng bình chịu áp lực đánh giá được nguy cơ gây nổ vỡ bình chịu áp lực để có biện pháp phòng tránh.

6. Bố cục luận văn:

Ngoài phần mở đầu, mục lục , luận văn gồm 91 trang chia thành 5 chương :

Chương 1. Trình bày tổng quan về bình chịu áp lực, thực trạng tình hình sử dụng

chế tạo bình chịu áp lực ở Việt Nam.

Chương 2. Trình bày áp suất cho phép, áp suất sự cố đối với các bộ phận chịu áp lực của bình và công sinh ra khi bình bị nổ vỡ.

Chương 3. Trình bày luật thay đổi nhiệt độ, áp suất và tính dự báo sự cố áp lực khi gia nhiệt môi chất trong bình kín.

Chương 4. Trình bày phân tích các nguyên nhân và các giải pháp hạn chế sự cố nổ vỡ bình chịu áp lực.

Chương 5. Trình bày tính toán kiểm tra thiết bị thực tế.

Kết luận.

Hướng phát triển đề tài.

.

.

.


MỤC LỤC


MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về bình chịu áp lực.

1.2. Một số thuật ngữ.

1.2.1. Thuật ngữ về bình chịu áp lực.

1.2.2. Thuật ngữ về thông số.

1.3. Thực trạng chế tạo và sử dụng bình chịu áp lực tại Việt Nam.

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.

2.2. Xây dựng quan hệ giữa ứng suất cho phép của vật liệu với nhiệt độ

2.2.1. Phương pháp chung, phương pháp bình phương nhỏ nhất.

2.2.2. Ứng dụng tìm S = f (Vl,t) của một số vật liệu thường được

dùng chế tạo bình chịu áp lực.


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.

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.


2.3.5. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu chịu áp

suất trong.

2.3.6. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất

trong.


2.3.6.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn không

uốn mép chịu áp suất trong.


2.3.6.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn có

uốn mép chịu áp suất trong.


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.


2.4.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ và thân cầu

chịu áp suất ngoài.


2.4.1.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân trụ chịu

áp suất ngoài.


2.4.1.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với thân cầu chịu

áp suất ngoài.


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.


2.4.2.1. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy bán cầu

chịu áp suất ngoài.


2.4.2.2. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy chỏm cầu

chịu áp suất ngoài.


2.4.2.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy ellip chịu

áp suất ngoài.


2.4.3. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy côn chịu áp suất

ngoài.


2.4.4. Áp suất cho phép và áp suất sự cố đối với đáy nắp phẳng tròn

chịu áp suất ngoài hoặc trong.


2.5. Ví dụ tính toán minh hoạ.

2.6. Công sinh ra khi nổ vỡ bình chịu áp lực.

2.6.1. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất được xem như là khí lí

tưởng.


2.6.1.1. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể khí hoặc hơi.

2.6.1.2. Khi bình chịu áp lực chỉ chứa môi chất ở thể lỏng và hơi.

2.6.1.3. Ví dụ .

2.6.2. Khi bình chịu áp lực chứa môi chất là khí thực, chất lỏng quá

nhiệt.


2.6.2.1. Hiện tượng nổ do giãn nở đột ngột khi hoá hơi của các

chất lỏng sôi.


2.6.2.2. Ví dụ

CHƯƠNG 3. LUẬT THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ, ÁP SUẤT VÀ TÍNH DỰ

BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC KHI GIA NHIỆT MÔI CHẤT

TRONG BÌNH KÍN


43

3.1. Luật thay đổi nhiệt độ của môi chất trong bình kín khi gia nhiệt.

3.1.1. Mô hình bình kín gia nhiệt bên trong .

3.1.2. Mô hình bình kín gia nhiệt hỗn hợp.

3.1.3. Mô hình bình hai vỏ.

3.1.4. Mô hình bình kín gia nhiệt bên ngoài bằng sản phẩm cháy.

3.2.Khảo sát luật thay đổi áp suất của môi chất trong bình kín khi gia nhiệt

3.2.1. Môi chất là khí lý tưởng.

3.2.2. Môi chất là khí lý thực.

3.2.2.1. Sử dụng phương trình trạng thái Antonie.

3.2.2.2. Sử dụng phương trình trạng thái Van Der Waals

3.3. Thời điểm xảy ra sự cố.

3.3.1. Phương pháp giải tích

3.3.1.1. Sử dụng phương trình trạng thái của khí lí tưởng, phương

trình Van Der Waals


3.3.1.2. Sử dụng bảng thông số môi chất hoặc phương trình

Antonie


3.3.1. Phương pháp đồ thị

CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH CÁC NGUYÊN NHÂN VÀ CÁC GIẢI

PHÁP HẠN CHẾ SỰ CỐ NỔ VỞ BÌNH CHỊU ÁP LỰC.


4.1. Nguyên nhân hư hỏng và nổ vỡ bình chịu áp lực.

4.1.1. Nguyên nhân ứng suất cho phép của vật liệu giảm.

4.1.2. Nguyên nhân áp suất trong bình tăng quá mức cho phép.


4.2. Các giải pháp hạn chế và nổ vỡ bình chịu áp lực.

4.2.1. Các giải pháp hạn chế giảm ứng suất cho phép.

4.2.2. Các giải pháp hạn chế tăng áp suất quá mức .


4.2.3. Các giải pháp phòng ngừa khác.

CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN KIỂM TRA THIẾT BỊ THỰC

TẾ.


5.1.Tính toán kiểm tra nồi hơi điện trở.

5.1.1. Phát biểu bài toán.

5.1.2. Giải bài toán.


5.2.Tính vỏ bình chứa LPG .

5.2.1. Phát biểu bài toán.

5.2.2. Tính áp suất sự cố.

5.2.3. Nghiệm thử, kiểm tra thực tế.

5.2.4. Mô tả quá trình thử.

5.2.5. Nhận xét.


KẾT LUẬN


HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 90


QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN