Массообменные процессы. Учебное пособие. Другое.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Массообменные процессы
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Министерство образования и науки
Российской Федерации
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный
технологический университет»
Рекомендовано
редакционно-издательским советом СибГТУ
В качестве
учебного пособия по курсу «Процессы и аппараты химических производств»
Массообменные процессы: Учебное пособие по курсу «Процессы и аппараты
химических производств» Ч.1/ Л.И.Ченцова, и др. Под общ. ред. Левина Б.Д.,-
Красноярск: СибГТУ, 2012. - 208 с.
Учебное пособие предназначено для курсового проектирования студентов
специальностей 240901, 240403, 240201, 240502, 240406, 280201, 050500, 240801,
260601, 200503, 130603, 080502, выполняющих курсовой проект по дисциплине
«Процессы и аппараты химической технологии». В первой части учебного пособия
приведена методика расчета абсорбционных колонн и примеры расчета аппаратов с
различными контактными устройствами. В приложениях приведены таблицы физико-химических
свойств растворов и газов.
Рецензенты: д.т.н., проф. Сибирского государственного аэрокосмического
университета им. академика М.Ф. Решетнева Е.В. Сугак
©ФГБОУ ВПО Сибирский государственный технологический университет, 2012
Глава 1. Методика расчета процесса физической абсорбции
.1 Материальный баланс процесса абсорбции
.2 Тепловой баланс процесса абсорбции
.3 Определение основных размеров абсорбера
.4 Методы расчета высоты насадки и числа тарелок в абсорбере
.5 Расчет абсорберов с подвижной шаровой насадкой
.7.1 Расчеты параметров полых газопромывателей с определением
степени очистки по вероятностному методу
.7.2 Расчеты характеристик пенных пылеуловителей с
провальными, дырчатыми и щелевыми тарелками с определением степени очистки по
вероятностному методу
.7.4 Расчеты параметров скрубберов Вентури с определением
степени очистки по вероятностному методу
.7.5 Расчеты мокрых скрубберов по энергетическому методу
Глава 2. Примеры расчета абсорбционных аппаратов
.3 Расчет струйного абсорбера Вентури
Курсовой проект по дисциплине «Процессы и аппараты химических
производств» является заключительной частью курса. Цель курсового
проектирования - закрепить и расширить знания по теоретическому курсу, привить
студентам навыки самостоятельной работы по расчету аппаратов, графическому
оформлению проекта, познакомить со специальной технической литературой,
справочниками, каталогами.
Настоящее учебное пособие предназначено для студентов химико-технологических
специальностей, выполняющих курсовой проект по одному из видов массообменных
процессов, а именно: абсорбции, ректификации или сушке.
Абсорбция находит широкое применение во многих технологических процессах,
а также для очистки отходящих газов химических производств.
Процессы ректификации также являются необходимой стадией многих
технологических процессов.
Для проведения процессов абсорбции и ректификации применяются колонные
аппараты различного типа, отличающиеся один от другого способом контакта фаз и
видом контактного устройства. Целью расчета установок абсорбции и ректификации
является определение основных размеров колонны, ее гидравлического
сопротивления, материальных потоков и расхода тепла.
Сушка является заключительной стадией многих технологических процессов.
Наиболее широко распространен способ конвективной сушки, заключающейся в
подводе тепла к высушиваемому материалу и уносу испаренной из материала влаги с
помощью горячего теплоносителя.
Основным аппаратом установки является сушилка, которая может быть
барабанной, кипящего слоя, аэрофонтанной или пневматической. В зависимости от
физико-химических свойств материала и степени его измельчения выбирается тип
сушилки. Сушилка должна обеспечить максимальный контакт между высушиваемым материалом
и теплоносителем, обладать максимальной пропускной способностью по материалу и
сушильному агенту, иметь минимальное гидравлическое сопротивление.
В учебном пособии изложены общие принципы и методика расчета
абсорбционных и ректификационных колонн, получивших наиболее широкое применение
в промышленности: тарельчатых - с колпачковыми, ситчатыми и клапанными
тарелками, насадочных, скрубберов Вентури.
Даны общие принципы и методика расчета сушилок с псевдоожиженным слоем,
барабанных, аэрофонтанных и пневматических.
Каждый раздел сопровождается примерами расчета установок, а также
методикой расчета вспомогательного оборудования. Приложения к разделам включают
необходимый справочный материал для расчета.
Учебное пособие составлено сотрудниками кафедры Промышленной экологии,
процессов и аппаратов химических производств СибГТУ. Введение и глава 7
составлены проф. Б.Д. Левиным, первый раздел - Л.И. Ченцовой, В.М. Ушановой,
Е.В. Игнатовой, второй раздел - М.Н. Шайхутдиновой, Т.В. Борисовой, третий
раздел - Л.И. Ченцовой, М.Н. Шайхутдиновой, В.М. Ворониным.
Y -
концентрация газовой фазы, кмоль/кмоль
X -
концентрация жидкой фазы, кмоль/кмоль
-
концентрация газовой фазы, масс. %
-
концентрация жидкой фазы, масс. %
c -
удельная теплоемкость вещества, Дж/кгК
л - коэффициент теплопроводности, Вт/мК
I, i - энтальпия пара и жидкости, Дж/кг
r -
удельная теплота парообразования, кДж/кг
м - динамический коэффициент вязкости, Па с
W -
количество испаряемой влаги, кг/с
Uн, Uк - начальная и конечная влажность
материала, %
H -
высота массообменного аппарата, м
Глава 1. Методика расчета процесса физической абсорбции
Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой
смеси жидким поглотителем. Абсорбцию применяют в промышленности для получения
готового продукта (производство кислот), разделение газовых смесей (получение
бензола из коксового газа), улавливания вредных (H2S, СО, влаги) и ценных
(рекуперация спиртов и др.) компонентов.
При абсорбции происходит контакт жидкости и газа; при этом масса одного
из компонентов газовой фазы переносится в жидкостную фазу или наоборот
(десорбция). При наличии разности концентраций или парциальных давлений между
фазами (движущая сила процесса) происходит процесс массопередачи, который
прекращается при достижении процесса равновесия.
Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной
диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и
ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии D. При
турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущими частицами среды
и определяется гидродинамическим состоянием потока. Механизм переноса веществ
через границу раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и
окончательно не решен. Предполагая что, диффузионные сопротивления в жидкой и
газообразной фазах обладают свойством аддитивности, можно записать основное
уравнение массопередачи:
где K - коэффициент массопередачи; F - площадь поверхности
контакта фаз; Dср - средняя
движущая сила процесса; М - количество поглощенного вещества.
Среднюю движущую силу процесса можно выразить через разность парциальных
давлений поглощаемого компонента и его равновесного значения на входе и выходе
из абсорбера D pср (в мм рт. ст., кгс/см2), разность
молярных составов D Хср и D Y ср (в кмоль на 1 кмоль смеси), разность относительных
молярных составов D Xср , D Yср (в кмоль на 1 кмоль носителя), разность молярных
концентраций D Сср (в кмоль/м3). Так, при выражении
движущей силы через парциальные давления на входе и выходе из абсорбера
D p вх = p н - p *н и D p вых = p к - p *к , (1.2)
где p н и p к -
парциальное давление поглощаемого компонента в газе на входе и выходе из
абсорбера; p *н и p *к -
равновесное давление поглощаемого компонента в жидкости на входе и выходе в
абсорбер.
Среднее значение движущей силы определяется либо как среднее
арифметическое, либо как среднее логарифмическое по аналогии с теплопередачей.
Коэффициент массопередачи (абсорбции) определяют в зависимости от способа
выражения движущей силы процесса. Если движущую силу выражают через
концентрации в газовой фазе, то уравнение для расчета K имеет вид
Коэффициент массопередачи, отнесенный к концентрации жидкости, определяют
из соотношения
.(1.4)
В этих выражениях b y и b x -
коэффициенты массоотдачи, которые характеризуют количество вещества,
переносимого внутри фазы в единицу времени через единицу поверхности при
движущей силе, равной единице; m - константа фазового равновесия,
определяемая как тангенс угла наклона линии равновесия (с учетом масштаба
диаграммы) к оси абсцисс.
Коэффициенты массоотдачи определяют из критериальных уравнений,
приводимых в литературе, для различных случаев абсорбции.
Процесс абсорбции идет до состояния равновесия, характеризуемого
равновесным распределением растворимого газа между инертным газом (носителем) и
жидкостью, и выражается законом Генри. Константу фазового равновесия m
выражают в зависимости от принятых единиц концентрации. Значения константы m
приведены в справочной литературе (константа Генри). Для пересчета размерности
констант используют специальные формулы.
Принципиальная схема абсорбционной установки представлена на рисунке 1.1.
Расчет любого по конструкции абсорбционного аппарата состоит из трех
основных стадий:
1. на основании заданных и равновесных
концентраций для рассчитываемой системы газ-жидкость определяется количество абсорбента,
необходимого для поглощения заданного количества газа;
2. при известных предельных нагрузках по
газу и жидкости находят площадь поперечного сечения колонны;
3. на основании уравнений кинетики
процесса, данных равновесия и материального баланса определяется поверхность
межфазного контакта фаз или эквивалентные ей величины - высота насадки или
число тарелок.
1 - вентилятор (газодувка); 2 - абсорбер; 3 - брызгоотбойник; 4, 6 -
оросители; 5 - холодильник; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера; 9, 13 - емкости
для абсорбента; 10, 12 - насосы; 11 - теплообменник - рекуператор
Рисунок 1.1 - Принципиальная схема абсорбционной установки
Данные по растворимости газа некоторых систем газ - жидкость,
использующиеся для построения линии равновесия, приведены в Приложении А 1.
Если принять, что расход инертной части газовой фазы по высоте аппарата
не изменяется, а также в ходе процесса температура газовой и жидкой фаз
остаются постоянными, то минимальный расход абсорбента Lmin может быть определен из уравнения
материального баланса по формуле (1.5), в кмоль / с
G 0 ( Y н - Y к) = Lmin ( X к* - X н), (1.5)
где X к* - равновесное содержание поглощаемого компонента в
жидкой фазе, относительно газа, Y н ,
поступающего в аппарат, выраженного в относительных мольных концентрациях; G 0 - расход инертного газа (воздуха), кмоль/с.
Таблица перевода концентраций из мольных и массовых в относительные
приведена в Приложении А 2.
Минимальный удельный расход абсорбента lmin (кмоль жидкости / кмоль газа)
находится из уравнения
Фактический удельный расход абсорбента l больше минимального и определяется из соотношения
где e -
коэффициент избытка поглотителя.
Величина коэффициента избытка поглотителя зависит от требований
технологии и изменяется в пределах от 1,1 до 2,0. Как правило, для тарельчатых
аппаратов e =
1,1 - 1,4; для насадочных аппаратов e = 1,4 - 2,0. Выбор величин e , а, следовательно, l , должен соответствовать оптимальным
технико-экономическим условиям работы абсорбера и находится
технико-экономическим расчетом.
Общий расход абсорбента L ,
кмоль/с, находится как произведение удельного расхода на количество инертной
фазы
Равновесная концентрация поглощаемого компонента X к* может быть определена по рисунку 1.2, на пересечении
Y н с линией равновесия, построенного по данным
растворимости его из соотношения
Выразим
Y * в
относительных мольных концентрациях
Равновесную
конечную концентрацию X к* можно также рассчитать по уравнению
Концентрация
поглощаемого компонента в уходящей из абсорбера жидкости X к определяется
из уравнения
Уравнение 1.13 является уравнением рабочей линии процесса и координата Y - X представляет прямую линию АВ, тангенс угла наклона
которой к оси Х равен удельному расходу жидкости l (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 - Рабочая линия абсорбции
Из уравнения материального баланса определяют количество поглощенного
компонента Ма , кмоль/с
Ма = G 0 × ( Y н - Y к) = L × ( X к - X н). (1.14)
При растворении газа (при хемосорбции) в жидкости выделяется большое
количество тепла. При отсутствии отвода тепла температура жидкости повышается,
что ведет к возрастанию равновесного парциального давления компонента,
изменению линии равновесия, уменьшению движущей силы процесса, ухудшению
условий процесса.
Количество тепла Q ,
кДж/с, выделившееся при абсорбции, равно
Q = M
× Ф = Ф × L × ( X к - X н), (1.15)
где Ф - дифференциальная теплота растворения, кДж/кмоль.
Дифференциальные теплоты растворения некоторых газов приведены в [9].
Если абсорбция ведется без отвода тепла, то вся выделившаяся теплота идет
на согревание жидкости
где C - теплоемкость жидкости, кДж/кмоль.
Из уравнения теплового баланса абсорбера, работающего без отвода тепла,
определяют температуру жидкости на выходе из абсорбера
Q = Ф × L × ( X 2 - X 1) = L × С × ( t 2 - t 1), (1.17)
Отвод тепла при абсорбции предусмотрен, если температура жидкости
повышается больше чем на 10oС.
Тогда, в тарельчатых абсорберах на тарелках укладываются змеевики, охлаждаемые
водой. Расход воды на охлаждение определяется решением теплового баланса.
Отвод тепла, выделяющегося при абсорбции в насадочных аппаратах,
производится рециркуляцией жидкости, рисунок 1.3.
Насыщенный раствор, выходящий из абсорбера, частично насосом 2
перекачивается через холодильник 3 и возвращается в процесс, оставшаяся часть -
выводится из системы.
Чтобы компенсировать поток абсорбента, выводимый из системы, на абсорбцию
непрерывно подается свежий поглотитель, в количестве Lо.
Кратность циркуляции n = L 1 / L 0 представляет собой отношение количества абсорбента,
протекающего через абсорбер L 1 к количеству
свежего абсорбента.
1 - абсорбер; 2 - насос; 3 - холодильник
Рисунок 1.3 - Абсорбционная установка с рециркуляцией поглотителя
Кратность циркуляции определяют решением уравнения теплового баланса, при
этом задаются температурой абсорбента (жидкости) на выходе из аппарата t 2 :
G 0 × Ф × ( Y н - Y к) = L 2 × С2 × t 2 - L 1 × С1 × t 1, (1.19)
где Ф - дифференциальная теплота растворения, кДж/кмоль;
C 1, С2 - теплоемкость поступающей и выходящей
из колонны жидкости, кДж/кмоль.
Уравнение (1.19) решается совместно с уравнением материального баланса L 2 = L 1 + L .
Концентрацию
жидкости X н , поступающей на абсорбцию, определяют по уравнению
Y н - Y к = l × ( X к - X 0) = n × l × ( X к - X н ), (1.20)
Технологический расчет абсорбционных аппаратов позволяет определить их
основные размеры - диаметр и рабочую высоту. Расчет диаметра и рабочей высоты
зависит от внутреннего устройства аппарата.
Величина поперечного сечения аппарата, м2, определяется расходом газовой
фазы и допустимой скоростью
где V сек - объемный секундный расход газовой фазы, приведенной
к рабочим условиям, м3/с;
w 0 - фиктивная
скорость газа, отнесенная к полному сечению аппарата, м/с.
Объемный расход (м3/с), приведенный к рабочим условиям, определяется по
формуле
T 0, T - нормальная и рабочая температура
газа, К;
r 0, r г - плотность газа при нормальных и рабочих условиях,
кг/м3.
Значение w0 для насадочных
абсорберов принимается равным
(0,75-0,9), от предельно допустимой скорости wп , и определяемой по формуле
где w п - предельная скорость газа (пара) в режиме
эмульгирования, отнесенная к полному сечению абсорбера, м / с;
r y и r x
- плотности газа и жидкости, кг/м3;
L
и G - массовые расходы жидкости и газа, кг/с;
а
- удельная поверхность насадки, м2 / м3;
А и В - коэффициенты, зависящие от типа насадки, таблица 1.1;
m х, m в - вязкость, соответственно, поглотителя при
температуре в абсорбере и воды при 20оС, Па×с;
V св - свободный
объем насадки, м3/м3;
g
- ускорение свободного падения, м/с2.
Характеристики насадок а и V св приведены в Приложении А3.
Таблица 1.1 - Значения коэффициентов А и В
Кроме того, для определения скорости w 0 в насадочных абсорберах может быть использовано
уравнение
где r у, m у
- плотность и вязкость газа при рабочих условиях.
Критерий Архимеда определяют по уравнению
где r x
- плотность жидкости при рабочих условиях, кг/м3;
d э -
эквивалентный диаметр насадки, зависящий от характеристики насадки
где w 0 , найденная по этому методу, составляет 80 % от
w п.
Диаметр колонны, м, определяется по формуле
Затем выбирается стандартный диаметр абсорбера и уточняется скорость газа
Ниже приведены нормальные ряды диаметром колонн (в м), принятые в
химической и нефтеперерабатывающей промышленности
в химической промышленности - 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6;
1,8; 2,2; 2,6; 3,0; в нефтеперерабатывающей промышленности - 1,0; 1,2; 1,4;
1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5;
6,0; 6,4; 7,0; 8,0; 9,0.
Для обычных насадочных колонн после определения диаметра абсорбера
необходимо рассчитать действительную плотность орошения U, которая должна быть не менее U опт
где в - коэффициент; при абсорбции аммиака водой
в =
4,38×10-5 м3/м2 с, при абсорбции паров органических жидкостей
в
= 2,58×10-5 м3/м2 с; а - удельная поверхность насадки, м2/м3.
Если плотность орошения U меньше
оптимальной плотности орошения U опт ,
меньше единицы - насадка не полностью смочена. Это учитывается коэффициентом
смоченности насадки y , определяемым
по рисунку 1.4 y
не должен быть меньше 0,8 - 0,9.
Для увеличения плотности орошения следует применять насадку с меньшей
удельной поверхностью, чтобы снизить U опт . Максимальное смачивание насадки достигается при ( U / U опт ) > 1, тогда y
= 1. Для равномерного смачивания насадки должно соблюдаться следующее
соотношение диаметра колонны D к и диаметра
насадки d н.
Скорость газа и диаметр тарельчатого абсорбера
В колоннах с колпачковыми тарелками имеет место пузырьковый режим работы,
при этом скорость газа £ 0,5 м/с. В колоннах с ситчатыми тарелками скорость газа £ 1 м/с, при этом возникает пенный
режим работы тарелки.
1 - кольца Рашига; 2 - хордовая насадка
Рисунок 1.4 - Коэффициент смачиваемости y при различном отношении U/Uопт
Режим газовых струй возникает при скорости газа больше 1 м/с, в этом
режиме работают специальным образом сконструированные тарелки - пластинчатые.
Скорость газа должна быть ниже некоторого предельного значения w п, при котором начинается брызгоунос
Значение w п приближенно можно определить по
рисунку 1.5 для тарелок с круглыми колпачками. Для тарелок других конструкций
значения предельной скорости w п , найденные
по графику, следует умножить на поправочный коэффициент.
Допустимую оптимальную скорость газа (пара) в колонне (м/с) определяют по
формуле
где С - коэффициент, зависящий от конструкции тарелки и расстояний
между ними, принимается по рисунку 1.7.
При выборе коэффициента С ориентировочное значение расстояния
между тарелками принимают для колпачковых 200-300 мм, для ситчатых 300-400 мм.
Рисунок 1.5 - Определение предельной скорости газа в свободном сечении
абсорбера при различном расстоянии между тарелками
Для клапанных тарелок скорость газа определяют из равенства
S 0 -
площадь отверстия под клапаном, м2;
о - коэффициент сопротивления, равный 3.
По ГОСТ 16452-79 диаметр отверстия под клапаном равен 40 мм, масса
клапана 0,04 кг.
Затем проверяют минимально допустимое расстояние между тарелками,
обеспечивающее работу гидравлического затвора на тарелке. Минимальное
расстояние между тарелками со сливными устройствами определяют по формуле
где D Р - гидравлическое сопротивление
орошаемой тарелки, Па;
Задаваясь расстояниями между тарелками Нт и определив диаметр колонны D к по
формуле (1.29) в зависимости от rу/rx значения w п
и w отп , проверяют соответствие расстояния
между тарелками Нт диаметру колонны D к .
Если полученному значению D к
не соответствует Нт , его принимают согласно рекомендациям и повторяют
расчет.
Предельные нагрузки по пару в тарельчатых колоннах, работающих при
атмосферном давлении или под вакуумом, в зависимости от расстояния между
тарелками, определяют по рисунку 1.6.
Минимальное расстояние между тарелками Hmin должно обеспечить работу
гидравлического затвора на тарелке. Для тарелок со сливными устройствами Н min определяется как
Рисунок 1.6 - Определение предельных нагрузок по пару в тарельчатых
колоннах, работающих при атмосферном давлении или под вакуумом
где F - поперечное сечение колонны, м2;
Принятая величина Нт должна быть равна Н min или больше.
Рисунок 1.7 - Зависимость коэффициента С от расстояния Н между тарелками
Оптимальная скорость газа в тарельчатых аппаратах составляет 80% от
предельно допустимой, которая находится для колпачковых тарелок по формуле
Для колонн с ситчатыми тарелками предельная скорость газа определяется по
формуле
Для колонн с провальными тарелками предельные скорости определяются по
формуле
Величины А и С находятся по следующим зависимостям
где В - коэффициент (для колонн с решетчатыми, трубчатыми и
дырчатыми провальными тарелками В = 3¸16);
w х , w у - массовые скорости жидкости и газа, кг / м2 ∙с;
d э - эквивалентный диаметр отверстия или
щели в тарелке, м;
S с - относительное свободное сечение
тарелки;
m х , m в - вязкость поглотителя и воды при 20oС, Па∙с.
Верхний предел скорости газа w max определяется по формуле 1.35 при В=16, а нижний предел
скорости w min при В=3.
Скорость газа в интервале устойчивой работы провальных тарелок может быть
определена с помощью уравнения
где w - скорость газа в колонне, м / с;
d э - эквивалентный диаметр отверстия или
щели в тарелке, м;
F с - доля свободного сечения тарелки, м2 / м2;
m х, m у - вязкость жидкости и газа при температуре абсорбции, Па∙с.
При нормальной работе тарелки коэффициент В= 2,93 - для нижнего
предела и В =10 -для верхнего предела. Для оптимальной работы тарелки
принимают В =6¸8. Принимают стандартный диаметр колонны и уточняют скорость газа в
абсорбере.
В инженерной практике наиболее часто применяются три метода расчета
процессов абсорбции.
По первому методу кинетика процесса выражается через коэффициенты
массопередачи, а движущая сила рассчитывается по разности концентраций или,
косвенно, с помощью числа единиц переноса.
По второму методу кинетика выражается с помощью высоты единиц переноса -
ВЕП (для насадочных колонн) или числа единиц переноса - ЧЕП, соответствующего
одной тарелке (тарельчатых колонн), а движущая сила рассчитывается через число
единиц переноса.
По третьему методу кинетика выражается с помощью высоты, эквивалентной
теоретической ступени изменения концентрации, - ВЭТС (для насадочных колонн)
или КПД тарелки (для тарельчатых колонн); движущая сила рассчитывается косвенно
через число теоретических ступеней изменения концентрации или теоретических
тарелок.
В соответствии с вышеизложенными методами расчета процесса абсорбции
определяется высота насадочных и тарельчатых колонн.
В основе расчета процесса абсорбции лежит основное уравнение
массопередачи (1.1).
В зависимости от способов выражения кинетики процесса, движущей силы и
вида контактных устройств уравнение (1.1) преобразуется в различные
соотношения, используемые в расчете насадочных и тарельчатых абсорберов.
По первому методу расчет насадочных абсорберов ведется в следующем порядке.
Если рабочая и равновесная линия прямые (рисунок 1.8), то высота насадки Ннас
определяется по следующим формулам.
1 - равновесная линия; 2 - рабочая линия
Рисунок 1.8 - Определение средней движущей силы процесса абсорбции
где МА - количество поглощенного компонента, кмоль/с, кг/с;
К YV , КХ V - объемные
коэффициенты массопередачи, отнесенные к газовой и жидкой фазам, ( ), ( );
D Y ср, D Хср -
средние логарифмические значения движущей силы по газовой и жидкой фазе.
Средняя
движущая сила определяется по формулам:
где
- движущие силы массопередачи на концах
аппарата, рисунок 1.9;
- выражены в относительных массовых концентрациях.
Среднюю
движущую силу можно рассчитать аналогично по формулам (1.45) и (1.46), если
известно уравнение линии равновесия или коэффициент распределения m ,
рассчитываемый по уравнению (1.10), ХК* - по уравнению (1.12).
Рисунок 1.9 - Схема распределения концентраций в потоке газа и жидкости в
абсорбере
При абсорбции легко растворимых газов, когда сопротивлением жидкой фазы
можно пренебречь, коэффициент массопередачи К YV определяется по уравнению
При абсорбции трудно растворимых газов можно пренебречь сопротивлением
газовой фазы и рассчитать КХ V по уравнению
где d э - эквивалентный диаметр насадки, м;
d эст - эквивалентный диаметр стандартной
насадки (25´25´3мм),м;
Re у, Re х - режим движения газовой и жидкой фаз;
Р ry ¢ , Р r х ¢ , - критерий Прандтля для газовой и
жидкой фаз.
где D у, D х - коэффициенты диффузии поглощаемого компонента в газе и
жидкости, м2 /с;
m у, m х - вязкость газа и жидкости, Па×с (Приложения А4-А6);
f - фактор гидродинамического состояния
двухфазной системы.
Коэффициент
А1 определяется по рисунку 1.10, в зависимости от отношения ; w п - предельная скорость газа, определенная ранее по
формуле (1.24), м /с.
Отношение
зависит от гидродинамического состояния системы:
= 0,45 -
для точки торможения газа.
Рисунок 1.10 - Зависимость коэффициента А от отношения wy/wп
Для
колонн, работающих в пленочном режиме = 0,8.
Коэффициенты
диффузии D у и D х (м2 /с) определяются по Приложению А7 или по формуле
где vA и vB - мольные объемы газов А и В, определяемые
как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав газов, см3/моль
(Приложение А8);
МА и
МВ - мольные массы газов А и В ;
p -
давление (абсолютное) при абсорбции, кгс/см2;
где А, В - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного
вещества и растворителя. Для газов А =1, для воды В =4,7, для
метанола и этанола В =2, для ацетона В =1,15.
m х - динамический коэффициент вязкости жидкости, мПа·с;
vА
и vВ - мольные объемы растворенного вещества и растворителя;
МА
и МВ - мольные массы растворенного вещества и растворителя.
Для водных растворов D х (м2 / с)
можно определять по формуле
В случае, когда на скорости массопередачи оказывает влияние как
сопротивление жидкой так и газовой фазы, для расчета высоты насадки
используются формулы
где S - поперечное сечение колонны, м2;
a -
удельная поверхность насадки, м2 / м3;
К y ,
К x -
коэффициенты массопередачи, отнесенные к газовой или жидкой фазе, ;
D Y СР, D ХСР -
средняя движущая сила по газовой и жидкой фазам.
Коэффициенты
массопередачи определяются по формула(1.3) и (1.4).
Коэффициенты
массоотдачи по газовой фазевy и жидкой фазе вx определяются
по формулам
где d э - эквивалентный диаметр насадки, м;
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе определяется по уравнению
где U - плотность орошения, м3 / м2· с.
Плотность
орошения U определяется
отношением объемного расхода жидкой фазы V (м3 / с) к
поперечному сечению колонны S (м2);
.
Приведенная
толщина пленки d пр (м) определяется по формуле
Второй метод расчета заключается в определении числа единиц переноса и
высоты единиц переноса.
где hOY , hO Х - общая высота единиц переноса в газовой и жидкой фазах.
где hY , h Х - высота единиц переноса по газовой и жидкой фазам, м;
m
- тангенс угла наклона линии равновесия;
L , G
- массовые расходы жидкости и газа,
кг / с.
Высота
единиц переноса по газовой фазе определяется:
для
неупорядоченно загруженных насадок
hY = 0,615 d э × ( Rey )0,345 × ( Pr ’ y ¢ )2 / 3; (1.71)
для упорядоченно загруженных насадок
hY = 1,5 dэ × (Rey)0,26 × (Pry¢)2 / 3 , (1.72)
где d э - эквивалентный диаметр насадки, м;
Высота единицы переноса по жидкой фазе определяется по формуле
h Х = 119 d пр × ( Re Х)0,25 × ( Pr ¢ Х)0,5. (1.73)
Число единиц переноса n OY , nO Х определяются по формулам
Эти уравнения решаются методом графического интегрирования. Для этого
строят кривую зависимости подынтегральной функции от аргумента, рисунок 1.11.
Рисунок 1.11 - Определение nOY
методом графического
1.7.1
Расчеты параметров полых газопромывателей с определением степени очистки по
вероятностному методу Учебное пособие. Другое.
Реферат: Оптимизация торговой системы
Реферат: Понятие успешности личности
Курсовая работа: Значення газообміну для дітей 3-7 років
Курсовая работа по теме Проектирование удаленного устройства индикации
Реферат На Тему Комплекс Ору
Реферат по теме Дифференциальные уравнения движения точки. Решение задач динамики точки
Реферат по теме Самосознание: открытие «Я»
Реферат: Таджикистан - "рай" для туристов. Скачать бесплатно и без регистрации
Контрольная Работа По Математике За Полугодие
Сочинение На Тему Интерьер Кухни
Реферат по теме Кругобайкалка
Курсовая работа по теме Анализ прибыльности предприятия и пути её увеличения
Контрольная работа: Забастовка как социальный конфликт. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа: Разработка микропроцессорной системы на базе микроконтроллера для пожарной сигнализации
Реферат по теме А.Смит и промышленный переворот
Курсовая работа по теме Оценка экономики предприятия на примере ОАО АФК 'Система'
Доклад: Калягин Александр Александрович
Реферат по теме Асинхронный режим передачи данных - ATM
Сочинение На Тему На Уроке Литературы
Реферат: Рекреационные ресурсы и туристические центры Филадельфии
Реферат: Сущность страхования 2
Похожие работы на - Мовленнєвий етикет економістів як усталена норма виробничої сфери
Реферат: Предмет и метод науки истории государства и права