Методика расчета адсорбера

4.1 Исходные данные для расчета

Исходные данные приведены в таблице 1. Кроме них необходимо из литературных источников выбрать физико-химические константы поглотителя и поглощаемого вещества и изотерму адсорбции поглощаемого вещества (адсорбтива) на поглотителе (адсорбенте).

Расчет адсорбера включает две стадии:

• приближенный конструкторский расчет, определяющий необходимую массу и геометрию аппарата;

• проверочный расчет для определения времени защитного действия адсорбера, в результате которого может быть произведена корректировка размеров аппарата и необходимой массы адсорбента.

4.2 Порядок расчета

4.2.1 Выбираем тип адсорбента и рабочую температуру.

Для увеличения емкости адсорбента температура выбирается минимально возможной. Выбор типа адсорбента проводится по изотермам адсорбции при рабочих параметрах (температура и концентрации) из условия минимальной массы адсорбента (из литературных источников).

4.2.2. Определяем объем адсорбента

Объем адсорбента определяется по следующей формуле

, (м³ ) (4.1)

где a^’_o – динамическая емкость выбранного адсорбента в рабочих условиях, кг/м³;

τ – продолжительность процесса адсорбции, ч;

- начальная концентрация поглощаемого компонента, г/м³;

– объем газа, м³/г;

– коэффициент запаса (1,1…1,2).

a^’_o= a_o _н4, кг/м³ (4.2)

где - статическая ёмкость адсорбента, г/кг; выбирается по изотерме адсорбции, представлен ной на рисунке 6.

_н4, - насыпная плотность

4.2.3 Выбираем скорость потока газа , м/с, в адсорбере в пределах от 0,2 до 0,3.

4.2.4 Рассчитываем геометрические размеры для цилиндрического адсорбера, используя следующие выражения:

D_a = (4.3)

где D_a – внутренний диаметр адсорбера, м;

 – скорость потока газа , м/с

Толщина слоя адсорбента L_a, м, рассчитывается по следующей формуле

L_a = , (4.4)

где П – производительность установки, м³/ч, указана в таблице 1;

4.2.5 Определяем гидравлическое сопротивление ∆р, Па, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении через него потока очищаемого газа

(4.5)

где П – пористость слоя адсорбента, равная

(4.6)

Ф – коэффициент формы зерна для цилиндрической формы, Ф ≈ 0,9;

для шаровой Ф = 1; - эквивалентный диаметр зерна адсорбента, м, равный

, (4.7)

где - d, l – размеры зерна, мм

λ - коэффициент трения, находится в зависимости от характера движения,

при Re < 50 значение = 220/Re,

при Re = 50...7200 значение = 11,6/Re ,

, (4.8)

где ν – коэффициент кинематической вязкости, м/с², который определяется по вентилируемому воздуху при выбранной температуре.

4.2.6. Рассчитываем коэффициент массопереноса β в зависимости от значения Re:

при Re < 30; (4.9)

при Re  30; (4.10)

где Pr = - диффузионный критерий;

D – коэффициент молекулярной диффузии, который зависит от характера диффундирующих веществ и, как правило, находится опытным путём.