Уравнение массоопередачи для аппарата записывается в виде

, (16.9)

где -. количество компонента га­зовой смеси, поглощаемого абсорбентом;

Ку- коэффициент массопередачи, кмоль компонента /(м²с);

S – поверхностью контакта фаз в ап­парате .

Поверхность контакта фаз в насадочных, распылительных и барботажных аппаратах равна

, (16.10)

где Vp - рабочий объем аппарата; а- удельная поверхность насадочных тел или удельная поверхность контакта фаз, .определяемая как отношение поверхности контакта фаз к объему. В соответствии с выражениями, (16.9) и (16.10) уравнение массопередачи может быть записано в виде

(16.11)

где K_уv =К_у • а - объемный коэффициент массопередачи.

Уравнения (16.9) и (16.11) показывают, что интенсивность процесса абсорбции и количество поглощаемого компонента в аппарате зависит oт коэффициента массапоредачи. Коэффициент массопередачи определяется коэффициентами массоотдачи в газовой β_у и .жид­кой β_х фазах.

(16.12)

Расчет коэффициентов массоотдачи проводится на основе критериальных уравнений. Для насадочных аппаратов применительно к. про­цессу абсорбции! критериальные уравнения имеют вид

, (16.13)

, (16.14)

где , числа Шервурда для жидкой и газовой фаз; > чис­ла Рейнольдса для газовой и жидкой фаз; - числа Шмидта для газовой и жидкой фаз; -плотность, коэффициенты динамической вязкости и диффузии для жидкой и газовой фаз; d - диаметр колонны; - коэффициент смоченности.

Модифицированное уравнение массопередачи имеет вид

, (16.5)

где m_у - число единиц переноса, и позволяет установить связь между изменением рабочих концентраций, приходящимся на единицу движущей силы, и коэффициентом массопередачи поверхностью контак­та и расходом сплошной фазы.

4. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка (рис.16.1) состоит из насадочного абсорбера I, в который снизу поступает смесь поглощаемого компонента из газового баллона 2 и атмосферного воздуха из газодувки 3, рас­ход поглощаемого компонента и воздуха измеряется ротаметрами 4 и 5. Поглощаемый компонент и воздух смешиваются в смесителе 6. В качестве поглощаемого компонента могут применяться аммиак или двуокись углерода. Сверху в абсорбер на распределительную тарелку поступает вода. Расход воды измеряется ротаметром 7. Отработанная газовая смесь выбрасывается в атмосферу. Вода - абсорбент из абсорбера через теплообменник 8 поступает в абсорбер 9, в котором про­исходит десорбция поглощаемого компонента из воды. Выделенный компонент подается в измерительное устройство 10. Температура воды, поступающей в абсорбер, и в десорбере измеряется термометрами 11 и 12.Расходы поглощаемого компонента воздуха и воды регулируются редуктором 13, задвижкой 14 и вентилем 15. Вентили 16 и 17 позволяют поддерживать уровни воды в нижней части абсорбера и десорбера. Давление в абсорбере измеряется манометром 18 и регулируется вентилем 19.

Подача поступающей воды в измерительное устройство, позволяет выровнять температуры продуктов в аппарате 1 и измерителе 10.