Классификация массообменных аппаратов.

Массообменные аппараты могут подразделяться по различным признакам.

1. По способу организации процесса:

а) периодические; б) непрерывные.

2. По расположению в пространстве:

а) вертикальные; б) горизонтальные; в) наклонные.

3. По давлению в аппарате:

а) атмосферные; б) под избыточным давлением; в) под вакуумом.

4. По назначению:

а) абсорберы; б) перегонные аппараты; в) ректификационные колонны; г) экстракторы; д) адсорберы; е) ионнообменники; ж) сушилки; з)кристаллизаторы; и) аппараты для растворения; к) мембранные аппараты.

5. По способу организации контакта фаз:

а) с непрерывным контактом фаз, например, пленочные, насадочные; б) со ступенчатым контактом фаз, например, тарельчатые.

6. По конструкции (подразделение аппаратов по этому признаку будет

Технологический расчет аппаратов с непрерывным контактом фаз.

Технологический расчет заключается в определении основных размеров аппарата, для колонны это диаметр D и высота H. Исходными данными при проектном расчете являются, как правило, расход одной из фаз G; начальная и конечная концентрации распределяемого компонента в ней y_н, y_k; начальная концентрация распределяемого компонента в другой фазе x_н. Конечная концентрация x_к и расход второй фазы L зачастую не заданы и определяются в ходе расчета.

1. Определение и yср.

Из уравнения материального баланса для аппарата находится , так как G, y_н, y_k заданы.

В том случае если одна из величин L или x_k известна, определение второй из не составляет труда. Если эти величины неизвестны, то задаваясь произвольным значением L, можно найти соответствующее значение x_k. (на величину рабочего расхода накладывается ограничение L > L_min (при котором рабочая линия коснется линии равновесия).

среднюю движущую силу массопередачи y_cp по

2. Определение скорости движения фаз и диаметра аппарата D. Скорости определяют (насадочные через скорости захлебывания). Диаметр цилиндрического аппарата связан простым соотношением с фиктивными скоростями движения фаз в нем:

где , , W_y⁰, W_x⁰ - объемные расходы и фиктивные скорости движения фаз. Фиктивная скорость фазы - это скорость, с которой при заданном расходе двигалась бы фаза в полом цилиндре с внутренним диаметром D. Истинная скорость движения фазы отличается от фиктивной, при ее определении необходимо учитывать, что часть поперечного сечения аппарата занята насадкой, сливными устройствами и т.д., а также другой фазой.

По каталогам колонных аппаратов подбирают ближайший стандартный диаметр аппарата D, а затем уточняют значение фиктивной скорости

3. Расчет коэффициента массопередачи К_y. Вначале находят коэффициенты массоотдачи для каждой из фаз, пользуясь, как правило, критериальным уравнениями для Nu_g. Определив коэффициенты массоотдачи, находят коэффициент массопередачи.

4. Определение требуемой межфазной поверхности F. Решим уравнение массопередачи относительно F:

5. Нахождение высоты аппарата H. Используя величину удельной поверхности контакта фаз а, вначале можно определить рабочий объем аппарата:

, а затем его высоту -

6. Определение оптимальных размеров аппарата. Осуществляется путем оптимизации, критерием оптимальности могут служить затраты на проведение процесса.