Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Тюменский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

курс.раб.docx

Скачиваний:

Добавлен:

01.03.2025

Размер:

177.96 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 67 / 97 8 9 > Следующая >>>

2. Расчет процесса фильтрации

2.1.Принимаем марку и типоразмер фильтра, тип загрузки, способ регенерации.

К расчету принят рукавный фильтр типа ФР-518 со следующими техническими характеристиками:

площадь фильтрующей поверхности 518 м²;

число секций 6 шт;

число рукавов в секции 72 шт;

высота рукава 3м;

пропускная способность до 3,33 м³/с;

гидравлическое сопротивление в рабочем состоянии 1600 Па;

удельная нагрузка 0,016 м³/м²∙с.

Способ регенерации – встряхивание.

Эффект очистки 98,67…96,67%.

2.2.Определяем площадь рабочей поверхности фильтрации:

f_WR = , м² (33)

где - расход газового выброса, м³/с;

- количество газа на регенерацию, м³/с;

- максимальная удельная нагрузка, м³/м²∙с.

f_WR = = 812,5 м².

2.3.Общее количество фильтров:

N_WR = ,шт (34)

N_WR = = 1,56 ≈ 2шт.

2.4.Концентрация загрязнений после фильтрации:

С_вых = С_вх ∙ (1- η) = 2,62 ∙ (1-0,9867) =0,034 г/м³.

3. Конденсация

1.Исходные данные: температура отбросного газа 200 °С

давление 0,1 МПа

массовый расход газа 9,657 кг/с

ρ_см^t = 0,9973∙(1,29∙ ) +0,268∙(0,00265∙ ) = 0,7429 кг/м³

W_g = W∙ρ_см^t = 13∙0,7429 =9,657 кг/с.

W_g = W_g
air= 9,657 кг/c

W_v = ,м³/с

W_v^air = 13 м³/с.

2.Задаемся типом хладоносителя и температурными интервалами:

температура конденсации – воздух - 40°С

общее давление 0,1МПа

Температура начала конденсации t_с = 0,1∙40 = 4 °С =277К

К расчету принят хладоноситель: Фреон 30

Задаемся начальной и конечной температурой хладоносителя:

t^’ = – 5 °С

t^’’ = t^’+ 10 = -5 +10 = 5°С

3.Определяем количество тепла в I зоне:

Q₁ = (W_g_air∙C_ра) ∙ (t_а – t_в),Вт (35)

где C_р – удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг∙с.

Q₁ = (9,657∙1005) ∙ (200 – 25) = 1698424,875 Вт

4.Определим температуру хладоносителя на границе двух зон:

t_в= + , °С (36)

t_в= + = -5 °С

5.Температурные напоры для каждой зоны:

∆t = , °С (37)

где = t_a - t^’’ = 200 – 5 = 195

= = t_b – t_bc = 0 +10 = 10

= t_c – t^’ = 25+5 = 30

∆t^I = =143,41 °С

6.Поверхности теплообмена:

f₁ = , м² (38)

где К₁ – коэффициент теплопередачи: 20÷50 Вт/м²∙К.

f₁ = = 236,86 м²

Принимаем кожухотрубчатый конденсатор с неподвижной трубной решеткой, диаметром кожуха 800 мм (труб 20×2). Поверхность теплообмена 240 м² при длине труб 6 м. Количество ходов – 4, количество труб – 638.

4. Расчет характеристик процесса абсорбции

3.1. Определение равновесных и рабочих характеристик процесса абсорбции

Температура 25°С

Давление газов на входе в абсорбер атмосферное

Концентрация фторидов в газовой смеси 140∙10^-6 кг/м³

Расход отбросных газов 13,0 м³/с

Процесс изотермический

Удаление бензола будет производиться до ПДК_МР

ПДК^HF_МР = 0,02 мг/м³ = 0,02 ∙10^-6 кг/м³

В качестве абсорбента принимаем воду при температуре 25°С.

Среда	М, г/моль	ρ_о,кг/м³	ρ₂₅,кг/м³	η∙10^-6, Па∙с
HF	20	0,922	0,844	11,08
воздух	29	1,29	1,18	18,4
вода	18	1000	916,1	893,7

Коэффициенты молекулярной диффузии при н.у. для фторгидрида

в воздухе − D^G_С6Н6 = 9∙10^-6 м²/с и в жидкости − D^L_С6Н6= 1,8∙10^-9 м²/с.

1.Определяем необходимую степень очистки:

∙ 100% = 99,98 %.

2.Определяем расходы (массовые и объемные) всех ингредиентов при н.у.

Массовый расход фторидов на входе в абсорбер:

W_в_g = 13 ∙ 140∙10^-6= 0,001820 кг/с.

Концентрация фторидов в объемных процентах:

С_в_g = = 0,01568 %.

Плотность отбросного воздуха на входе а абсорбер:

ρ_ва = + = 1,2899 кг/м³.

Массовый расход отбросных газов на входе:

W_в_g_а = 13 ∙ 1,2899 = 16,76924 кг/с.

Массовый и объемный расходы воздуха:

= 16,76924 – 0,00182 = 16,767422 кг/с

= = 12,9980019 кг/с.

Определяем концентрацию фторидов на выходе в объемных процентах:

С_ey = = 0,00000224 %.

Объемный расход отбросных газов на выходе:

W_ev_а = = 12,998002 м³/с.

Плотность отбросных газов и фторидов на выходе при н.у.:

ρ_еа = + = 1,289 кг/м³.

Массовый расход отбросных газов на выходе:

W_е_g_а = 12,998002 ∙ 1,289 = 16,7544248 кг/с.

Массовый расход фторидов на выходе:

W_е_g_а = 16,754424 - 16,767422 = 0.

3.Производительность абсорбера по фторидам (количество фторидов, поглощаемое а абсорбере). Поток массы фторидов из газовой фазы в жидкую.

j_HF =

1) 0,00182 - 0 = 0,00182

2) 16,76924 – 16,75442 = 0,01482

Определяем поток массы улавливаемых фторидов в кмолях :

= = 0,000091 кмоль/с.

4.Представляем концентрации загрязнителя в относительных мольных (Y_n, X_n) концентрациях:

Y_n_в = = 0,000157 кмольHF/кмоль возд.

Y_g_в = = 0,000108 кгHF/кмоль возд.

Y_ne = = 0 кмольHF/кмоль возд.

Y_ge = = 0 кгHF/кмоль возд

Линия равновесия фторидного раствора при изотермическом процессе будет представляться прямой.

Y=m∙X, где m = 99,99%=0,9999.

= = 0,000157 кмольHF/кмоль воды.

Выразим максимально возможную равновесную концентрацию в массовых единицах:

= = 0,000174 кгHF/кг воды.

Определяем теоретический минимальный расход воды:

= = 10,459 кг/с.

Определим технический расход поглотителя:

W_gL = 10,4597 ∙ 2,23 = 23,32кг/с.

Найдем действительную конечную концентрацию фторидов в воде:

Х_g = + 0 = 0,000078 кгHF/кг воды.

переведем в кмоль:

Х_n = + 0 = 0,00007024 кмольHF/км воды.

Равновесная концентрация фторидов в отбросном газе:

= 0,9999 ∙ 0,00007024 = 0,00007023 кмольHF/км возд.

Построим равновесную и рабочую характеристики абсорбции (в мольном и массовом выражении):

5.Определяем движущие силы абсорбции:

5.1. ∆Y_gh = 0,000108 – 0,0000077 = 0,00003 кгHF/кг возд.

Y_g_в_eq =0,9999 ∙ 0,000078 = 0,000077 кгHF/кг возд.

5.2 ∆Y_gl = 0– 0= 0 кгHF/кг возд.

Средняя движущая сила абсорбции равна:

∆Y_gm =

∆Y_gm = 0,00003 кгHF/кг возд.

∆Y_nm = = 0,0000435 кмольHF/кмоль возд.

6.Принимаем для очистки воздуха насадочный абсорбер с седлами «Инталокс» высотой 50 мм (h) и следующими параметрами:

Эквивалентный диаметр загрузки D_eq = 0,027

Пористость ε = 0,079 м³/м²

Площадь поверхности загрузки f_v = 118 м²/м³

Насыпная плотность ρ_н = 530 кг/м³

А=0,58

В=1,04.

7.Определим среднюю плотность отбросных газов:

ρ_y= = 1,28945 кг/м³.

Средний массовый расход отбросных газов:

W_gG = = 16,76183 кг/с.

Вычислим конечную объемную концентрацию фторидов в поглотителе:

С_ех = = 0,07149 кгHF/кг сточн.вод.

8.Определим среднюю скорость газового потока:

= 0,58 – 1,04 ∙

𝜔_h = 5,51 м/с.

Принимаем скорость рабочего потока равной = 2 м/с.

9.Определим средний объемный расход газа в колонне:

W_VG = = 12,999 м³/с.

10.Определяем диаметр колонны:

D = = 2,87 м.

Принимаем стандартный диаметр колонны 3000 мм и пересчитываем рабочую скорость потока:

= = 1,83 м/с.

11.Определяем площадь орошения:

ρ_iR = = 0,00185 м³/м² ∙ с.

Площадь поперечного сечения абсорбера: f = = 7,065 м².

Минимально возможная площадь орошения:

ρ_l= 118 ∙ 2,2 ∙ 10^-5 = 0,0026 м³/м² ∙ с.

Так как ρ_l > ρ_iR , то коэффициент смачиваемости насадки (ψ) равен 0,7.

0,0026 >0,00185.

12.Определим коэффициент диффузии фторидов в воздухе и в жидкости:

D_G = 9 ∙ 10^-6 = 10,26∙10^-6 м²/с.

D_L = 1,8 ∙ 10^-9 = 1,8 ∙ 10^-9 м²/с.

13.Вычислим критерий Рейнольдса для газовой среды:

Re_G = = 4383,03

Диффузионный критерий Прандтля:

P_R_DG = = 1,39

Определяем критерий Нюссельта для абсорберов с неупорядоченной насадкой:

Nu_DG = 0,407 ∙ 4383,03^0,665 ∙ 1,39^0,33 = 119,83

Коэффициент массоотдачи газовой фазы:

β_y = = 0,0455 м/с.

14.Определяем критериальные параметры для жидкой фазы:

Re_L = = 178,85

P_R_DL = = 541,9

Nu_DL = 0,0021 ∙ 178,85^0,75 ∙ 541,9^0,5 = 2,39

β_х = = 1,87∙10^-5 м/с.

Приведенная толщина жидкой пленки: δ = = 2,3∙10^-4 м.

β_ny = 0,0455 кмольHF/м²∙с (кмольHF/м³ газ.среды)

β_n_х = 1,87∙10^-5 кмольHF/м²∙с (кмольHF/м³ жид.среды).

15.Вычисляем средние массовые концентрации загрязнителя в газовой и жидких средах:

С_my = = 70,01 кмольHF/м³ газ.среды

С_m_х = = 0,0357 кмольHF/м³ жид.среды.

Представим коэффициенты массоотдачи в кмолях фторидов, отнесенных к единичным движущим силам в соответствующих фазах (выраженных в относительных мольных долях):

β_ny_/∆_Yn = = 0,002 кмольHF/м²∙с (кмольHF/кмоль возд.)