1.2 Расчетсмешивающих тепломассообменных аппаратов

Целью расчета смешивающих аппаратов является определение активного объема аппарата.

В насадочных аппаратах – это активный объем насадки.

В аппаратах с форсунками и струйными или пленочными отсеками это объем, занимаемый этими отсеками.

В барботажных аппаратах – это объем барботажного слоя.

Основные уравнения для расчета

Уравнение теплового баланса

, Вт.

Уравнение теплопередачи

, Вт,

здесь - активный объем;

- коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К);

- поверхность теплообмена в единице объема, м²/м³;

- коэффициент, зависящий от типа аппарата.

Расчет скруббера с насадкой

При охлаждении в нем воздуха водой рекомендуется уравнение Н.М. Жаворонкова.

,

где - критерий Кирпичева, характеризующий тепло и массообмен между газом и жидкостью;

- коэффициент теплопередачи, Вт/м²×К;

- гидравлический диаметр насадки, где - свободный объем насадки, м³;

- поверхность насадки в единице объема, м²/м³;

- число Рейнольдса для газов;

- средняя (оптимальная) скорость газа перед насадкой в сечении пустого скруббера, м/с;

- кинематический коэффициент вязкости газа при средней температуре, м²/с;

- число Прандтля для газов.

- число Рейнольдса для жидкости, где - плотность или интенсивность орошения насадки, м²/(м³×с);

здесь - расход охлаждающей воды, м³/с;

- диаметр колонки, м²;

- коэффициент кинематической вязкости при ее средней температуре.

Определение коэффициента теплопередачи при охлаждении паровоздушной смеси водой в скрубберах с насадкой

,

где - паросодержание (объемное) в долях единицы.

Формулы получены на основании результатов опытов с различными насадками при плотности орошения 3,5-10 м³/(м²×час). Отношение объема воздуха к объему пара (при нормальных условиях) составляет 1:1; 2:1; 3:1 или в пересчете на влагосодержание 200-600 г/кг сухого воздуха. Начальная температура паровоздушной сети менялась в пределах 80-90 ^оС.

Активный объем скрубберной насадки:

, м³,

где - количество теплоты, участвующей в тепло и массообмене, Вт;

- коэффициент теплопередачи насадки, Вт/(м²×К);

- поверхность насадки в единице объема, м²/м³;

- коэффициент смачиваемости насадки, значение определяют по таблице.

	1	2	4	6	8	10	15	20	30	40	60
	24	15	9,8	7,5	6,6	6	5,3	4,8	4,4	4,2	3,8

Все насадки можно разбить на две группы: правильно укладываемые и лежащие беспорядочно. Насадки характеризуются поверхностью в единице объема , м²/м³, свободным объемом , м³/м², живым сечением , м²/м² – поперечного сечения, периметром , м/м² – поперечного сечения.