
- •3 Масообмінні процеси
- •3.1 Основи масопередачі. Загальні відомості
- •3.1.1 Види процесів масопередачі
- •3.1.2 Фізична суть процесів масопередачі
- •3.1.3 Основні визначення
- •3.1.4 Основне рівняння масопередачі
- •3.1.5 Способи вираження концентрацій бінарних сумішей
- •3.1.6 Рівновага при масопередачі
- •3.1.6.1 Правило фаз
- •3.1.6.2 Криві рівноваги
- •3.1.6.3 Закон Генрі
- •3.1.6.5 Закон Рауля
- •3.1.7 Матеріальний баланс процесів масообміну.
- •3.1.7.1 Робоча лінія
- •3.1.7.2 Графічне зображення процесу. Напрямок процесу переносу
- •3.1.8 Механізм процесу масопередачі
- •3. 1.9 Молекулярна дифузія. Перший закон Фіка
- •3.1.9.2 Турбулентна дифузія.
- •3.1.9.2 Перенос енергії в турбулентному потоці
- •3.1.9.3 Перенос маси в турбулентному потоці
- •3.1.10 Конвективна дифузія
- •3.1.11 Диференційні рівняння масопередачі
- •3.1.11.1 Диференційне рівняння молекулярної дифузії
- •3.11.2 Диференціальне рівняння конвективної дифузії. Другий закон Фіка
- •3.1.11.3 Основний закон масовіддачі. Основний закон конвективної дифузії
- •3.1.12 Рівняння на межі розділу фаз
- •3.1.13 Математичний опис процесу масопередачі
- •3.1.14 Загальний розв'язок основного рівняння масопередачі
- •3.1.15 Рушійна сила масообмінних процесів
- •3.1.15.1 Визначення середньої рушійної сили для випадку, коли лінія рівноваги пряма
- •3.1.15.2 Визначення Yср для випадку, коли лінія рівноваги крива
- •3.1.16 Вплив перемішування на середню рушійну силу δYср і δХср
- •3.1.18 Об'ємні коефіцієнти масовіддачі і масопередачі
- •3.1.19 Подібність процесів масопереносу
- •3.1.20 Перетворення основного рівняння масопередачі для насадкових апаратів.
- •31.21 Визначення числа одиниць переносу
- •3.1.21.1 Визначення числа одиниць переносу для випадку, коли лінія рівноваги пряма
- •3.1.21.2 Визначення числа одиниць переносу для випадку, коли лінія рівноваги крива
- •3.1.22 Визначення висоти одиниці переносу
- •3.1.23 Основи розрахунку масообмінних апаратів.
- •3.1.23.1 Розрахунок діаметра колони
- •3.1.23.2 Визначення швидкості газу в насадкових апаратах
- •Загальна структура формули розрахунку лінійної швидкості газу в точці захлинання має вигляд:
- •1.22.3 Швидкість потоку в тарільчатих апаратах.
- •3.1.23.4 Розрахунок висоти апарата
- •3.1.23.5 Визначення числа ступенів зміни концентрації (числа теоретичних тарілок)
- •3.1.23.6 Розрахунок числа дійсних тарілок за кінетичною кривою
- •3.1.23.7 Визначення відстані між тарілками
- •3.1.23.9 Гідравлічний опір тарільчатої колони
- •3.1.24 Методика розрахунку насадкового масообмінного апарата
- •3.1.25 Методика розрахунку тарільчатого масообмінного апарата
- •3.1.26 Масопередача в системах з твердою фазою
3.1.23.7 Визначення відстані між тарілками
Мінімально допустима від стань між тарілками визначається краплевиносом з нижньої тарілки, виносом піни на верхню тарілку, умовами захлинання на тарілці.
Зазвичай,
hmin
>
300 мм. При hТ
120
-180 мм
знижується
на 10-15 % внаслідок виносу. При вибраній
швидкості газу Wгран
відстань
між тарілками можна визначити з графіків
залежності:
Вибір величини hm залежить від типу тарілок. Можна прийняти в загальному випадку, що для сітчатих тарілок
hт>=(1.8...2)hзаг (3.147)
де hзаг - загальний опір при проходженні газу через тарілку, Па. Для ковпачкових тарілок, рис. 1.34.:
hT >=(2..2,5-)(НПЕР-hп-), (3.148)
до Нпер - висота рівня рідини в зливному патрубці, hП - висота переливу (порогу) на тарілці.
Рис. 3.34. Ковпачкова тарілка
3.1.23.8 Гідравлічний опір насадкової колони
Формули для розрахунку масообмінних апаратів наводяться в спеціальній літературі. Вибір формул для розрахунку гідравлічного опору насадкових колон залежить від типу насадки та гідродинамічного режиму роботи колони. В загальному випадку можливо прийняти:
(3.149)
де Рзр, Рсух – гідравлічний опір зрошуваної і сухої насадки;
L – щільність зрошення а і V – відповідні характеристики насадки.
Гідравлічний опір сухої насадки визначається за формулою:
,
(3.150)
де =f(Reг); de – еквівалентний діаметр насадки, Н – висота шару насадки.
3.1.23.9 Гідравлічний опір тарільчатої колони
Гідравлічний опір барботажної тарілки складається із гідравлічного опору сухої тарілки – Рсух; гідравлічного опору, зумовленого силами поверхневого натягу - Р, гідростатичний опір шару рідини на тарілці – Рр.
Р = Рсух + Р+ Рр (3.151)
Складові гідравлічного опору визначаються за виразами:
,
(3.152)
де - коефіцієнт гідравлічного опору тарілки;
Wот – швидкість газу в отворах тарілки;
,
(3.153)
де - коефіцієнт поверхневого натягу:
de – еквівалентного діаметра прорізей в ковпачку.
,
(3.154)
де hр – висота шару рідини на тарілці;
р – густина шару.
3.1.24 Методика розрахунку насадкового масообмінного апарата
1.Задається:
Тип апарату, тип насадки, витрати газової фази G, Vn,Vк - в газовій фазі, вибирають поглинач – рідку фазу і визначають Xн.
Фізичні
параметри середовищ (г,
р,
г,
р
і
т.і).
2.
Вибирається значення Xк
і
з
рівняння матеріальному балансу визначають
кількість поглинача L
з
рівняння
М=G(Yn
—Yк)=L(Xк
—Xn),
і питомі витрати поглинача
3. Розраховують робочу швидкість Wр:
Wр=0,8Wг
де Wг розраховують з рівняння Плановського.
4. Розраховують діаметр апарату:
5.
Обчислити
швидкість другої фази:
6. Розраховують середню рушійну силу процесу х або у.
7.Знаходимо висоту насадки.
8. Розраховується щільність зрошування і порівнюється з допустимим [U]:
Якщо не виконується U [U], то обчислення повторюють з пункту 2.
9. Знаходимо елемент висоти насадки: h = (2 2.5)D.
10. Висота апарату: H = hn, де n - число елементів.
1
1
Розраховується гідравлічний опір
апарата.