Где μi, μi(no2)– молекулярные массы инертного газа и no соответственно;

R = 8,31·10³ (Дж/кмоль·град) – универсальная газовая постоянная.

Bин.г = 8,31·10³/28,98 = 286,7 (Дж/кг·K)

B NO₂ = 8,31·10³/46 = 180,65 (Дж/кг·K),

тогда:

M_i^вх =P^вх·V/(B_ин.г.·T), (кг/ч)

M_ин.г^вх =10,133·10⁴·910/(286,7·303) = 1061,4 (кг/ч)

М NO₂^вх = 151,99·910/(180,65·303) = 2,53 (кг/ч).

4.2.5. Концентрация NO₂ в поступающем газе, в килограммах на 1 кг инертного газа:

y _н = М NO₂^вх/M_ин.г^вх, (кг/кг) (4.5)

y _н = 2,53/10,62 = 0,002 (кг/кг).

4.2.6. Концентрация NO₂ в газе на выходе, в килограммах на 1 кг инертного газа:

y_к = Р NO₂^вых·μ NO₂/((Р - Р NO₂^вых – Р_р)μ_ин.г), (кг/кг) (4.6)

где Р_р- парциальное давление растворителя, Па;

для воды при 30°C Р_р= 4238,94 Па.

Р NO₂^вых = Р·y_к, (Па) (4.7)

Р NO₂^вых = 101330·0,00036 = 36,5 (Па)

y _к = 30,399·46/((101330 – 30,399 – 4238,94)29,98) = 0,00005 (кг/кг).

4.2.7. Количество поглощаемого NO₂:

М NO₂ = М NO₂^вх·η, (кг/ч) (4.8)

М NO₂= (2,53·0,773)/46·100 = 42,61 (кг/ч).

При парциальном давлении P NO₂^вх =303,99 Па и температуре 30°C, равновесное содержание NO₂ в суспензии Ca(OH)₂ составляет x* = 0,0005 (кг/кг).

4.2.8. Константа фазового равновесия m_рх =314·10 ⁴ КПа при температуре 30С. Действительный расход поглотителя:

L = G_см·l, (кг/ч) (4.9)

где l = 3,5 – удельный расход поглотителя;

G_см = V·_cм = 910·1,25 =1137,5 (кг/ч) (4.10)

L = (1137,5·3,5)/18 = 221,38 (кг/ч).

4.2.9. Содержание NO₂ в уходящем поглотителе на 1 кг раствора

x _к = М NO₂/ L (4.11)

x _к = 42,61/221,38 =0,192 (моль)

Парциальное равновесное давление NO₂ над раствором на входе газа:

P^ = x_к· m_рх (4.12)

P^ =0,192· 314·10⁴ =6,03 (Па)

.

4.2.10. Равновесное значение у _н на входе газа определяется

у _н= P^/ P (4.13)

у _н =6,03/10,133·10⁴ =59·10^-6 (кг/кг)

А налогично на выходе газа х_н =0; у _к =0.

Для средней точки х = x_к/2 = 0,192/2 =0,096 (моль)

Равновесное значение y*к на входе газа (4.13):

у  P^/ P

P^ = P^/2 =6,03/2 =3,015

у  =3,015/10,133·10⁴ =29·10^-6 (кг/кг)

y _к =0,5·10^-3 (кг/кг)

4 .2.11. Определяем движущую силу

 y = y_к-0 =0,0005

 y= у _н-у _н =0,002-59·10^-6 =0,002

4.2.12. Для определения числа единиц переноса определим движущие силы:

на входе газа в аппарат

∆ y_б = y_н - y*_н, (кг/кг) (4.14)

∆y_б = 0,002 –59·10^-6 = 0,0002 (кг/кг).

На выходе газа

∆ y_м = y_к , кг/кг (4.15)

∆y_м = 0,0005, кг/кг.

Движущая сила переноса азота:

∆y_ср = (∆y_б - ∆y_м)/ln(∆y_б/∆y_м), кг/кг (4.16)

∆y_ср = (0,0002 – 0,0005)/ln(0,0002/0,0005) = 10,82·10^-4 кг/кг.

4.2.13. Число единиц переноса:

N _ог = (y_н - y_к)/∆y_ср (4.17)

N_ог = (0,002 – 0,0005)/ 10,82·10^-4 = 1,38.

4.2.14. В качестве насадки выбираем кольца Рашига размером 100х100х10 мм. Определяем характеристики насадки: a = 60 м²/м³; b =0,72 м³/м³; d_экв = 0,048 м; ρ =620 кг/м³; n =1050 м³.

4.2.15. Плотность смеси воздуха и азота:

ρ_см = (M_ин.г·ρ_ин.г + M NO₂·ρ NO₂)/(M_ин.г^вх + M NO₂^вх), кг/м³ (4.18)

ρ_см = (1061,4·1,25 + 2,53·1,34)/(1061,4 + 2,53) = 1,25, кг/м³.

4.2.16. Площадь сечения абсорбера определяется из условия скорости к свободному сечению аппарата ω_г = 1 - 2 м/с, ω_г = 1,8 м/с.

S_A = V_г/(3600·ω_г·ρ_г), м² (4.19)

S_A = 910/(3600·1,8·1,25) = 0,112, м².

Откуда диаметр аппарата:

D_A = (4S_A/π)^0,5, м (4.20)

D_A = (4·0,112/3,14)^0,5 = 0,38, м.

4.2.17. Высота единицы переноса

- для газовой фазы: h_г = 0,615·d_э·R_ЕГ^0,345·P_г^2/3

- для жидкой фазы: h_ж = 119Q_прив·R_еж^0,25· P_г^0,5

где Q_прив – приведенная толщина пленки жидкости, м

Q_прив =(_ж/_ж·g)^1/3

где: _ж = 999 кг/м³;  = 0,008 Пас; g – ускорение свободного падения.

Q_прив =(0,0008/999·9,8)^1/3 = 0,00043, м.

2.5.15 Критерий Рейнольдса для газа:

R e_г = 4·ω_г/(a·μ_г), (2.5.24)

где ω_г = G₀/(3600·S_A), (кг/м²·с) (2.5.25)

G₀ = М_ин^вх + М_NO2^вх = 1061,4 + 2,53 = 1063,93 кг/ч

ω _г = 1063,93/(3600·0,112) =2,64, кг/м²·с

Re_г = 4·2,264/(60·22,2·10^-6) = 8123.

2.5.16 Критерий Рейнольдса для жидкой фазы:

R e_ж = 4·ω_ж/(a·μ_ж), (2.5.26)

г де ω_ж = L₀/(3600·S_A), (кг/м²·с) (2.5.27)

ω _ж = 221,38/(3600·0,112) = 0,549 (кг/м²·с)

Re_ж = 4·0,549/(60·0,0008) = 45,7.

2.5.18 Коэффициент диффузии NO₂ в жидкой фазе при 20°C определяется по справочным данным D₂₀ ^NO2 =0,310^-6 м²/с