ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 8 Расчет диаметра абсорбера

Цель работы: приобрести навыки расчета абсорбера

где g - ускорение свободного падения; ж - плотность жидкости, кг/м3; dэкв - эквивалентный диаметр насадки, м.

Эквивалентный диаметр насадки находят по формуле

dэкв 4εа ,

где - свободный объем насадки, м3/м3 (табл. 3).

Рабочую фиктивную скорость газа обычно принимают

0 = (0,85 0,95) 0.

Втех случаях, когда необходимо малое гидравлическое сопротивление, принимают более низкую скорость газа.

Плотность орошения U определяют по формуле

25

U Qж ,

S

где Qж - объемный расход жидкости, м3/ч сечения колонны, м2.

Плотность орошения U сравнивают с оптимальной плотностью С

орошения Uопт, которая определяется по формуле

Uопт=ba ,

где а – удельная поверхность насадки, м2/м3; b – коэффициент, значе-

ния которого пр ведены в таблице 4.

дет недостаточно смочена или использована не полностью. В этом случае следует пр менять насадку с меньшей удельной поверхностью, чтобы сн з ть Uопт.

оптимальнойЕсли плотность орошения мала по сравнению с Uопт, то коэффициент смач ваемости имеет низкое значение, то есть насадка бу-

Макс мальное смачивание насадки достигается при некоторой смачиваемости становится равным единице. При дальнейшем уве-

плотности орошения Uопт, при которой коэффициент

личении плотности орошения не изменяется.

Характеристики насадок

26

Окончание таблицы 23

Коэффициент смачиваемостиДнаходят по графику зависимости ψ от U/Uопт (рис.2).

При выборе размеров насадки необходимо учитывать, что с увеличением размеров её элементов увеличивается допустимая скорость газа, а гидравлическое сопротивление абсорбераИснижается. Общая стоимость колонны с крупной насадкой будет ниже за счет уменьшения диаметра абсорбера, несмотря на то, что высота насадки несколько увеличивается по сравнению с таковой в абсорбере, заполненном насадкой меньших размеров. Это особенно относится к абсорбции хорошо растворимых газов. При абсорбции плохо растворимых газов более подходящей может быть сравнительно мелкая насадкаЕсли. необходимо провести глубокое разделение газовой смеси, требующее большого числа единиц переноса, то в этом случае рациональнее использовать мелкую насадку.

27

При выборе размеров насадки также необходимо соблюдать условие, при котором отношение диаметра колонны D к эквивалентному диаметру насадки dэкв было больше или равно 10.

Цель работы: приобрести навыки расчета абсорбера

Методика расчета Высоту слоя насадки Н можно определить по формуле

H nh ,

где n – число единиц переноса (ЧЕП); h - высота единицы переноса

(ВЕП), м.

Число единиц переноса можно определить аналитически, графически и методом графического интегрирования.

Аналитически ЧЕП находят по формуле

n Yн Yк ср ,

где ср – среднелогарифмическая движущая сила.

28

29

рата, в котором изменение рабочих концентраций в фазе G равно ЕF, а в фазе L соответствует BE. Отрезок KL изображает среднюю дви-

жущую силу на этом участке. Так как изменение рабочей концентрации EF по построению равно средней движущей силе KL, то ступенька ВЕF соответствует одной единице переноса.

Сжду точками А В.

Продолжая вписывать указанным выше способом ступеньки до точки А, соответствующей состоянию системы на входе в аппарат, находим ч сло ед н ц переноса (равное числу ступенек), необходимое для дост жен я заданного изменения рабочих концентраций ме-

неполнойступеньки.

Если между точками В и A не вписывается целое число полных ступенек, то ч сло ед ниц переноса, соответствующее последней не-

полной ступеньке, равно отношению отрезка АР, ограничивающего неполную ступеньку, к вертикальному отрезку ST между рабочей линией л н ей равновесия, проведенному через середину основания

соответствующембодной ступеньке (рис. 4), линия равновесия сильно не отличается от прямойА. В противном случае отрезок KL не будет изображать среднюю движущую силу на данном участке. В этом случае пользуются олее точным методом графического интегрирования,

Рассмотренный графический метод применим, если на участке,

который заключается в следующем. На участке бесконечно малой вы-

Интеграл в этом уравнении находят графически (рис.5), для чего по оси абсцисс откладывают значения Y, а по оси ординат соответствующие значения 1/(Y—Y*) и определяют площадь, ограниченную кривой, осью Y и вертикалями, проведенными через точки, абсциссы которых равны Yк и YН .Эта площадь и равна искомому интегралу, т. е. числу единиц переноса. При расчете необходимо учитывать масшта-

30

бы построения. Если по оси абсцисс взят масштаб т1 (единиц в 1 см), а по оси ординат - масштаб т2 (единиц в 1 см), то число единиц переноса равно

где A – коэффициент, зависящий от вида насадки; ψ - коэффициент смачиваемости насадки; a - удельная поверхность насадки, м2/м3; Reг - критерий Рейнольдса для газа; Pr г - критерий Прандтля для газа.

Wг G 3600S

Критерий Прандтля определяют по формуле

Prг г г Dг ,

где Dг – коэффициент диффузии газа в воздухе, м2/с. ВЕП для жидкой фазы рассчитывают по формуле

h2 119 прив Re0ж,25 Prж 0,5 ,

где прив – приведенная толщина пленки, м; Reж , Pr ж – критерии Рейнольдса и Прандтля для жидкости.

Приведенная толщина пленки вычисляется по формуле

31

прив ж2 ж2 g 13

Критерии Reж и Pr ж можно определить по формулам для газовой фазы, но вместо вязкости и плотности носителя (воздуха) нужно подставить значения вязкости и плотности абсорбента, а вместо массовой скорости газа - массовую скорость абсорбента, расход абсор-

Сбрать высоту наднасадочной (от верхнего уровня насадки до крышки) и поднасадочной (от н жней решетки под насадку до днища колонны) частей абсорбера.

бента L.

После того как высота насадки рассчитана, для определения высоты абсорбера следует провести его секционирование, а также вы-

ловияхПРАКТИЧЕСК Я Р БОТА № 10

Задача 9.1. Выч слить диаметр абсорбционного аппарата в усзадачи 1.1.

Цельадсорбциработы:иприменение приобретенных знаний при расчете процесса .

Расчет коэффициента массоотдачи

Методика расчета.

1. Определяют эквивалентный диаметр слоя угля dэкв

где ε – свободный объем слоя насадки; f – удельная поверхность адсорбента, м2/м3.

где ω0 - скорость паровоздушной смеси, м/с; ρсм – плотность паровоздушной смеси, кг/м3.

3.ВычисляюткритерийРейнольдсадляпаровоздушнойсмесиRe

Rе Wdэкв ,

см

где μсм – вязкость паровоздушной смеси, Н∙с/м2.

4. Определяют коэффициент диффузии паровоздушной смеси Dг

32

где D0 – коэффициент молекулярной диффузии паров в воздухе при 0 0С, м2/с; Р0 и Р – давление в стандартных и реальных условиях, Па; Т0 и Т – температура в стандартных и реальных условиях, К.

5. Находят значение диффузионного критерия Прандтля Pr'

33