- •1.2. Свойства поливинилхлорида и винилхлорида
- •1.3. Особенности полимеризации винилхлорида
- •Глава 2. ОБОРУДОВАНИЕ СТАДИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ВИНИЛХЛОРИДА
- •2.1. Аппаратурно-технологическое оформление процесса полимеризации винилхлорида
- •2.2. Конструктивное оформление оборудования стадии полимеризации
- •2.3.1. Формирование капель эмульсии полимеризующегося ВХ
- •2.3.2. Формирование агрегированных зерен суспензионного ПВХ
- •2.3.3. Пористость суспензионного ПВХ
- •2.4. Теоретические основы расчета реактора полимеризации ВХ
- •2.4.1. Расчет реактора с теплообменом через охлаждающую рубашку
- •2.4.2. Расчет реактора с теплообменом в обратном конденсаторе
- •2.5. Примеры расчета оборудования стадии полимеризации
- •2.5.1. Расчет загрузки ВХ, воды и стабилизатора эмульсии
- •2.5.2. Расчет производительности реактора-полимеризатора
- •3.2. Конструктивное оформление оборудования стадии дегазации
- •3.3. Теоретические предпосылки расчета аппаратов дегазации
- •3.4. Примеры расчета оборудования стадии дегазации ПВХ
- •3.4.1. Расчет емкостного дегазатора
- •3.4.2. Расчет колонны дегазации
- •4.2. Конструктивное оформление оборудования стадии выделения ПВХ
- •4.4. Примеры расчета оборудования стадии выделения
- •4.4.1. Расчет крупности разделения суспензии ПВХ
- •4.4.2. Расчет производительности осадительной центрифуги непрерывного действия
- •5.2. Конструктивное оформление оборудования стадии сушки ПВХ
- •5.3. Теоретическое обеспечение расчета сушильных аппаратов для ПВХ
- •5.4. Примеры расчета сушильных аппаратов для суспензионного ПВХ
- •5.4.1. Расчет пневматической трубы-сушилки
- •5.4.2. Расчет барабанной сушилки
- •5.4.3. Расчет сушилки кипящего слоя
- •6.1.1. Рекуперация незаполимеризовавшегося ВХ конденсационным способом
- •6.1.2. Улавливание винилхлорида из абгазов абсорбционным способом
- •6.2. Конструктивное оформление оборудования стадии рекуперации ВХ
- •6.2.1. Газгольдеры
- •6.2.2. Конденсаторы
- •6.2.3. Абсорберы
- •6.2.4. Адсорберы
- •6.3.1. Давление газа в мокром газгольдере
- •6.3.2. Особенности расчета конденсаторов парогазовых смесей
- •6.3.3. Теоретические предпосылки к расчету абсорбера
- •6.3.4. Теоретическое обеспечение расчета адсорберов
- •6.4.1. Расчет конденсатора ВХ
- •6.4.3. Расчет адсорбера с полимерным поглотителем
- •7.4.1. Расчет радиального отстойника
- •7.4.2. Расчет батарейного гидроциклона
Адсорбция по физическому механизму поглощения винилхлорда диффу-
зионным переносом в объем полимерной фазы определяет решение внутрен-
ней задачи массопереноса при расчете кинетики процесса. (Этот вопрос под-
робно рассмотрен в гл. 3 при выводе кинетического уравнения скорости пере-
носа массы ВХ в твердой полимерной фазе). При использовании данных теоре-
тического анализа применительно к процессу сорбции ВХ в ПВХ из соотноше-
ний (3.16) – (3.19) получена следующая зависимость скорости изменения кон-
центрации ВХ в полимере:
|
da |
= −0,2Ko (a − a*) , |
(6.41) |
|
dτ |
||
где a – текущее значение содержания ВХ в массе ПВХ; a* = mY – |
равновесное |
||
значение содержания ВХ в ПВХ, соответствующее концентрации ВХ в газовой смеси Y ( m = a * / Y – коэффициент распределения).
Интегрирование дифференциального уравнения (6.41) в пределах от 0 до
τ приводит к зависимости для расчета продолжительности процесса насыще-
ния массы адсорбента от начального ао |
до конечного ак |
содержания в нем ВХ: |
|||||
|
1 |
|
aк |
da |
|
||
τ = − |
|
|
∫ |
|
|||
|
|
|
|
. |
(6.42) |
||
0,2K |
|
|
|
||||
|
|
|
a − a * |
|
|||
|
|
о a |
|
|
|
||
|
|
|
|
o |
|
|
|
6.4. Примеры расчета оборудования стадии рекуперации
незаполимеризовавшегося ВХ
6.4.1. Расчет конденсатора ВХ
Рассчитать и выбрать типовой кожухотрубчатый конденсатор для конденсации ви-
нилхлорида из парогазовой смеси (ПГС) по следующим исходным данным:
расход абгазов Vо= 1 000 м3/ч (при нормальных условиях);
начальная концентрация ВХ yо = 90 % (об.);
давление общее Pоб = 0,6 МПа;
температура абгазов tо = 500С;
температура охлаждающей воды θо = 5оС;
инертную часть ПГС составляет азот.
208
Р е ш е н и е
Для вычисления материального и теплового балансов конденсатора принимаем мини-
мальную разность температур между рабочей средой и охлаждающей водой |
tmin = 5оС, то- |
||||||||||||||||||||||||||
гда конечная температура парогазовой смеси |
tк = θо + |
tmin = 5 + 5 = 10оС. |
|
||||||||||||||||||||||||
Давление насыщенного |
|
пара |
ВХ по уравнению |
Антуана (6.2) при температуре |
|||||||||||||||||||||||
tк = 10оС составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lg pк = 9,07073 - |
|
|
926,215 |
|
, pк = 0,245 ×106 Па. |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 + 241,603 |
|
|
|
|
|||||||||||
Конечная концентрация ВХ в ПГС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ук = |
|
|
pк |
= |
0,245 |
= 0,408 . |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pоб |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Плотность ПГС при нормальных условиях (н. у.) на входе |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
ρ |
о |
= ρ |
п |
у |
о |
+ ρ |
г |
(1 − у |
о |
) = 2,79×0,9+1,25(1–0,9) = 2,64 кг/м3 , |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где ρп = Мп /22,4 = 62,5/22,4 = 2,79 кг/м3 – |
плотность паров ВХ при н. у.; ρг = 1,25 кг/м3 – |
||||||||||||||||||||||||||
плотность азота при н. у. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Массовый расход ПГС на входе |
|
Gо = Vоρ о =1 000×2,64 = 2 640 кг/ч. |
|
||||||||||||||||||||||||
Масса ВХ в ПГС на входе |
|
|
Gп.о |
|
= уоVоρ п = 0,9×1 000×2,79 = 2 510 кг/ч. |
||||||||||||||||||||||
Масса инертов (воздуха) в ПГС |
|
Gг = Gо − Gп.о = 2 640 – 2 510 = 130 |
кг/ч. |
||||||||||||||||||||||||
Из очевидного соотношения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ук = |
|
Vп.к |
|
|
|
, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vп.к + Vг |
|
|
|
||||||
где Vп.к , Vг – соответственно объемы паров ВХ и инертного газа, а также с учетом того, что |
|||||||||||||||||||||||||||
Vп.к = Gп.к / ρп и |
Vг = Gг / ρг , можно рассчитать массу винилхлорида в ПГС на выходе |
||||||||||||||||||||||||||
из конденсатора: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Gп.к = Gг |
ρп |
|
ук |
|
, |
|
|
Gп.к |
= 130 |
|
2,79 × 0,408 |
= 200 кг/ч . |
|
||||||||||||||
rг |
1 - |
|
|
|
|
|
1,25(1 - |
0,408) |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ук |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Масса сконденсировавшегося ВХ
Gм = Gп.о − Gп.к = 2 510 – 200 = 2 310 кг/ч
По уравнению (6.10) находим тепловую нагрузку конденсатора
|
|
|
QF = cп (Gп.оtо − Gп.кtк ) + Gгcг (tо − tк ) + Gмiп.к = |
||
= |
1 |
[0,86(2 510 × 45 - 200 ×10) + 130 ×1,05(45 |
-10) + 2 310(310 + 1,31 ×10)] = 235 кВт, |
||
|
|||||
3 600 |
|||||
|
|
|
|
||
где QF – |
тепловой поток, отводимый через поверхность теплообмена (тепловая нагрузка |
||||
конденсатора), Вт; |
cп = 0,86 кДж/(кг×К) – удельная теплоемкость парообразного ВХ; c г = |
||||
=1,05 кДж/(кг×К) – |
удельная теплоемкость азота; |
iп.к = rп + сжtк – удельная энтальпия па- |
|||
ров ВХ в условиях насыщения ( rп = 310 кДж/кг – |
удельная теплота парообразования ВХ при |
||||
|
|
|
209 |
|
|
температуре насыщения; сж = 1,31 кДж/(кг×К) – удельная теплоемкость жидкого ВХ). Физи-
ко-химические характеристики ВХ приняты по данным, приведенным в п. 1.2.
Учитывая разный характер теплоотдачи при охлаждении ПГС и конденсации ВХ из нее, разделим процесс условно на зоны охлаждения и конденсации. При этом тепловая на-
грузка зоны конденсации
Q |
|
= G |
|
(r |
+ c |
|
t |
|
) = |
2 310 |
(310 + 1,31 ×10) = 207 кВт , |
к |
м |
ж |
к |
|
|||||||
|
|
п |
|
|
3 600 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
а тепловая нагрузка зоны охлаждения |
Qо = QF − Qк = 235 − 207 = 28 кВт. |
||||||||||
При составлении температурных схем теплообмена будем руководствоваться допу-
щениями, обоснованными в пп. 6.3.2. Для этого определим граничные температуры ПГС и охлаждающей воды.
Парциальное давление ВХ в исходной ПГС составляет pо = yоPоб = 0,9×0,6 = 0,54 МПа.
Температура насыщенных паров ВХ tно при этом давлении, согласно уравнению
(6.2), составит |
lg 0,54 ×10 6 = 9,07073 - |
926,215 |
, откуда tн.о = 35,8 |
0 |
С . |
|||||||
tн.о |
+ 241,603 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Принимаем конечную температуру охлаждающей воды θ |
к |
= 120С, тогда изменение |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
температуры воды в зоне охлаждения Dqо |
= |
Qо |
(qк |
- qо ) = |
28 |
(12 - 5) = 0,8оС. |
||||||
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
QF |
235 |
|
|
|
|
|
||
Температурная схема теплообмена и средние разности температур следующие: |
||||||||||||
Зона охлаждения |
|
|
|
|
|
Зона конденсации |
||||||
tо = 45оС ® tн.о = 35,8оС
θк = 12оС ¬ θ н.о = 11,2оС
__________________________
|
tб = 33оС |
|
tм = 24,6оС |
||
tср.о = |
|
tб + tм |
= |
33 + 24,6 |
= 28,8оС. |
2 |
|
||||
|
2 |
|
|||
|
tн.о = 35,8оС ® tк = 10оС |
|
|||||
|
θн.о = 11,2оС ¬ θо = 5 0С |
|
|||||
____________________________ |
|
||||||
|
tб =24,6оС |
|
tм =5оС |
|
|||
|
Dtб - Dtм |
|
24,6 |
- 5 |
|
о |
|
Dtср.к = |
|
= |
|
|
= 12,3 |
С. |
|
ln(Dtб / Dtм ) |
ln(24,6 / 5) |
||||||
|
|
|
|
||||
Принимаем ориентировочно величину коэффициента теплопередачи в зоне охлажде-
ния Kо = 20 Вт/(м2×К) [3]. Площадь поверхности теплообмена этой зоны
|
Qо |
|
28 000 |
2 |
||
Fо = |
|
= |
|
|
= 48,6 м . |
|
K оDtср.о |
20 |
× 28,8 |
||||
|
|
|
||||
Для оценки коэффициента теплопередачи в зоне конденсации рассчитаем состав ПГС при средней температуре конденсации
t |
н |
= |
tн.о − tк |
= |
35,8 − 10 |
= 20,2о С . |
|
ln(tн.о / tк ) |
ln(35,8 /10) |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
210
Давление насыщенного пара ВХ при этой температуре
lg pн = 9,07073 − |
|
|
926 ,215 |
|
|
, откуда pн = 0,341×106 Па. |
|
||||||||||||||||||
20,2 + 241,603 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Мольная доля ВХ в ПГС |
|
ун = |
рн |
= |
0,341 |
= 0,569 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
об |
0,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Относительная массовая доля ВХ в ПГС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
M п yн |
|
|
62,5 × 0,569 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Υ |
|
= |
|
= |
= 2,85 кг ВХ/кг воздуха . |
|
|||||||||||||||||||
н |
M г (1 − ун ) |
|
29(1 − 0,569 ) |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
||
Относительная массовая концентрация воздуха в ПГС Υ |
г |
= |
= |
= 0,351 . |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Υн |
|
2,85 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Относительное уменьшение коэффициента теплоотдачи, |
по данным [3], εг = 0,15. |
||||||||||||||||||||||||
Ориентировочно можно принять в зоне конденсации величину коэффициента теплопередачи
Kк = 0,15 × 600 = 90 Вт/(м2×К). Площадь поверхности теплообмена в зоне конденсации
F = |
Qк |
= |
207 000 |
= 187 м2 . |
|
|
|
||||
к |
KкDtср.к |
90 ×12,3 |
|
|
|
|
|
|
|||
Общая площадь поверхности теплообмена F = F |
+ F = 48,6 + 187 = 235,6 м2. |
||||
|
|
|
|
о |
к |
Выбираем [6] стандартизованный кожухотрубчатый конденсатор с четырьмя ходами по трубному пространству, с площадью поверхности теплообмена F = 240 м2, диаметром кожуха D = 800 мм, с трубами длиной l = 6 000 мм и диаметром dн ´ d = 20 ´ 2 мм. Пло-
щадь проходного сечения одного хода по трубам Sтр = 3×10−2 м2 .
Для выполнения поверочного расчета выбранного конденсатора определим средние величины параметров и физико-химических характеристик ПГС в соответствии с принятой
температурной схемой теплопередачи.
При средней температуре ПГС в зоне охлаждения
t = (tо + tн.о) / 2 = (45 + 35,8) / 2 = 40,4о С
|
|
|
|
Т |
о |
P |
|
273 × 0,6 |
|
|
|
3 |
|
|||||||||
плотность ПГС r = r |
|
|
|
|
|
об |
|
= |
2,64 |
|
|
|
|
|
|
|
= 13,8 кг/м . |
|||||
о |
ТP |
|
|
|
+ 40,4) × 0,1 |
|||||||||||||||||
|
|
|
(273 |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Объемный расход ПГС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
V = V |
|
|
ρо |
= |
1 000 × 2,64 |
= 191 м3/ч = 0,0531 м3/с. |
|
||||||||||||||
|
о |
r |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
13,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Динамическую вязкость паров ВХ рассчитаем по формуле [3] |
|
|||||||||||||||||||||
|
То + С |
Т |
|
1,5 |
|
273 |
+ 343 313 |
1,5 |
|
|||||||||||||
mп = mо |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мкПа×с , |
|||
Т + С |
|
|
|
|
|
|
|
9,98 |
|
|
|
|
|
= 11,5 |
|
|||||||
|
|
|
То |
|
313 |
+ 343 273 |
|
|
||||||||||||||
где μо = 9,98 мкПа×с – вязкость паров ВХ при 0оС; С = 343 – |
|
константа Сатерленда для ВХ. |
||||||||||||||||||||
Инертный газ (азот), согласно расчетам по формуле Сатерленда, имеет вязкость при
40,4оС μг = 19 мкПа×с [5] .
211
Вязкость ПГС μ при рассматриваемых условиях рассчитаем из условия аддитивности
вязкостей компонентов смеси μп и μг [3]: |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
М |
= |
уоМп |
+ |
(1 − уо)Мг |
, |
|||
|
|
|
|
m |
mп |
|
|
mг |
||||
где М – молекулярная |
масса |
ПГС, |
рассчитываемая средневзвешенной величиной |
|||||||||
М = Мп уо + Мг(1- уо) = 62,5×0,9 + 28(1- 0,9) = 59 кг/кмоль . |
||||||||||||
|
59 |
= |
0,9 × 62,5 |
+ |
(1 - 0,9)28 |
; откуда μ = 11,7 мкПа×с . |
||||||
|
m |
11,5 |
|
|
19 |
|
|
|
|
|||
Удельная теплоемкость ПГС (также по аддитивности)
с = спМп уо + сгМг (1 - уо ) = 0,86 × 62,5 × 0,9 +1,05 × 28(1 - 0,9) = 0,87 кДж/(кг×К) .
М |
59 |
Коэффициент теплопроводности паров ВХ рассчитаем по формуле Эйкена:
|
|
|
|
|
|
|
|
5R |
|
|
|
− 6 |
|
|
5 ×8 314 |
|
− 2 Вт/(м×К). |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
lп = mп сп + |
|
= 11,5 ×10 |
|
860 |
+ |
4 × |
|
|
= 1,18 ×10 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
4M п |
|
|
|
|
|
62,5 |
|
|
|
|
|||
|
|
Коэффициент теплопроводности азота при 40,4оС, рассчитанный по формуле Эйкена, |
|||||||||||||||||||
lг |
= 2,7 ×10−2 Вт/(м×К). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Коэффициент теплопроводности ПГС (по аддитивности) |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
l = l |
п |
у |
+ l |
г |
(1- у ) =1,18×10−2 ×0,9 + 2,7 ×10−2 (1-0,9) =1,33×10−2 Вт/(м×К). |
||||||||||||||
|
|
|
о |
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Физико-химические характеристики охлаждающей воды при средней температуре |
|||||||||||||||||||
θ = (θк − θо ) / ln(θк / θо ) = (12 − 5) / ln(12 / 5) = 8 оС |
|
|
следующие [3]: плотность |
||||||||||||||||||
ρ |
в |
= 1 000 кг/м3 ; |
теплоемкость с |
в |
= 4 200 Дж/(кг×К); |
теплопроводность λ |
в |
= 0,57 Вт/(м×К); |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
вязкость mв =1,41×10−3 Па×с; критерий Прандтля Pr = 10,4.
Проверяем два варианта исполнения конденсатора: вертикальное и горизонтальное.
Вариант 1. Вертикальное расположение, ПГС подается в межтрубное пространство.
Площадь проходного сечения межтрубного пространства [6] при шаге размещения труб t = 1,3dн :
Sмт = 0,5D2 (1 - dн / t) = 0,5 × 0,82 [1 - 0,02 /(1,3 × 0,02)]= 0,074 м2 .
Скорость ПГС в межтрубном пространстве
|
w |
= |
|
V |
= |
0,0531 |
= 0,72 м/с . |
|||
|
|
|
||||||||
|
|
мт |
Sмт |
0,074 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Критерий Рейнольдса |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ |
|
|
× |
× |
|
|
||
Re = |
wмт d н |
|
= |
0,72 0,02 |
13,8 |
= 17 000 > 103 , |
||||
m |
|
− 6 |
||||||||
|
|
|
11,7 ×10 |
|
||||||
следовательно, коэффициент теплоотдачи рассчитываем по формуле [4]
Nu = C Ren Pr0,36 eϕ ,
212
где C , n – коэффициенты, зависящие от способа размещения труб; εϕ – коэффициент угла
атаки. Для стандартизованных теплообменников при размещении труб по вершинам тре-
угольников С = 0,21; |
n = 0,65 ; |
|
εϕ = 0,6 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Критерий Прандтля |
|
|
Pr = |
cm |
|
= |
870 ×11,7 ×10−6 |
|
= 0,765, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
l |
|
|
|
|
1,33 ×10−2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
тогда Nu = 0,21×17 0000,65 ×0,7650,36 × 0,6 = 64,3, коэффициент теплоотдачи |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nul |
|
|
|
|
|
64,3 ×1,33 ×10− 2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a |
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 42,8 Вт/(м |
×К). |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
dн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Общий расход охлаждающей воды с учетом 5% тепловых потерь: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
- массовый |
G |
в |
= |
|
|
|
1,05Q F |
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
1,05 × 235 |
|
|
= 8,39 кг/с ; |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
св (qк |
|
- q |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 5) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
о ) |
|
|
4,2(12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
- объемный V |
в |
= |
Gв |
|
= |
8,39 |
|
|
= 8,39 ×10−3 м3/с . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
rв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
8,39 ×10 |
−3 |
|
|
|
|||||||||
Скорость потока воды в трубах |
|
|
wтр = |
|
|
в |
= |
|
|
|
|
|
|
= 0,28 м/с . |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sтр |
|
|
|
3×10− 2 |
|
|
|
||||||||
Критерий Рейнольдса в трубах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Re = |
wтрdρв |
|
|
= |
0,28×0,016×1 000 |
= 3 170 . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
mв |
|
|
|
|
|
|
|
1,41×10−3 |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Режим течения переходный (2 300 < Re < 104); коэффициент теплоотдачи определим |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
по графику |
[3], |
из |
|
которого |
|
|
следует значение |
|
комплекса |
Nu / |
[Pr0,43 (Pr/ Pr )0,25 |
]= 8. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ст |
|
Допуская при небольшом изменении температуры воды Pr ≈ Prст, получим |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nu = 8 Pr0,43 = 8 ×10,40,43 = 21,9 ; |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
коэффициент теплоотдачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a 2 = |
Nu λ в |
|
= |
21,9 × 0,57 |
= 780 Вт/(м2×К). |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,016 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Принимаем материал теплообменника – |
сталь 12Х18Н10Т, для которой коэффициент |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
теплопроводности λст = 16,4 Вт/(м×К). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Термическое сопротивление загрязнений: со стороны ПГС r |
= 2,3 ×10−4 м2×К/Вт ; со |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
з1 |
|
|
стороны воды rз2 |
= 2 ×10− 4 м2×К/Вт [4]. Полное термическое сопротивление стенки |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
∑ r |
|
= r |
+ |
|
d |
|
+ r |
|
= 2,3 ×10− 4 + |
2 ×10−3 |
+ 2 ×10− 4 = 5,5 ×10− 4 м2×К/Вт. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ст |
з1 |
|
lст |
|
|
|
|
з2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Коэффициент теплопередачи в зоне охлаждения |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||
|
|
K о = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 40 |
Вт/(м ×К). |
|
|||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
+ ∑ r |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
+ 5,5 ×10− 4 + |
1 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a1 |
|
|
|
|
|
|
ст |
|
|
|
|
|
a2 |
|
|
|
|
|
42,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
780 |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
213
Требуемая площадь поверхности теплообмена в зоне охлаждения
F = |
|
|
Qо |
|
= |
28 000 |
|
= 24,4 м2. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
о |
|
K оDtср.о |
|
|
|
40 × 28,8 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент теплоотдачи в зоне конденсации паров ВХ рассчитаем по формуле |
|
|||||||||||||
|
|
|
r |
ρ 2 |
λ3 g |
0,25 |
|
|
||||||
|
α1 |
= С |
|
|
п ж ж |
|
, |
(а) |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
μ |
ж |
l |
t |
кон |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где С– |
коэффициент, зависящий от расположения теплообменника (для вертикального ис- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
полнения С = 1,15 ); |
|
ρж = 910 кг/м3 – |
|
плотность жидкого ВХ; |
λж =0,138 Вт/(м×К) – |
тепло- |
||||||||||||||||||||||||||||
проводность жидкого ВХ; μж = 0,18 мПа×с – |
вязкость жидкого ВХ; l = 6 м – длина труб (как |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
размер |
элемента |
поверхности |
конденсации |
при |
|
вертикальном расположении |
труб); |
|||||||||||||||||||||||||||
tкон = tн − tст1 |
– |
разность температур между температурой насыщения пара tн и темпе- |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ратурой стенки со стороны конденсирующегося пара tст1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
При средней температуре конденсации tн= 23оС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
×910 |
2 |
× 0,138 |
3 |
|
|
|
0,25 |
|
1 810 . |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
310 ×10 |
|
|
|
×9,81 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
a1 = 1,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
0,18 ×10 |
−3 |
× 6 × Dtкон |
|
|
|
|
Dt |
0,25 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кон |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Разность температур tкон = tн − tст1 найдем методом подбора температуры стенки |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
tст1 . Расчет осуществляем из условия неразрывности теплового потока q : |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q = α′ |
t |
кон |
= |
|
|
tст |
= α |
2 |
|
t |
2 |
, |
|
(б) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
∑ rст |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где |
tст = tст |
− tст |
– перепад температур на стенке; tст |
– |
температура стенки со сторо- |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
ны охлаждающей воды; |
|
|
t2 = tст2 − θ – разность между температурой стенки и средней |
|||||||||||||||||||||||||||||||
температурой охлаждающей воды в зоне конденсации θ = tн − |
|
tср.к. = 23 −12,3 = 10,7 оС; |
||||||||||||||||||||||||||||||||
α′ – |
коэффициент теплоотдачи при конденсации с учетом присутствия в смеси неконденси- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рующихся газов: a¢ |
= e |
г |
a |
1 |
= 0,15 ×1 810Dt −0,25 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
кон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Уравнение (б) после подстановки известных величин принимает вид |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
q = 270Dtкон0,75 = |
|
tcт |
|
|
= 780 Dt2 . |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,5 ×10 - 4 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Температуру стенки tст1 |
подбирают так, чтобы тепловой поток был одинаковым по |
||||||||||||||||||||||||||||||||
всей цепочке теплопереноса. Результаты расчета сводим в табл. 6.1. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
214
Таблица 6.1. Расчет удельной тепловой нагрузки в зоне конденсации
tст , |
tкон= 23−tст1 |
0,75 |
, |
Dt |
−4 |
, |
tст |
=tст − tст, |
t2 |
=tст −10,7, |
q2 = 780 t2 ,В |
q = 270 tкон |
=5,5×10 q |
||||||||||
1 |
|
1 |
|
ст |
1 |
|
2 |
1 |
|
2 |
т/м2 |
оС |
оС |
Вт/м2 |
|
|
оС |
|
|
оС |
|
оС |
|
12 |
11 |
1630 |
|
|
0,90 |
|
|
11,10 |
|
0,4 |
314 |
13 |
10 |
1518 |
|
|
0,84 |
|
|
12,16 |
|
1,46 |
1142 |
13,5 |
9,5 |
1416 |
|
|
0,80 |
|
|
12,70 |
|
2,00 |
1557 |
13,4 |
9,6 |
1472 |
|
|
0,81 |
|
|
12,59 |
|
1,89 |
1474 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В последней строке q1 ≈ q2 . Тепловой поток в зоне конденсации принимаем
q = |
q1 + q2 |
= |
1 472 + |
1 474 |
= 1 473 Вт/м2 . |
|
|
|
|||
2 |
2 |
|
|
||
Необходимая площадь поверхности теплообмена в зоне конденсации |
|||||
|
Q |
217 ×103 |
2 |
|
F = |
к |
= |
|
=147 м . |
|
|
|||
к |
q |
1473 |
|
|
|
|
|||
Суммарная площадь поверхности теплообмена
F = F + F = 24,4 + 147 = 171,4 м2 . |
|
о |
к |
Принимаем ближайший стандартный типоразмер конденсатора типа 800 ККВ-16- |
|
Б2-0/20-6-4 гр.А ГОСТ 15121-79 [6] с площадью поверхности теплообмена по наружному диаметру труб 240 м2.
Выбранный конденсатор обеспечит теплообмен с запасом
240 − 171,4 ×100 = 40 %.
171,4
Вариант 2.
За основу принимаем конденсатор, рассчитанный по первому варианту, но горизон-
тального исполнения (ККГ).
Условия теплопередачи для зоны охлаждения идентичны условиям по варианту 1, по-
этому K |
о |
= 40 Вт/(м2×К) и F = 24,4 м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для зоны конденсации коэффициент теплоотдачи при конденсации ВХ рассчитываем |
|||||||||||||||||||
по формуле (а), но с величиной коэффициента С = 0,72 [4] |
и подстановкой размера элемента |
||||||||||||||||||
поверхности конденсации dн = 0,02 м: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
310 ×10 |
3 |
×910 |
2 |
× 0,138 |
3 |
|
|
|
0,25 |
|
4 715 . |
|||||
|
|
|
|
|
|
×9,81 |
|
= |
|||||||||||
|
|
a1 = 0,72 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,18 ×10 |
−3 |
× 0,02 × Dtкон |
|
|
Dt |
0,25 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кон |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С учетом присутствия в ПГС воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
a¢ = e |
a |
= 0,15 × 4 715Dt −0,25 |
= 707Dt |
− 0,25 . |
|||||||||||||
|
|
1 |
г |
1 |
|
|
|
|
|
кон |
|
|
|
|
кон |
|
|
||
С учетом натекания конденсата на нижние ряды труб
215
α′′ = εα′ |
= 0,55α′ |
, |
|
1 |
1 |
1 |
|
где ε – поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб nв по вертикали; при
nв > 20 ε = 0,55 . |
|
|
|
Уравнение теплового потока имеет вид |
|
|
|
q = 390Dtкон0,75 = |
|
tст |
= 780Dt2 , |
|
×10-4 |
||
5,5 |
|
||
где α2 = 780 Вт/(м2×К) – коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве, принятый по
варианту 1.
Результаты расчета сводим в табл. 6.2.
Таблица 6.2. Расчет удельной тепловой нагрузки в зоне конденсации
t |
ст |
, |
t |
= 23− t |
, |
q |
= 390 t |
0,75 |
, |
Dt =5,5×10−4q , |
t |
= t |
− t |
, |
t |
= t −10,7, |
q |
2 |
= 780 t |
2 |
, |
||
|
|
кон |
|
ст |
1 |
кон |
|
ст |
1 |
ст |
ст |
ст |
2 |
ст |
|
|
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
Вт/м2 |
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
2 |
|
|
Вт/м2 |
|
|
|
о |
|
|
0 |
С |
|
|
|
|
|
оС |
|
о |
|
|
|
о |
|
|
|
|
||
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
8,0 |
|
|
1885 |
|
|
|
1,02 |
|
13,98 |
|
|
3,28 |
|
|
2558 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
14 |
|
|
9,0 |
|
|
2026 |
|
|
|
1,11 |
|
12,89 |
|
|
2,19 |
|
|
1704 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
14,5 |
|
8,5 |
|
|
1941 |
|
|
|
1,07 |
|
13,43 |
|
|
2,73 |
|
|
2131 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
14,3 |
|
8,7 |
|
|
1976 |
|
|
|
1,09 |
|
13,21 |
|
|
2,51 |
|
|
1960 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В последней строке q1 = q2 с погрешностью 0,8 %, тогда тепловой поток в зоне кон-
денсации
q = q1 + q2 = 1 976 + 1 960 = 1 968 Вт/м2 . 2 2
Требуемая площадь поверхности теплообмена в зоне конденсации
F |
= |
Qк |
= |
217 ×103 |
= 110 м2 . |
|
|
||||
к |
|
q |
1 968 |
|
|
|
|
|
|||
Общая площадь поверхности конденсатора |
|
||||
F = F |
+ F |
= 24,4 + 110 = 134,4 м2 . |
|||
о |
|
к |
|
|
|
Ближайший стандартный конденсатор с геометрическими характеристиками, соответ-
ствующими принятому типу, имеет площадь поверхности теплообмена 155 м2 при длине труб l = 4 000 мм. Запас по площади теплообменной поверхности
155 − 134,4 ×100 =15,3 %.
134,4
Окончательно выбираем конденсатор по более экономичному второму варианту: 800
КНГ-16-Б2-0/20-4-6 гр.А ГОСТ 15121-79 [6] с площадью поверхности теплообмена по на-
ружному диаметру труб 155 м2.
216
6.4.2. Расчет адсорбера с угольным поглотителем
Рассчитать продолжительность адсорбции винилхлорида из абгазов по следующим
данным:
расход абгазов V = 1 000 м3/ч (при рабочих условиях);
начальная концентрация ВХ Со = 15 г/м3;
конечная концентрация ВХ Ск = 0,4 г/м3;
температура t = 20оС;
давление газов в адсорбере po = 0,1 МПа (абс.);
инертная часть газовой смеси – азот;
адсорбент – активированный уголь АР-3;
процесс проводится в аппарате диаметром D = 1,8 м;
высота слоя угля H = 1 м.
Р е ш е н и е
Коэффициент массоотдачи рассчитаем по уравнению (6.32). В связи с невысокой кон-
центрацией ВХ плотность и вязкость газовой смеси принимаем для азота при t = 20оС:
ρ = 1,16 кг/м3, μ = 18·10–6 Па·с.
Коэффициент диффузии ВХ в воздухе определим по формуле Джиллиленда
|
|
D = |
0,0422 T 3 / 2 |
|
|
|
1 |
|
+ |
1 |
|
|
= |
|||||||||
|
|
1 / 3 |
+ v |
1 |
/ 3 |
2 |
|
|
M |
|
|
M |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
p(v п |
г |
|
|
|
) |
|
|
|
п |
|
|
|
|
г |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
0,0422 × 2933 / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
+ |
1 |
|
|
= 9,5 ×10 − 6 м2/с, |
||||||||
|
(65,31 / 3 + 31,21 / 3 )2 |
|
|
65,2 |
|
28 |
||||||||||||||||
105 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
где v п = 65,3 и v г = 31,2 – расчетные мольные объемы ВХ и воздуха [3] соответственно,
см3/моль; M п = 62,5 и M г = 28 – |
мольная масса ВХ и воздуха соответственно, кг/кмоль. |
||||||||||||
Площадь поперечного сечения слоя адсорбента |
|
|
|||||||||||
S = |
pD2 |
= |
3,14 ×1,82 |
= |
|
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2,54 м . |
|||||
4 |
|
|
4 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Скорость абгазов на свободное сечение аппарата |
|
||||||||||||
w = |
V |
= |
|
|
1000 |
|
= 0,11 м/с. |
||||||
|
3600 × 2,54 |
||||||||||||
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
||||
Размер частиц адсорбента АР-3 d = 2 мм. Критерий Рейнольдса |
|||||||||||||
Re = |
wdr |
|
= |
|
0,11 × 2 ×10 |
−3 ×1,16 |
=14,2 . |
||||||
|
m |
|
|
18 ×10−6 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Коэффициент массоотдачи
Nu д =1,6 Re0,54 =1,6 ×14,20,54 = 6,7 ,
217
