Калишук. ПиАХТP(оранжевый задачник)

Окончание табл. 6.86

Задача 44

Рабочий расход чистого поглотителя (ЧП) в противоточном абсорбере (см. рис. 6.42) в α раз превышает минимальный и равен VL. Плотность ЧП при рабочих услови- ях ρ. Газом-носителем (ГН) в разделяемой смеси является воздух.

Рис. 6.42. К расчету материального баланса противоточного абсорбера

Относительная массовая доля абсорбата в газовой смеси, покидающей абсор- бер, в N раз меньше, чем в смеси, поступающей на очистку. Свежий поглотитель содержит Xн абсорбата, отработанный – Xк. Равновесие процесса в абсорбере при рабочих условиях описывается зависимостью

Y = mX* ,

где Y – относительная массовая доля абсорбата в газовой фазе, кг/кг ГН; m – ко- эффициент распределения вещества по фазам; X* – равновесная относительная массовая доля абсорбата в жидкой фазе, кг/кг ЧП.

271

Определить:

1)объемный расход воздуха в абсорбере, приведенный к нормальным условиям;

2)массовый расход газовой смеси, поступающей на очистку;

3)проиллюстрировать решение задачи X−Y-диаграммой с рабочей и равно- весной линиями.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.88, по предпоследней цифре – из табл. 6.89.

Таблица 6.88

Задача 45

Относительная молярная доля абсорбата в газовой смеси, поступающей на очистку в противоточный абсорбер (рис. 6.43), Yн.

Рис. 6.43. К определению условий равновесия в противоточном абсорбере

272

Задача 46

Температура в зоне взаимодействия фаз в абсорбере равна t, избыточное дав- ление – Pизб. Газом-носителем в разделяемой смеси является воздух.

Определить, во сколько раз коэффициент молекулярной диффузии распре- деляемого компонента (абсорбата) больше (меньше) при нормальных условиях по сравнению с коэффициентом молекулярной диффузии при рабочих условиях в абсорбере.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.92, по предпоследней цифре – из табл. 6.93.

Таблица 6.92

Таблица 6.93

Задача 47

Толщина диффузионного пограничного слоя в жидкой фазе в пленочном аб- сорбере (см. рис. 6.44) равна δ. Абсорбат в аппарате поглощается водой, имею- щей температуру t. Средняя разность содержаний абсорбата на наружной и внутренней поверхностях диффузионного пограничного слоя в жидкой фазе составляет x.

жидкая

фаза, t

δ

Рис. 6.44. Схема массопередачи в пленочном абсорбере: 1, 2 – диффузионные пограничные слои в газовой и жидкой фазах соответственно;

3 – граница раздела фаз

Определить массу абсорбата, поглощаемого водой за 1 ч в расчете на 1 м2 по- верхности взаимодействия фаз. Считать, что скорость процесса абсорбции состав- ляет А от величины теоретической скорости диффузионного переноса абсорбата в жидкой фазе.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.94, по предпоследней цифре – из табл. 6.95.

Таблица 6.94

Таблица 6.95

Задача 48

В насадочном абсорбере (рис. 6.45), орошаемом водой, при давлении P и тем- пературе t подвергается разделению газовая смесь. Насадка загружена в аппарат

внавал. Соотношение расходов фаз в абсорбере составляет VL (VL и VG – объемные

VG

расходы жидкости и газа при рабочих условиях). Рабочая скорость газа на А меньше предельной (захлебывания).

Определить:

1)рабочую скорость газа в абсорбере;

2)плотность орошения, выраженную в м3/(м2 с).

Физические свойства газовой и жидкой фаз принять соответствующими свой- ствам газа-носителя и чистого поглотителя при рабочих условиях.

Рис. 6.45. К расчету параметров процесса абсорбции

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.96, по предпоследней цифре – из табл. 6.97.

Таблица 6.96

275

Окончание табл. 6.96

Задача 49

В насадочный абсорбер (рис. 6.46) на разделение поступает газовая смесь, со- стоящая из диоксида углерода и воздуха.

Рис. 6.46. К расчету насадочного абсорбера для поглощения диоксида углерода

Объемный расход исходной смеси, приведенный к нормальным условиям, Vсм0 . Содержание диоксида углерода в смеси, покидающей абсорбер, yк. Степень извлече- ния диоксида углерода в абсорбере составляет ϕ. В качестве поглотителя в аппарат по- дается чистая вода. Расход поглотителя на больше минимального. Процесс абсорб- ции в аппарате протекает при давлении P и температуре t. Высота единицы переноса по газовой фазе h0y. Скорость газовой смеси в абсорбере приблизительно равна w.

276

Определить:

1)объемный расход воды, подаваемой в абсорбер;

2)высоту слоя насадки в аппарате;

3)нормализованный диаметр абсорбера.

Выполнить X−Y-диаграмму процесса с рабочей и равновесной линиями.

При решении задачи число единиц переноса определить аналитически. Ли- нию равновесия в координатах X−Y принять прямой ( X и Y – относительные мо- лярные доли диоксида углерода в жидкой и газовой фазах соответственно). Дать

Задача 50

Насадочный абсорбер (рис. 6.47) применяется для разделения газовой смеси метан-сероводород. Массовый расход метана через абсорбер составляет Gм. Массо- вая доля сероводорода в исходной газовой смеси yн. Свежим абсорбентом при про- ведении процесса является чистая вода. Относительная молярная доля сероводо-

сероводорода. Коэффициент массопередачи в абсорбере по газовой фазе Ky . Мас- совая скорость газовой смеси в абсорбере составляет примерно W. Коэффициент смоченности насадки равен 0,95. Насадочные тела выполнены из керамики.

Определить:

1)нормализованный диаметр абсорбера;

2)объемный расход воды, подаваемой в абсорбер;

3)высоту слоя насадки в аппарате, округлив ее с запасом до целых метров. Выполнить X−Y-диаграмму процесса с рабочей и равновесной линиями (X и Y –

относительные молярные доли абсорбата в жидкой и газовой фазах соответственно).

277

Рис. 6.47. К расчету абсорбера для очистки метана от сероводорода

Плотность газовой смеси при расчетах принять равной плотности газа- носителя при рабочих условиях. Допускается линию равновесия в координатах X−Y принять прямой.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.100, по предпоследней цифре – из табл. 6.101.

лы, выраженной через относительные молярные доли, т. е. «кмоль/кмоль метана».

Таблица 6.100

Задача 51

Газовая смесь, поступающая на очистку в тарельчатый абсорбер (рис. 6.48), имеет следующий состав: воздух – cв, остальное – пар ацетона. Избыточное дав- ление в абсорбере Pизб, температура t. Для поглощения ацетона в абсорбер по- ступает чистая вода. В результате взаимодействия фаз на ситчатых тарелках аппарата из газовой смеси извлекается ϕ ацетона. Диаметр абсорбера D, меж- тарельчатое расстояние в нем hт. Средняя эффективность тарелок составляет η. Коэффициент избытка поглотителя α. Массовая скорость газовой смеси на входе в абсорбер W.

Рис. 6.48. К расчету тарельчатого абсорбера для очистки газовой смеси от пара ацетона

Определить:

1)объемный расход газовой смеси, поступающей на очистку (расход привести

кнормальным условиям);

2)объемный расход воды, подаваемой в абсорбер;

3)высоту тарельчатой части аппарата.

Процесс абсорбции считать изотермическим. Условия равновесия между фа- зами определить с применением уравнения закона Рауля, пренебрегая летучестью воды. Плотности жидкой и газовой фаз принять равными плотности воды и возду- ха при рабочих условиях.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.102, по предпоследней цифре – из табл. 6.103.

279

Таблица 6.102

Задача 52

Газовая смесь, основным компонентом которой является азот, подвергается очистке от аммиака в абсорбере с колпачковыми тарелками (рис. 6.49).

Рис. 6.49. К расчету тарельчатого абсорбера для очистки азота от аммиака

На орошение абсорбера подается VL чистой воды, ее расход при этом на А превышает минимально допустимый из условий равновесия. Объемная доля ам- миака в очищенной газовой смеси составляет cк. Объемная доля аммиака в исход- ной газовой смеси в N раз больше cк. Процесс в аппарате считать протекающим

280