107_2011

Таблица 6.68

Задача 35

Из барометрического конденсатора однокорпусной выпарной установки не- прерывного действия (рис. 6.35) отводится Vкв смеси конденсата вторичного па- ра и охлаждающей воды. Температура смеси tкв, а охлаждающей воды, пода- ваемой в конденсатор, – tв. Вторичный пар на входе в конденсатор имеет температуру на t большую, чем tкв. Выпарной аппарат установки вертикаль- ный трубчатый с естественной циркуляцией раствора и его кипением в зоне на- грева. Давление в сечении, проходящем через нижние концы труб греющей ка-

растворителя. Греющим теплоносителем в установке является водяной насы- щенный пар. Конденсат греющего пара отводится из межтрубного пространства выпарного аппарата при температуре насыщения.

Определить:

1)массовый расход воды, подаваемой в конденсатор;

2)производительность (килограмм в секунду) выпарной установки по упарен- ному раствору;

3)расход греющего пара (килограмм в секунду);

4)поверхность теплообмена выпарного аппарата.

Гидравлической депрессией при расчетах пренебречь.

261

Рис. 6.35. Материальные потоки и их параметры в однокорпусной выпарной установке: 1 – выпарной аппарат; 2 – барометрический конденсатор

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.70, по предпоследней цифре – из табл. 6.71.

Таблица 6.70

262

Задача 36

В абсорбере процесс поглощения целевого газового компонента жидкостью протекает при рабочем давлении Pр. Известно, что для взаимодействующей систе- мы газ – жидкость условия равновесия описываются законом Генри. В ходе испы- таний абсорбера при давлении Pи и температуре, соответствующей рабочей, полу- чены: коэффициент распределения вещества по фазам mи (при выражении содержания абсорбата в жидкости и газе в абсолютных молярных долях); коэффи- циенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах βy и βx соответственно.

Определить для рабочих условий в абсорбере:

1)константу растворимости газа;

2)коэффициенты массопередачи по газовой и жидкой фазам;

3)лимитирующую процесс массопередачи фазу, сопоставив диффузионные со- противления в фазах.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.72, по предпоследней цифре – из табл. 6.73.

Таблица 6.72

Задача 37

Молярный расход чистого растворителя (ЧР) в противоточном массообменном аппарате (абсорбере или десорбере, см. рис. 6.36) равен L, газа-носителя (ГН) – G. Рабочая линия аппарата при выражении составов фаз через относительные мо- лярные доли (ОМД) распределяемого компонента (РК) представляет отрезок пря- мой, описываемой уравнением

Y =YA + GL (X − XA ),

где Y и YA – текущая и максимальная ОМД РК в газовой фазе соответственно, кмоль/кмоль ГН; X и XA – текущая и максимальная ОМД РК в жидкой фазе соот- ветственно, кмоль/кмоль ЧР.

Равновесие между фазами в аппарате определяется по зависимости

Y * = mX,

где Y * – равновесная ОМД РК в газовой фазе, кмоль/кмоль ГН; m – коэффициент распределения вещества по фазам.

263

Рис. 6.36. Схемы противоточных массообменных аппаратов: а – абсорбера; б – десорбера

Минимальная ОМД РК в жидкой фазе XB в N раз меньше XA . Определить:

1)вид процесса в аппарате (абсорбция или десорбция);

2)среднюю движущую силу процесса по газовой и жидкой фазе, выраженную через ОМД РК.

Выполнить X−Y -диаграмму с линиями равновесия и рабочей. Отобразить на диаграмме движущую силу в обеих фазах на их входе и выходе из аппарата.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.74, по предпоследней цифре – из табл. 6.75.

Таблица 6.74

Задача 38

В тарельчатый абсорбер, орошаемый водой, подается воздушно-аммиачная смесь, содержащая yн аммиака (рис. 6.37). Процесс абсорбции в аппарате протека- ет при средних давлении P и температуре t. Степень извлечения аммиака из га- зовой смеси ϕ. В подаваемой в абсорбер воде аммиак отсутствует. Содержание ам- миака в растворе, покидающем абсорбер, на A меньше равновесного.

Рис. 6.37. К расчету числа тарелок в абсорбере для поглощения аммиака

Определить число тарелок абсорбера при их средней эффективности η. Абсорбцию принять изотермической. Расчеты, необходимые для построе-

ния линии равновесия, выполнить, используя данные из справочного при- ложения.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.76, по предпоследней цифре – из табл. 6.77.

Таблица 6.76

265

Таблица 6.77

Задача 39

В сечении А − А противоточного абсорбера (рис. 6.38) при давлении P и тем- пературе t1 рабочее содержание абсорбата в газовой смеси в N раз выше равно- весного и составляет y. Поглотителем в аппарате является вода.

очищенная газовая смесь

свежий абсорбент (вода)

газовая смесь на очистку

отработанный абсорбент

Рис. 6.38. К расчету изменения движущей силы в абсорбере при изменении температуры

Определить:

1)во сколько раз изменится движущая сила процесса в фазах (уменьшится, увеличится) при изменении температуры в сечении А−А до t2 ;

2)не вызовет ли сдвиг равновесия, обусловленный изменением температуры

всечении А−А возникновения десорбции.

При расчетах давление и рабочие составы фаз в сечении А−А принять неиз- менными.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.78, по предпоследней цифре – из табл. 6.79.

266

Таблица 6.78

Задача 40

В массообменном аппарате противоточного типа из фазы A в фазу B пе- реходит распределяемый компонент C (рис. 6.39). Массовая доля компонента

2) расход фазы B на выходе из аппарата.

Решение задачи проиллюстрировать X−Y-диа- граммой с выполненными на ней рабочей и равновес- ной линиями ( X и Y – относительные массовые до- ли компонента C в фазах B и A соответственно). Линию равновесия построить по двум точкам, приняв ее прямой.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.80, по предпоследней цифре – из табл. 6.81.

267

Таблица 6.80

Задача 41

Фиктивная скорость газовой смеси в насадочном абсорбере w. Насадка в аб- сорбер загружена внавал (неупорядочено), гидродинамический режим работы ап- парата пленочный (рис. 6.40). Газом-носителем в разделяемой смеси является воз- дух. Процесс в абсорбере протекает при средних температуре t, давлении P и движущей силе массоотдачи в газовой фазе y. Диаметр аппарата D.

Определить расход абсорбата (килограмм в секунду), который переходит из газовой фазы в жидкую на участке насадочной части абсорбера высотой 1 м.

Плотность и вязкость газовой смеси ввиду невысокого содержания абсорбата в ней принять приближенно равной плотности и вязкости воздуха. Коэффициент смоченности насадки ψ = 0,95.

Рис. 6.40. К расчету расхода абсорбата в абсорбере

268

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.82, по предпоследней цифре – из табл. 6.83.

Таблица 6.82

Задача 42

Объемный расход воды, подаваемой в насадочный абсорбер (см. рис. 6.41) в качестве поглотителя, V.

Рис. 6.41. К расчету коэффициента массоотдачи в насадочном абсорбере

269

Диаметр абсорбера D, кольцевая насадка загружена в него внавал (неупоря- дочено). Наружный диаметр насадочных тел d. Гидродинамический режим рабо- ты аппарата пленочный при коэффициенте смоченности насадки ψ. Процесс по- глощения абсорбата жидкостью протекает при средней температуре t.

Определить объемный (в расчете на 1 м3 насадки) коэффициент массоотдачи в жидкой фазе для данного абсорбера.

Объемный расход, плотность и вязкость поглотителя принять равными объем- ному расходу, плотности и вязкости воды при рабочей температуре в аппарате.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.84, по предпоследней цифре – из табл. 6.85.

Таблица 6.84

Задача 43

Расход абсорбата, переходящего в абсорбере из газовой фазы в жидкую, равен M. При этом абсолютная массовая доля абсорбата в газовой смеси снижается от yн до yк. Плотность газовой смеси, поступающей на очистку, при нормальных услови- ях составляет ρ0 . При рабочих условиях плотность этой смеси в N раз больше.

Определить объемный расход газовой смеси, поступающей на очистку (при нормальных и рабочих условиях).

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 6.86, по предпоследней цифре – из табл. 6.87.

Таблица 6.86