- •Общие положения
- •Содержание курсового проекта
- •1. Введение.
- •2. Техническое задание и исходные данные.
- •3. Расчет технических характеристик абсорбера.
- •3.1.Расчет насадочных абсорберов
- •Удельный расход абсорбентаlнаходят из уравнения материального баланса: (7)
- •Значение Reг находят по формуле
- •Эквивалентный диаметр насадки находят по формуле
- •Плотность орошения u сравнивают с оптимальной плотностью орошения Uопт, которая определяется по формуле
- •Критерий Рейнольдса газовый определяется по формуле
- •Веп для жидкой фазы рассчитывают по формуле
- •Приведенная толщина пленки вычисляется по формуле
- •Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки рбольше сопротивления сухой насадки (вследствие сужения каналов между элементами насадочных тел и увеличении при этом скорости газа).
- •3.2. Расчет барботажных абсорберов
- •Сумма hп и Hс.П. Представляет собой расстояние между тарелками.
- •Высоту пены hп на провальных тарелках можно определить посредством следующих уравнений:
- •3.3. Расчет пленочных абсорберов
- •4. Описание конструкции и принципа работы абсорбера.
- •5. Выбор и обоснование материалов конструкции
- •6. Эксплуатация аппарата.
- •7. Заключение.
Критерий Рейнольдса газовый определяется по формуле
(22)
где г – вязкость носителя (воздуха), Нс/м2; Wг – массовая скорость газа, кг/м2с.
(23)
Критерий Прандтля определяют по формуле
(24)
где Dг – коэффициент диффузии газа в воздухе, м2/с.
Веп для жидкой фазы рассчитывают по формуле
(25)
где прив – приведенная толщина пленки, м; Reж , Prж – критерии Рейнольдса и Прандтля для жидкости.
Приведенная толщина пленки вычисляется по формуле
(26)
Критерии Reж и Prж можно определить по формулам (22) и (24), но вместо вязкости и плотности носителя (воздуха) нужно подставить значения вязкости и плотности абсорбента, а вместо массовой скорости газа - массовую скорость абсорбента, которую определяют по формуле (23), подставляя в неё вместо расхода газа G расход абсорбента L.
После того как высота насадки рассчитана по формуле (16), для определения высоты абсорбера следует провести его секционирование, а также выбрать высоту наднасадочной (от верхнего уровня насадки до крышки) и поднасадочной (от нижней решетки под насадку до днища колонны) частей абсорбера.
Гидравлическое сопротивление абсорберов. При расчете гидравлического сопротивления абсорбера предварительно определяют сопротивление сухой насадки Р по известному выражению
(27)
где -коэффициент сопротивления, учитывающий суммарные потери давления на трение и местные сопротивления насадки; dэкв -эквивалентный диаметр насадки.
Значения обычно определяют по эмпирическим уравнениям.
Для кольцевой насадки, загруженной внавал, коэффициент сопротивления определяют по следующим зависимостям:
при Rer < 40 (ламинарный режим)
(28)
при Rer > 40 (турбулентный режим)
(29)
Для правильно уложенных насадок
(30)
причем для кольцевой насадки а = 9,2, а для хордовой определяется по формуле
(31)
где h – высота насадки в одном ряду, м; t - расстояние между досками в свету, м; s - толщина доски, м.
Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки рбольше сопротивления сухой насадки (вследствие сужения каналов между элементами насадочных тел и увеличении при этом скорости газа).
Сопротивление орошаемой насадки при плотности орошения менее 50 м3/м2ч, приближенно можно определить по формуле
(32)
где U – плотность орошения, м3/м2ч; k – опытный коэффициент (для беспорядочно засыпанных и хордовых насадок k = 0,06, для правильно уложенных кольцевых насадок k = 0,04).
3.2. Расчет барботажных абсорберов
Расход абсорбента. Количество поглотителя L на проведение процесса абсорбции для барботажных абсорберов определяют также как для насадочных.
Диаметр абсорбера. Диаметр абсорбера определяют аналогично диаметру насадочных абсорберов по принятой скорости газа по уравнению (9). При выборе скорости 0 следует исходить из условий работы тарелок.
Различают следующие режимы работы барботажных тарелок:
Режим неравномерной работы наблюдается при скорости газа 0 0,50,6 м/с. В колпачковых тарелках прорези колпачков при такой скорости газа открыты не полностью. В ситчатых тарелках при малых скоростях газа жидкость проливается через отверстия, и газ проходит только часть отверстий.
Режим равномерной работы наступает при дальнейшем увеличении скорости газа. В колпачковых тарелках прорези колпачков полностью открываются, а на ситчатых – газ проходит через все отверстия. Образуется пена ячеистой структуры.
Режим газовых струй и брызг наблюдается при 00,91,1 м/с. В этом случае газ движется через жидкость в виде струй (факелов), которые выходят на поверхность пены, причем пена разрушается. В результате над пеной появляется большое количество брызг.
Для достижения достаточной интенсивности барботажа, скорость газа в прорезях колпачков или отверстиях ситчатой тарелки не должна быть меньше величины 0, соответствующей началу режима равномерной работы и приближенно равной
(33)
где а – коэффициент, равный 1 для колпачковых тарелок и 0,67 для ситчатых тарелок; g – ускорение силы тяжести, м/с2; - коэффициент сопротивления; ж, г – плотность жидкости и газа, кг/м3; l – высота прорези (для колпачковых тарелок) или высота слоя жидкости на тарелке (для ситчатых тарелок), м.
Коэффициент сопротивления имеет значения, приведенные в таблице 5
Таблица 5
Тарелки |
|
Колпачковые Ситчатые = 0,07 - 0,1 = 0,15 – 0,2 Провальные дырчатые решетчатые трубчато-решетчатые |
4,5 – 5
1,8 1,45
2,1 1,4 – 1,5 0,9 – 1 |
Скорость газа в свободном сечении колонны 0 в зависимости от скорости газа 0 в прорезях и отверстиях, составляет:
(34)
где - живое сечение прорезей и отверстий (отношение их суммарной площади на тарелке к площади поперечного сечения колонны).
Для провальных тарелок скорость в свободном сечении колонны находят, исходя из уравнения (35), характеризующего переход от одного режима к другому.
(35)
где d – диаметр отверстий или эквивалентный диаметр щелей, причем ситчатые тарелки имеют диаметр 2 – 8 мм; клапанные – диаметр отверстий 35 –40 мм, диаметр клапана 45 – 50 мм; провальные тарелки: решетчатые и трубчато-решетчатые – щели шириной 3 – 8 мм, дырчатые диаметр отверстий 4 – 10 мм.
При скорости газа, соответствующей переходу от неравномерному к равномерному режиму В = 2,95, а при переходе к режиму газовых струй В = 10.
Скорость 0 не должна превышать некоторого предельного значения пред, при котором резко увеличивается брызгоунос.
Значение пред для тарелок с круглыми колпачками можно приблизительно определить по графику (рис. 6) в зависимости от расстояния между тарелками и отношения плотностей газа и жидкости. Для тарелок других конструкций значение пред , найденное по графику следует умножить на соответствующий поправочный коэффициент. Для тарелок с прямоугольными колпачками коэффициент равен 0,7, для ситчатых – 1,35, для провальных – 1,5.
Рекомендуется принимать рабочую скорость газа0 = (0,80,9) пред.
В аппаратах, работающих при атмосферном давлении скорости практически составляют 0,5 – 2 м/с, в аппаратах, работающих при разряжении, принимают более высокие скорости, а при работе под давлением – более низкие.
Высота абсорбера. Высоту абсорбера находят по формуле
(36)
где n –число действительных тарелок (ЧЕП); hп - высота пены, м; Hс.п. - высота сепарационного пространства, м; hв - высота от верхней тарелки до крышки абсорбера, м; hн - расстояние между днищем и нижней тарелкой, м.