2.2. Движущая сила массопередачи.

Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы:

,

где

Строим рабочую прямую на рис.1.

2 1

Рис.1.

3. Скорость газа и диаметр абсорбера

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по уравнению:

, здесь

= 9,81м/с² - ускорение свободного падения;

= 998 кг/м³ - плотность воды при 20°С [2,с.495];

, так как поглотитель вода;

Выбираем по таблице 6.1[1,с.105] неупорядоченную насадку

Керамические кольца Рашига 25х25х3

;

В = 1,75 [1,с.105];

а = 200 м²/м³ - удельная поверхность насадки;

ε = 0,74м³/м³ - свободный объем [1,с.105],

d_э=0,015 м – эквивалентный диаметр насадки, тогда

Действительная скорость:

Диаметр абсорбера:

, принимаем d = 2200 мм, при этом действительная скорость газа:

4. Плотность орошения и активная поверхность насадки.

Плотность орошения:

, где минимальная эффективная плотность орошения:

, здесь – линейная эффективная плотность орошения [1,с.106];

Так как <, то коэффициент смачиваемости насадки Ψ = 1.

Доля активной поверхности насадки может быть найдена:

, где р,q – коэффициенты определили по [3, с.343].

3. Расчет коэффициентов массоотдачи.

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе:

, здесь – эквивалентный диаметр насадки [1,с.196];

–коэффициент диффузии ацетона в газе:

, здесь р – давление;

Т = 293 К – температура;

= 59,9 – мольный объем ацетона [2,с.277];

= 29,9 – мольный объем воздуха, тогда

Критериальное уравнение:

здесь Критерий Рейнольдса:

здесь

–вязкость газа [2,с.12]:

Критерий Прандтля:

Коэффициент массоотдачи:

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

, здесь

- приведенная толщина стекающей пленки жидкости, здесь – вязкость воды при 20°С [2,с.500];

–коэффициент диффузии ацетона в воде:

Критериальное уравнение:

, здесь Критерий Рейнольдса:

Критерий Прандтля:

, тогда

Коэффициент массотдачи:

Переводим коэффициенты массоотдачи в требуемую размерность:

3.1. Поверхность массопередачи и высота абсорбера

Поверхность массопередачи в абсорбере:

Высота насадки, необходимая для создания этой поверхности

массопередачи:

Высота абсорбера:

Примем округлённо 10 м.

= 1 м – высота сепарационной части [1,с.235];

= 2,4 м – высота кубовой части.

4. Гидравлическое сопротивление насадки.(Дытн.)

Гидравлическое сопротивление насадки ΔР находят по уравнению:

ΔР=10^184U ΔР_с

Гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой насадки:

,

где λ- коэффициент сопротивления сухой насадки, зависящий от режима движения газа в насадке.

Определяем критерий Рейнольдса для газа:

Значит, режим течения газа турбулентный.

Для колец Рашига, засыпанных внавал:

λ=16/Re_y^0,2

λ=16/1665^0,2=3,63

Тогда гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой насадки:

Па

Плотность орошения:

U=L/(ρ_x·0,785d²)=4,24/(998·0,785·2,2²)=0,00112 м³/(м²·с)

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки:

ΔР=10^184·0,00112 ·8377,44=13277,3 Па