Расчет коэффициентов массоотдачи
Для колон с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи можно найти из уравнения
;
(23)
где
-
диффузионный критерий Нуссельта для
газовой фазы;
Отсюда
;
(24)
где
–средний
коэффициент диффузии аммиака в газовой
фазе,
;
–критерий
Рейнольдса для газовой фазы в насадке;
–диффузионный
критерий Прандтля для газовой фазы;
-эквивалентный
диаметр насадки [2];
Коэффициент диффузии аммиака в воздухе можно рассчитать по уравнению
;
(25)
где
и
– мольные объемы в жидком состоянии
при нормальной температуре кипения[2];
-
давление в абсорбере [по
заданию];
-
температура газа перед абсорбером [по
заданию];
и
-мольные
массы аммиака и воздуха [2];
Подставив, получим
;
Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке рассчитывается по формуле
;
(26)
где
-рабочая
скорость газа в колонне;
-
плотность
газовой смеси при
[2];
-
поверхностное натяжение воды
при
[2];
-динамический
коэффициент вязкости газовой смеси,
;
Динамический коэффициент вязкости газовой смеси определяется по формуле
;
(27)
где
,
и
-мольные
массы аммиака и воздуха [2];
и
-динамические
коэффициенты вязкости соответственно
аммиака, воздуха [2];
Мольная масса смеси газов рассчитывается по формуле
;
(28)
где
–объемная
доля аммиака в смеси [по заданию];
Подставив данные в формулу (28), находим
;
По формуле (27) находим динамический коэффициент вязкости
;
;
;
Подставляя полученные данные в формулу (26), получим
;
Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы рассчитывается по формуле
;
(29)
где
-
;
-
;
-плотность
газовой смеси при
[2];
;
Подставляя полученные данные в формулу (24), получим
;
Выразим
в выбранной для расчета размерности
;
(30)
где
-плотность
газовой смеси при
[2._таб.IV_стр.
512];
–средняя
концентрация аммиака в газовой смеси,
;
Средняя концентрация аммиака в газовой смеси находится из выражения
;
(31)
где
и
-объемная
доля аммиака в смеси на входе в абсорбер
и на выходе из абсорбера [по заданию];
;
Подставляя данные в формулу (30), получим
;
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находят из обобщенного уравнения, пригодного для регулярных, так и для неупорядоченных насадок
;
(32)
где
–диффузионный
критерий Нуссельта для жидкой фазы;
Отсюда
;
(33)
где
–средний
коэффициент диффузии,
;
–приведенная
толщина стекающей пленки жидкости,
;
–модифицированный
критерий Рейнольдса для стекающей по
насадке пленки жидкости;
–диффузионный
критерий Прандтля для жидкости
В разбавленных растворах коэффициент диффузии может быть достаточно вычислен по уравнению
;
(34)
где
–мольная
масса воды [2];
–температура
воды [по
заданию];
–мольный
объем аммиака [2];
–параметр
учитывающий ассоциацию молекул[2];
-динамический
коэффициент вязкости воды при [2._таб.
IX_ст.516];
Подставив, получим
;
Приведенная толщина стекающей пленки жидкости рассчитывается по формуле
;
(35)
где
-
ускорение свободного падения;
-динамический
коэффициент вязкости воды при [2._таб.
IX_ст.516];
-плотность
жидкой смеси при
[2._таб.IV_стр.
512];
Подставив, получим
;
Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости найдем по формуле
;(36)
где
-плотность
орошения;
-плотность
жидкой смеси при
[2._таб.IV_стр.
512];
-удельная
поверхность насадки [1._таб. 5.1_ст.196];
-динамический
коэффициент вязкости воды при [2._таб.
IX_ст.516];
Подставляя данные в формулу (36), получим
;
Диффузионный критерий Прандтля для жидкости рассчитывается по формуле
;
(37)
где
-динамический
коэффициент вязкости воды при [2._таб.
IX_ст.516];
-плотность
жидкой смеси при
[2._таб.IV_стр.
512];
-
средний
коэффициент диффузии аммиака в воде;
Подставляя данные в формулу (37), получим
;
Подставляя полученные данные в формулу (33), получим
;
Выразим
в
выбранной для расчета размерности
;
(38)
где
-плотность
жидкой смеси при
[2._таб.IV_стр.
512];
–средняя
объемная концентрация аммиака в
поглотителе (воде),
.
Рассчитывается по формуле
;
(39)
где
–плотность
газовой смеси при
;
-
конечная концентрация аммиака в
поглотителе (воде);
-мольные
массы аммиака [2._таб. I_ст.
510];
Подставляя данные в формулу (39), получим
;
Подставляя полученные данные в формулу (38), получим
;
Подставляем
данные в формулу (14) для рассчета
коэффициентамассопередачи в газовой
фазе
;