6.4 Определение необходимого количества рабочих тарелок
Для определения действительного числа тарелок Nтд в колонне графическим методом (на основе общих положений массопередачи) необходимо сначала рассчитать коэффициент массопередачи Kу [9, с. 701] по формуле (3.13):
K y = |
|
|
1 |
|
|
, |
|
1 |
+ |
ϕ |
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
βy |
βx |
|
|
|
|
|
|
|
|
где βy – коэффициент массоотдачи в газовой фазе, отнесенный, к 1 м2 ра-
бочей площади тарелки, |
кмоль SO2 |
; βx |
– коэффициент массоот- |
||
м2 с |
кмоль SO2 |
||||
|
|
|
|||
|
кмоль воздуха |
|
|
||
дачи в жидкой фазе, отнесенный к 1 м2 рабочей площади тарелки,
|
кмоль SO2 |
; φ – константа фазового равновесия. |
|
|
м2 с |
кмоль SO2 |
|
|
|
||
кмоль воздуха |
|
||
|
|
|
|
|
Коэффициент массоотдачи для колпачковых тарелок в газовой фазе |
||
определяется по формуле |
|||
β |
y |
= 4,47 10−4 w |
1,32 ∆P , |
(6.11) |
|
y |
x |
|
где ∆Px – сопротивление жидкости на тарелке, Па.
Сопротивление жидкости на тарелке определяется по уравнению:
∆Px = ∆Pст + ∆Pσ. |
(6.12) |
Сопротивление жидкости на тарелке
∆Px = 797 + 41 =838 Па.
Коэффициент массоотдачи для колпачковых тарелок в газовой фазе
−4 |
1,32 |
|
кмоль SO2 |
|
|
βy = 4,47 10 |
0,51 |
838 = 0,154 |
|
|
. |
м2 с |
кмоль SO2 |
||||
|
|
|
кмоль воздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе для колпачковых тарелок определяется по формуле
58
|
|
β |
x |
=33,7 10−4 w |
0,79 |
∆P ; |
|
|
|
|
|
(6.13) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
x |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
−4 |
|
|
|
0,79 |
|
|
|
|
|
кмоль SO2 |
|
|
|||||
βx = 33,7 10 |
|
|
0,51 |
|
838 =1,659 |
|
|
|
|
|
|
. |
|||||||
|
м2 с |
кмоль SO2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кмоль воздуха |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тогда коэффициент массопередачи составит: |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
K y = |
|
|
|
1 |
|
|
= 0,0324 |
|
|
кмоль SO2 |
. |
|
|||||||
1 |
|
|
|
+ |
40,5 |
|
|
м2 |
с |
кмоль SO2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
0,154 |
|
1,659 |
|
|
|
|
|
|
кмоль воздуха |
|
|
|||||||
Определяем число единиц переноса одной тарелки по формуле:
mут = KY ST ,
G'возд
где G'возд – мольный расход воздуха, определяется по формуле
|
|
G'возд = |
Gвозд |
; |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Mвозд |
|
|
G' |
= |
2,11 = 0,073 кмоль воздуха. |
||||
возд |
|
29 |
|
|
|
с |
mут = |
0,0324 2,36 |
=1,046. |
||||
|
|
|
0,073 |
|
|
|
(6.14)
(6.15)
Далее находим значение величины emут по выражению
|
|
|
Y |
|
|
−Y |
* |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
+1 |
|
|
АС |
i |
|
|
|
|||||
e |
|
ут = |
n |
|
n |
|
= |
|
i |
|
, |
(6.16) |
|||
|
|
|
|
* |
|
|
|
|
|||||||
|
Y |
|
−Y |
ВС |
i |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
|
||||
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где АiСi – величина i-го вертикального отрезка между равновесной линией и рабочей и ВiСi – величина i-го вертикального отрезка между равновесной линией и кинетической линией рабочих концентраций диаграммы Y–X.
Замеряем величины отрезков АiСi и рассчитываем величину отрезков ВiСi . ЧерезполученныеточкиВi проводимкинетическуюкривую(рисунок6).
59
|
|
|
Yn+1 −Yn* |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
emут = |
= |
|
АiСi |
|
= e1,046 |
= 2,847. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Y −Y |
* |
|
|
ВС |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i i |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
n |
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Тогда |
|
|
|
= |
|
АiСi |
= 0,351 |
|
. |
|
|||||||
|
ВС |
АС |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
i i |
2,847 |
|
|
|
|
|
|
i i |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Например:
В1С1 = 0,351 А1С1 = 0,351 20 = 7,02 мм; В2С2 = 0,351 А2С2 = 0,351 18 = 6,32 мм и т. д.; В7С7 = 0,351 А7С7 = 0,351 7 = 2,46 мм.
Проводим через полученные точки B1 – B7 кинетическую кривую. Из точки В1 в пределах от Yн = 290 10–4 до Yк = 18,2 10–4 между линией ра-
бочих концентраций и кинетической кривой строим ломаную линию и считаем действительное число тарелок Nтд: Nтд = 14.
Определим высоту колонны по уравнению (3.29):
Hк = Н + Zв + Zн,
где Zв и Zн – соответственно высота верхней и нижней частей колонны, м. Принимаем, согласно таблице 1, Zв = 1,0 м и Zн = 2,0 м.
Высота тарельчатой части колонны определяется по уравнению (5.11):
H = hмт (Nтд +1).
Подставим (5.12) в (3.29) и получим:
Hк = hмт (Nтд +1)+ Zв + Zн.
Тогда высота колонны составит:
Hк = 0,2 (14 +1)+1,0 + 2,0 = 6 м.
Гидравлическое сопротивление тарельчатой части колонны по фор-
муле (5.12):
∆P = Nтд ∆Pт.
∆P =14 985 =13790 Па.
6.5 Расчет вспомогательного оборудования
Расчет газодувки и насосной установки приведен ниже (см. п. 7.6).
60