4 Определение движущих сил процесса

Движущая сила абсорбции внизу абсорбции определяется:

(12)

где - начальная равновесная концентрация ацетона в воздухе, кмоль ацетона/кмоль воздуха.

Значение находим по уравнению. Определим значение, подстановкой в функцию значение

Тогда при подстановке полученных значений в формулу (12), будем иметь:

Движущая сила сверху абсорбера, определяется по формуле:

(13)

где - конечная равновесная концентрация ацетона в воздухе, кмоль ацетона/кмоль воздуха.

Тогда по формуле (13), получим:

Определим среднюю движущую силу процесса:

(14)

Подставим полученные значения в формулу (14), будем иметь:

5 Определение скорости инверсии фаз и рабочей скорости газовой смеси

Фиктивная скорость газа в точке захлебывания (инверсии), определяется по формуле [1, с. 292]:

(15)

где - удельная поверхность насадки; взятая для скрубберной насадки из керамических колец размером[1, с.524];

- плотность газа при 20°С, по [1, с. 303]:

Тогда плотность газа составит:

- динамический коэффициент вязкости;

- ускорение свободного падения;

- свободный объем насадки;

- плотность жидкости;

- для насадки из колец или спиралей;

- массовый расход жидкости;

- массовый расход газа;

Подставим полученные значения в формулу (15), получим:

Рабочая скорость газа определяется по формуле [1, с. 292]:

(16)

Подставим полученные значения в формулу (16), получим:

6 Расчет поверхности массопередачи

6.1 Определение коэффициента диффузии ацетона в воздухе

Коэффициент молекулярной диффузии ацетона в воздухе определяется [1, c. 288]:

(17)

где - абсолютное давление;

- мольный объем ацетона (C₃H₆O), определяемый по рекомендации [1, c. 277 и таблица 6-3];

- мольный объем воздуха, [1, таблица 6-3];

- мольная масса ацетона;

- мольная масса воздуха.

Тогда по формуле (17), получим:

6.2 Определение диффузионного критерия Нуссельта для газовой фазы

Критерия Нуссельта определяется из критериального уравнения газовой фазы [1, c. 294]:

(18)

где - критерий Рейнольдса для газовой фазы [1,c. 294],

здесь - динамический коэффициент вязкости газовой смеси, условно равный динамическому коэффициенту вязкости воздуха [1, с. 557].

- диффузионный критерий Прандтля для газовой смеси [1, c. 270];

Тогда критерий Рейнольдса будет равен:

Критерий Прандтля будет равен:

Подставим полученные значения в формулу (18), будем иметь:

6.3 Определение коэффициента массоотдачи газовой фазы

Коэффициента массоотдачи газовой фазы определяется по формуле [1, c. 294]:

(19)

где - эквивалентный диаметр насадка [3,c. 282].

Рассчитаем эквивалентный диаметр:

Подставим полученные значения в формулу (19), получим:

Коэффициент массоотдачи , определяется по формуле [1,c. 288]:

(20)

где - мольная масса смеси [1,c. 288].

Определим мольную массу смеси:

Подставим полученные значения в формулу (20), получим:

6.4 Определение коэффициента диффузии ацетона в воде

Коэффициента молекулярной диффузии ацетона в воде определяется по формуле [1, c. 289]:

(21)

где - коэффициент, зависящий от свойств ацетона [1,c. 289];

- коэффициент, зависящий от свойств воды [1, c. 289];

- динамический коэффициент вязкости жидкости [1, с.537];

- мольный объем ацетона;

- мольный объем воды, [1, таблица 6-3];

- мольная масса ацетона;

- мольная масса воды.

Подставим полученные значения в формулу (21), получим:

6.5 Определение диффузионного критерия Нуссельта для жидкой фазы

Критерия Нуссельта определяем из критериального уравнения для жидкой фазы [1, c. 294]:

(22)

где - критерий Рейнольдса для жидкой фазы [1,c. 294],

здесь - массовый расход жидкости;

- площадь поперечного сечения абсорбера;

=1  коэффициент смачиваемости насадки [2, с.609];

динамический коэффициент вязкости воды];

- диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы [1, c. 294];

Определим критерий Рейнольдса для жидкой фазы:

Определим критерий Прандтля для жидкой фазы:

Тогда по формуле (22), получим: