
- •А.Г. Ветошкин процессы и аппараты газоочистки
- •8.2. Снижение выбросов двигателей внутреннего сгорания.
- •1. Источники загрязнения атмосферы вредными газовыми выбросами
- •Фоновые концентрации газов в естественных условиях
- •2. Классификация процессов и аппаратов очистки газовых выбросов
- •3. Абсорбционная очистка газов
- •Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов
- •3.1. Технология абсорбционной очистки промышленных выбросов
- •3.2. Конструкции и принцип действия абсорберов
- •3.1.1. Насадочные абсорберы
- •Характеристика насадок
- •3.1.2. Тарельчатые абсорберы
- •3.1.3. Распыливающие абсорберы
- •3.3. Методы расчета абсорберов
- •3.2.1. Равновесие, движущая сила и кинетика абсорбции
- •3.2.2. Материальный баланс и уравнение рабочей линии абсорбции
- •3.2.3. Расчет процессов массопередачи в абсорберах
- •Из последних уравнений следует, что
- •Аналогично можно получить
- •Безразмерные величины
- •Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе определяют по уравнению
- •3.2.4. Расчет хемосорбционных аппаратов
- •Уравнение рабочей линии имеет вид
- •При быстрых необратимых реакциях второго порядка
- •3.2.5. Расчет основных размеров абсорберов.
- •3.2.6. Расчет насадочных абсорберов
- •Высоту слоя насадки определяют по уравнению
- •Гидравлическое сопротивление слоя сухой насадки
- •Значения коэффициентов
- •В соответствии с материальным балансом
- •В нижней части колонны –
- •В нижней части колонны –
- •В нижней части колонны –
- •Скорость захлебывания определим по уравнению
- •3.2.7. Расчет тарельчатых абсорберов
- •3.2.8. Расчет распыливающих абсорберов
- •3.4. Десорбция загрязнителей из абсорбентов
- •4. Адсорбционная очистка газов
- •Характеристика и области применения активных углей
- •4.1. Технология адсорбционной очистки промышленных выбросов
- •Очистка газов от оксидов азота
- •Очистка газов от диоксидов серы
- •Очистка от хлора и хлорида водорода
- •Очистка газов от сероводорода
- •4.2. Устройство и принцип действия адсорберов
- •4.2.1. Адсорберы периодического действия
- •4.2.2. Адсорберы непрерывного действия
- •4.3. Принципы расчета адсорберов
- •4.3.1. Адсорбционное равновесие
- •4.3.2. Материальный баланс адсорбции
- •4.3.3. Кинетические характеристики адсорбции
- •4.3.4. Расчет адсорберов периодического действия
- •Тогда высота адсорбата (адсорбционной зоны) в адсорбере составит
- •Число единиц переноса определяется выражением:
- •4.3.5. Расчет адсорберов непрерывного действия
- •4.4. Десорбция адсорбированных продуктов
- •5. Конденсационная очистка газов и паров
- •5.1. Принцип конденсационной очистки
- •5.2. Типы и конструкции конденсаторов
- •5.3. Расчет конденсаторов
- •Для стационарного процесса теплопередачи справедливо равенство
- •6. Термокаталитическая очистка газовых выбросов
- •7. Термическая обработка газовых выбросов
- •7.1. Установки термообезвреживания газовых выбросов
- •7.2. Принципы расчета установок термообезвреживания
- •При значительных концентрациях горючих загрязнителей расход дымовых газов рассчитывают по выражению:
- •8. Очистка газовых выбросов автомобильного транспорта
- •8.1. Характеристика выбросов двигателей внутреннего сгорания
- •Примерный состав выхлопных газов автомобилей
- •8.2. Снижение выбросов двигателей внутреннего сгорания
- •8.3. Нейтрализация выхлопов двигателей внутреннего сгорания
- •8.4. Улавливание аэрозолей, выбрасываемых дизельным двигателем
- •9. Оценка эффективности устройств для очистки газовых выбросов
- •10. Выбор вариантов газоочистки
- •Приложение п.4
- •Физико-химические свойства веществ
3.2.7. Расчет тарельчатых абсорберов
Расчеты тарельчатых абсорберов могут выполняться в следующем порядке:
- определяют состав и расход отбросных газов, составляют материальный баланс;
- строят равновесную и рабочую линии процесса, определяют расход поглотительной жидкости;
- определяют движущую силу процесса.
- определяют оптимальную скорость газового потока;
- определяют коэффициенты массоотдачи;
- определяют коэффициент массопередачи;
- определяют суммарную поверхность и число тарелок;
- определяют гидравлическое сопротивление тарелок.
Вид уравнения для нахождения оптимальной скорости газового потока зависит от типа тарелки, конструкцию которой подбирают исходя из технико-экономических и других соображений.
Минимальная скорость, при которой обеспечивается работа ситчатой тарелки на всей ее площади и гидравлическое сопротивление, определяется по формулам:
,
(3.86)
, (3.87)
где — отношение площади всех отверстий к площади тарелки; Рж — падение уровня при неравномерной работе; — коэффициент сопротивления сухой тарелки; г, ж — плотность газа и жидкости, кг/м3; z1 — высота сливной перегородки, мм; l — интенсивность орошения, м3/(м.ч); m — коэффициент расхода сливной перегородки (от 6400 до 10000); k — минимальная удельная плотность пены.
Скорость газа, соответствующая верхнему пределу работы провальных тарелок, можно определить по формуле
, (3.88)
где в — плотность воды, кг/м3; Fc — свободное сечение тарелок, м2/м2.
Поверхность контакта фаз для провальных и перекрестных тарелок определяют по формуле
, (3.89)
где
с
— коэффициент пропорциональности; для
провальных тарелок с
= 5 (при
>2.10-2
м) и с
= 250
(при
2.10-2
м), для ситчатых тарелок с
= 0,65, для клапанных с
= 0,32; для колпачковых с
= 0,6, г
— газосодержа-ние пенного слоя; ж
— коэффициент кинематической вязкости,
м2/с.
Значения показателей степеней q, n и z приведены в табл. 3.7.
Таблица 3.7.
Значения показателей степеней в уравнении (3.89)
Система |
q |
n |
z |
|
при ж 1 сП |
при ж 1 сП |
|||
Провальные тарелки |
||||
Газ-вода-водные растворы электролитов |
0 |
- 0,25 |
0 |
- 0,25 |
Газ-органические жидкости |
0 |
- 0,25 |
- 0,43 |
- 0,25 |
Перекрестные тарелки |
||||
Газ-вода-водные растворы |
0,3 |
0 |
0,25 |
0 |
Газ-органические жидкости |
0,3 |
0 |
- 0,18 |
0 |
Коэффициенты массоотдачи, отнесенные к фактической поверхности контакта фаз, рассчитывают по уравнениям
,
(3.90)
,
(3.91)
где
— диффузионный критерий Нуссельта для
газа;
— критерий
Рейнольдса для газа;
— диффузионный
критерий Нуссельта для жидкости;
— критерий
Рейнольдса для жидкости, где wк
— скорость
газа, м/с.
Коэффициенты диффузии для некоторых газов приведены в таблице П.4 приложения. Для других газов при расчете коэффициентов диффузии можно использовать значения атомных и мольных объемов веществ (таблица П.5 приложения), а также коэффициенты, приведенные в таблице П.6 приложения.
Величина газосодержания г определяется по формуле
.
(3.92)
Поверхностно-объемный диаметр пузырьков газа равен
, (3.93)
где а — удельная поверхность контакта фаз, м2/м3.
Расчет числа тарелок в абсорбере при условии, что рабочая линия и линия равновесия прямые, а движение газа и жидкости противоточное, проводят следующим образом:
на диаграмме Y—Х строят рабочую и равновесные линии;
определяют движущие силы в начале и конце процесса;
определяют среднюю движущую силу;
из материального баланса находят количество абсорбируемого вещества;
определяют коэффициенты г, ж и Kг;
вычисляют поверхность контакта фаз для одной тарелки;
по уравнению массопередачи определяют общую поверхность контакта фаз:
;
(3.94)
находят число тарелок в колонне:
,
(3.95)
где fт — площадь тарелки, м2.
Если рабочая линия представляет собой прямую, а линия равновесия — кривую, то расчет проводят по схеме:
определяют поверхность контакта фаз для одной тарелки Fт;
вычисляют коэффициенты массоотдачи г, ж и массопередачи Kг или Kж; находят среднюю величину тангенса угла наклона кривой равновесия;
рассчитывают число единиц переноса, для одной тарелки:
(3.96)
или
; (3.97)
методом графического интегрирования определяют число единиц переноса для всей колонны Nог или Nож;
определяют число тарелок в колонне:
.
(3.98)
Для расчета коэффициентов массоотдачи кроме уравнений (3.72) и (3.73) можно использовать и другие уравнения.
Гидравлическое сопротивление тарелок равно
. (3.99)
Сопротивление сухой тарелки Рс.т находят по формуле
. (3.100)
Потеря давления Р на преодоление сил поверхностного натяжения равна
, (3.101)
где dэ — эквивалентный диаметр отверстия, м.
Сопротивление газожидкостного слоя
, (3.102)
где h0 — запас жидкости на тарелке, мм.
Для ситчатой тарелки Рг-ж можно определить из выражения
. (3.103)
Общее сопротивление для провальных тарелок можно рассчитать по уравнениям
(3.104)
, (3.105)
, (3.106)
где — коэффициент сопротивления; — коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; а — ширина щели или радиус отверстия, м; и — коэффициент истечения жидкости из отверстия (и = 0,62).