Розрахунок діаметра колони
Приймають відстань між тарілками h=300 мм. Із рис. 2.4 для ковпачкових тарілок знаходять С=0,032. Розраховують по рівнянню (2.50) попередню приведену швидкість газу в колоні
.
Розрахунковий діаметр колони по рівнянню (2.49)
.
Вибирають [8] стандартний діаметр обичайки абсорбера D=2,0м. Уточнюють приведену швидкість газу в колоні
.
де
S=3,1416 м2 – площа поперечного перерізу колони.
Вибирають стандартну ковпачкову тарілку діаметром 2 м.
Аналогічно розраховують діаметр колони, яка оснащена ситчастими тарілками.
Визначення висоти колони
Розраховують коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі.
Попередньо розраховують коефіцієнт дифузії аміаку у воді при температурі 20 ºС по формулі
де
А=1, В=4,7 – коефіцієнти, які залежать від розчиненої речовини і розчину; вибирають із таблиці 6 Додатку 2;
– мольні
об’єми розчиненої речовини і розчину;
вибирають із таблиці 5 Додатку 2;
μх(20) =1,00 мПа∙с – динамічний коефіцієнт в’язкості рідини при 20 ºС.
Для розрахунку коефіцієнта дифузії при температурі t користуються наступною наближеною залежністю
де
– температурний
коефіцієнт;
ρох – густина поглинача при температурі 20ºС.
Дифузійний критерій Прандля для рідини
,
де
μх=0,9094∙10-3 Па∙с – динамічний коефіцієнт в’язкості 6,32% (мас.) аміачної води при робочій температурі [9].
Середня мольна маса рідини
Коефіцієнт масовіддачі в рідкій фазі знаходять по рівнянню (2.19)
Розраховують коефіцієнт масовіддачі в газовій фазі.
Попередньо розраховують коефіцієнт дифузії аміаку в повітрі при робочій температурі 20 ºС по формулі
де
Т – температура середовища, К;
р – абсолютний тиск газу на вході в колону в кгс/см2, рівний
,
– мольні
об’єми аміаку і повітря; вибирають із
таблиці 5 Додатку 2.
Середня мольна маса газу
Динамічний коефіцієнт в’язкості газу
де
μк, μоу – динамічні коефіцієнти в’язкості аміаку і повітря при робочих умовах, які розраховані нижче.
Динамічний коефіцієнт в’язкості аміаку
Динамічний коефіцієнт в’язкості повітря
де
μк(0)=9,18∙10-6 Па∙с, μоу(0)=17,3∙10-6 Па∙с – коефіцієнти динамічної в’язкості аміаку і повітря при t=0 ºC и Р=0,1 МПа, відповідно (див. таблицю 3 Додатку 2);
С – постійна Сатерленда; для аміаку і повітря відповідно рівна 626 і 124 (див. таблицю 3 Додатку 2).
Критерій Рейнольдса для газу
.
Коефіцієнт масовіддачі в газовій фазі знаходять по рівнянню (2.20)
Коефіцієнт масопередачі знаходять по рівнянню (2.18)
.
myx перемінна по висоті колони, оскільки лінія рівноваги має вигляд кривої. Відповідно Kyf перемінна величина.
Побудова кінетичної кривої на діаграмі у–х.
В межах концентрацій від хп до хк вибирають ряд хі, де і – число вибраних величин х. Для кожної величини хі розраховують myx і Kyf. Заміряють в масштабі на діаграмі у–х довжину відрізка АіСі і розраховують довжину відрізка
,
де
Fp=2,38 м2 – робоча площа ковпачкової тарілки, яку вибирають із таблиці 2 Додатку 3 для тарілки D=2 м;
Gсер – середня мольна витрата газу по колоні
.
Результати розрахунку зводять в таблицю 3.2.
Таблиця 3.2.
До побудови кінетичної кривої
i |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
xi |
0,025 |
0,050 |
0,075 |
0,100 |
0,123 |
yi–yi* |
0,017 |
0,025 |
0,029 |
0,030 |
0,0275 |
xi*–xi |
0,014 |
0,020 |
0,025 |
0,027 |
0,025 |
myx |
1,21 |
1,25 |
1,16 |
1,11 |
1,10 |
Kyf |
0,03449 |
0,03326 |
0,03477 |
0,03407 |
0,03413 |
AiCi, мм |
9,0 |
13,5 |
16,5 |
17,0 |
16,0 |
BiCi, мм |
4,5 |
6,8 |
8,2 |
8,4 |
7,9 |
По даним таблиці 3.2 на діаграмі у–х будують кінетичну криву. Точки Аі лежать на робочій лінії y=φ(x), точки Сі лежать на рівноважній лінії y*=f(x). Розраховані відрізки ВіСі відкладають від відповідних точок Сі уверх. Плавно з’єднані точки Ві дають кінетичну криву, рис. 3.3.
Побудова числа дійсних тарілок.
Число дійсних тарілок, яке забезпечить задану ступінь поглинання, визначають шляхом побудови "ступенів" між робочою і кінетичною лініями. Число "ступенів" в межі змінення концентрації від хп до хк, рівне числу дійсних ковпачкових тарілок. У результаті побудови "ступенів" (див. рис. 3.3) одержують число дійсних тарілок n=11.
Абсорбер працюватиме при значній приведеній швидкості газу в системі, яка здатна до утворення стійкої піни. Надійна робота забезпечиться, якщо прийняти відстань між тарілками h=0,5 м. Для обслуговування колони між п’ятою і шостою тарілками, якщо розраховувати знизу уверх, встановлюють люк. Між цими тарілками відстань складе 0,8 м. Звідси висоту колони визначають по рівнянню (2.8)
.
Аналогічно розраховують висоту колони, яка оснащена ситчастими тарілками.