3.4. Матеріальний розрахунок потоків і побудова робочої лінії на діаграмі у-х

Перераховують початкову мольну частку аміаку в повітрі у відносну масову частку

,

де М_оу =29 кг/кмоль – мольна маса повітря, кг/кмоль.

Із формули [3]

,

знаходять відносну масову частку аміаку в повітрі на виході з колони

.

Об’ємна витрата повітря (інертного газу)

нм³/с.

Масова витрата повітря

кг/с

де

ρ_оу=М_оу/22,4 – густина повітря при нормальних умовах, кг/м³;

22,4 – мольний об’єм газу.

Кількість поглинутого аміаку

кг/с

Із діаграми у–х (рис. 3.2) на рівноважній кривій знаходять рівноважну кінцеву мольну частку аміаку у воді

у_п=0,15 →

Перераховують мольні частки х_п і у відносні масові частки і

,

Розраховують мінімальну витрату поглинача (води)

кг/с.

З урахуванням необхідного збільшення мінімальної витрати поглинача на величину φ=1,2 розраховують його дійсну витрату

L_ox = φ∙L_{ox min} = 1,2∙1,9278 = 2,3134 кг/с.

Об’ємна витрата поглинача

V_ох = L_ox /ρ_ox = 2,3134/998 = 2,3180∙10^-3 м³/с,

де

ρ_ох=998 кг/м³ – густина поглинача при 20 ºС.

Відносна витрата поглинача

.

Із рівняння матеріального балансу (2.6) визначають кінцеву відносну масову частку аміаку

Перераховують відносні масові частки в мольні частки у_к і х_к

,

,

де

М_{у к} – середня мольна маса газової фази на виході з колони,

М_{х к} – середня мольна маса рідкої фази на виході із колони.

М_{у к} і М_{х к} розраховують по рівнянням

,

.

По розрахунковим концентраціям х_п=0,01, у_к=0,01734 і х_к=0,12301, у_п=0,1500 на діаграмі у–х будують робочу лінію y=φ(x), див. рис. 3.2.

Визначають густину газу, масові і об’ємні витрати газу на вході в колону і виході з колони.

Густина газу при нормальних умовах на вході в колону

.

Густина газу при робочих умовах на вході в колону

,

де

Т₀=273,15 К – абсолютна температура при 0ºС;

Т =293,15 К – абсолютна температура газу при робочих умовах;

П₀=1,013·10^-5 Па – атмосфера фізична;

П=107000 Па – абсолютний тиск газу на вході в колону.

Масова витрата газу на вході в колону

.

Об’ємна витрата газу при робочих умовах на вході в колону

.

Густина газу при нормальних умовах на виході з колони

Густина газу при робочих умовах на виході з колони

.

Масова витрата газу на виході з колони

.

Об’ємна витрата газу при робочих умовах на виході з колони

.

Оскільки розрахункові величини на вході в колону і виході з колони значно відрізняються, надалі розрахунок ведуть по середнім арифметичним величинам.

Середня мольна частка аміаку в повітрі

.

Середня густина газу при робочих умовах

.

Середня масова витрата газу

.

Середня об’ємна витрата газу при робочих умовах

.

Визначають середні мольну і масову долі аміаку в рідині, густину рідини, масові і об’ємні витрати рідини в колоні.

Середня мольна частка аміаку в рідині

.

Середня масова частка аміаку в рідині

Із довідника [9] знаходять густину 6,32% (мас.) аміачної рідини при температурі 20ºС ρ_{х сер}=971,86 кг/м³.

Кількість аміаку, яка приходить в колону

.

Середня масова витрата рідини

.

Середня об’ємна витрата рідини

.