3.3 Теплообменники для охлаждения газовой смеси и поглотителя
В качестве теплообменников как вспомогательного оборудования применяют кожухотрубчатые теплообменники. Они состоят из кожуха, трубной решетки, трубки, сферического днища, штуцера для подвода и отвода первого теплоносителя, и штуцера для подвода и отвода второго теплоносителя. Схема теплообменника (одноходового) представлена на рисунке 3.3.
1- корпус (обечайка); 2 - трубные решетки; 3 - трубы; 4 - крышки Рисунок 3.3- Одноходовой кожухотрубчатый теплообменник
Трубы в решетках таких теплообменников размещают по периметрам правильных шестиугольников, то есть по вершинам равносторонних треугольников. Трубы в трубных решетках закрепляют чаще всего развальцовкой.
Действие теплообменника основано на прохождении одного теплоносителя через трубное пространство и второго через межтрубное пространство, а имеющаяся между ними разность температур позволяет передавать тепло через разделительные стенки труб.
В таких теплообменниках при небольших расходах теплоносителя достигаются высокие скорости движения жидкости и обеспечивается интенсивная теплоотдача и теплопередача; спиральные теплообменники, которые компактны, работают при высоких скоростях теплоносителей.
Для охлаждения поглотителя применяют поверхностные теплообменники, в которых отсутствует непосредственный контакт теплоносителей. В качестве такого теплообменника используем кожухотрубчатый теплообменник, принцип работы приведен выше.
4 Расчет абсорбера
4.1 Определение условий равновесия процесса
Определяем равновесные концентрации брома в воде. Если поглощается туднорастворимый газ, то расчет равновесных концентраций ведут по закону Генри [2] (39):
101\* MERGEFORMAT (.)
где x* ‑ равновесная концентрация брома в воде, кмоль(бром)/ кмоль(раствора);
Е ‒ постоянная Генри для газ, Па;
П ‒ давление, при котором протекает процесс, Па;
у ‒ концентрация брома в газовой смеси, кмоль(брома)/кмоль(газ. смеси).
По заданию на проектирование давление газовой смеси на входе в абсорбер равно П=0,7 МПа=0,7∙106Па. Константа Генри для брома при температуре t=18°C (по заданию) составляет Е=0,4122∙106 мм.рт.ст.=5,497∙107 Па [3].
Получаем зависимость
202\* MERGEFORMAT (.)
Для построения рабочей линии величины равновесных концентраций в жидкости достаточно рассчитать для диапазона значений концентраций в газовой фазе от нуля до величины, которая в 1,2-1,5 раз превышает начальную концентрацию абсорбтива.
Для упрощения расчетов материального баланса необходимо сделать пересчет абсолютных концентраций в относительные. Связь между относительной концентрацией и абсолютной выражается следующей формулой [2] (40,41):
303\* MERGEFORMAT (.)
404\* MERGEFORMAT (.)
где у ‑ абсолютная концентрация брома в газовой фазе, кмоль(брома)/ кмоль(газ. смеси);
Y ‑ относительная концентрация брома в газовой фазе, кмоль(брома)/ кмоль(воздуха);
x* ‑ абсолютная концентрация брома в жидкой фазе, кмоль(брома)/ кмоль(раствора);
X *‑ относительная концентрация брома в жидкой фазе, кмоль(брома)/ кмоль(воды);
Таблица 4.1 - Расчет равновесной линии
x*, |
y,
|
X*,
|
Y,
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1,274∙10-4 |
0,010 |
1,274∙10-4 |
0,010 |
2,547∙10-4 |
0,020 |
2,548∙10-4 |
0,020 |
3,821∙10-4 |
0,030 |
3,823∙10-4 |
0,031 |
5,095∙10-4 |
0,040 |
5,097∙10-4 |
0,042 |
6,368∙10-4 |
0,050 |
6,372∙10-4 |
0,053 |
7,642∙10-4 |
0,060 |
7,648∙10-4 |
0,064 |
8,916∙10-4 |
0,070 |
8,924∙10-4 |
0,075 |
1,016∙10-3 |
0,080 |
1,020∙10-3 |
0,087 |
По значениям из таблицы 4.1 строится линия равновесия (рисунок 4.1)
1
Рисунок 4.1 – Линия равновесия