Расчет выпарного аппарата. Расчет абсорбера. Расчет теплообменных аппаратов, страница 2

После сепаратора отходящие газы поступают в абсорбер, где орошаются водой. Массовая концентрация распределяемого компонента в газовой смеси на входе в аппарат .  Массовая концентрация распределяемого компонента в газовой смеси на выходе из аппарата . Начальная температура газов  ºC, конечная  ºC. Массовый расход газовой смеси на входе в аппарат  кг/с.

Средняя температура воды

Плотность воды при средней температуре  кг/м³.

Динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре  Па·с.

Поверхностное натяжение воды при средней температуре мН/м.

Средняя температура отходящих газов

Плотность водяного пара

 кг/м³

Расход распределяемого компонента (G_ркн) и инертного вещества (G_ин) газовой фазы на входе в абсорбер:

 кг/с

 кг/с

Масса распределяемого компонента на выходе из абсорбера:

 кг/с

Масса распределяемого компонента, поглощаемая водой (М):

 кг/с

Запишем уравнение равновесия, используя константу Генри, которая равна: Ψ = 0,15 ат

Максимально возможная концентрация HF на входе

Минимальный и действительный расход абсорбента

Действительное значение удельного расхода абсорбента m принимается на 10 – 30 % больше минимального:

 

Действительное значение концентрации распределяемого компонента в жидкой фазе на выходе из абсорбера:

Рис. 4 Диаграмма для процесса абсорбции

Определение числа тарелок.

Действительное число тарелок определяется графическим методом, как число ступеней изменения концентраций. На рис. 5 представлен графический метод определения числа тарелок.

Рис.5. Определение действительного числа тарелок

Из графика видно, что действительное число тарелок n = 7 шт.

Определение диаметра абсорбера.

Скорость газа в интервале устойчивой работы решетчатых тарелок определяется из уравнения:

, где

с-коэффициент для решетчатых тарелок, определяется из графика [8, с.31], расстояние между тарелками принимается в зависимости от их типа и диаметра аппарата, принимаем Н_Т=600 мм, с=500;

ρ_п – плотность пара при 180 ºC из [1, с. 548 табл.56] ρ_п=5,145 кг/м³;

ρ_ж – плотность пара при 180 ºC из [1, с. 537 табл.38] ρ_ж=887 кг/м³;

 м/с

Определяем диаметр абсорбера из уравнения расхода для сплошной фазы, которой является пар:

 м

Выбираем стандартный диаметр аппарата D_СТ=1600 мм.

Уточняем скорость газа:

 м/с

Расчет высоты колонны

Расстояние между тарелками h = 0,3 м.

Общая высота абсорбера складывается из высот тарельчатой, нижней и верхней части.

H_абс = H_Т + H_Н + H_В

H_Н = (1÷1,5)·D_СТ = 2,4 м

Н_Т = (n-1)·h

Высоту верхней части принимаем равной 1,8 м

H_абс = (7-1)·0,4 + 1,4  + 2,4 = 6,2 м

2.3. Расчет теплообменных аппаратов

1.  Теплофизические свойства теплоносителей

Холодный теплоноситель – 52 % раствор фосфорной кислоты при 20 ⁰С и температуре кипения:

Таблица 2.3.

Свойства, ед. измерения	при 20 0С	при температуре кипения	При средней температуре
Плотность, ρ, кг/м3	1579	1139,5	1360
Теплопроводность, λ, Вт/м×К	0,68	0,67	0,68
Вязкость, µ, Па×с	24 ∙ 10-3	2,8 ∙ 10-3	13,5 ∙ 10-3
Теплоемкость, ср, Дж/кг×К	2270	2654	2463

Горячий теплоноситель – водяной пар с давлением 2 ат

Таблица 2.4.

Свойства, ед. измерения	Сухой насыщенный пар	Конденсат
Температура, 0С	119,6
Плотность, ρ, кг/м3	1,1	943
Теплопроводность, λ, Вт/м×К	-	0,686
Вязкость, µ, Па×с	-	0,231 ∙ 10-3
Теплоемкость, ср, Дж/кг×К	-	4230
Теплота парообразования, r, Дж/кг	2208 ∙ 103