Расчет и проектирование абсорбционной установки непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой, страница 12

,                                                                  (3.1.46)

где Н – высота насадки,м;

F – поверхность массопередачи, м²;

a – удельная поверхность, м²/м³;

D_a – диаметр абсорбера, м;

Ψ_a – доля активной поверхности насадки.

Определим высоту насадочной части абсорбера Н_н:

,                                                                  (3.1.47)                                                                             

где Н_н – высота насадочной части абсорбера, м;

Н – высота насадки, м;

n – число ярусов насадки;

h – расстояние между ярусами,м.

Число ярусов определим по формуле:

,                                                                  (3.1.48)

где n – число ярусов насадки;

Н – высота насадки, м;

Н_яр – высота яруса, Н_яр = 3 м /6/.

Округляя полученное значение до ближайшего большего, получим, что в колонне 2 яруса насадки (n = 2). Это соответствует стандартам /6/.

Расстояние между ярусами h = 1,425 м /6/, тогда:

Общая высота абсорбера находится по формуле:

,                                                                  (3.1.49)                                                                                                                                                                                                                                         

где Н_о – общая высота абсорбера, м;

Н_н – высота насадочной части абсорбера, м;

z_в – расстояние от верха насадки до крышки абсорбера,м;

z_н – расстояние между днищем абсорбера и насадкой.

Для абсорбера диаметром 1,4 м: z_в = 2,1м, z_н = 1,5 м /1/.

3.1.6 Гидравлическое сопротивление абсорбера

Сначала найдем сопротивление сухой насадки:

,                                                                  (3.1.50)

где  ∆Р_сух  – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па;

λ – коэффициент сопротивления;

Н – высота насадки, м;

d_э – эквивалентный диаметр насадки, м;

ρ_y – плотность газовой фазы, кг/м³;

ω_св – скорость газа в свободном сечении насадки, м/с.

Так как насадка кольцевая и Re_y = 8794, то есть Re_y > 40, то коэффициент сопротивления рассчитывают следующим образом /1/:

,                                                                  (3.1.51)

Скорость газа в свободном сечении насадки найдем по формуле /1/:

,                                                                  (3.1.52)                                                                             

где ω_св – скорость газа в свободном сечении насадки, м/с;

ω – рабочая скорость газа, м/с;

ε – свободный объем, м³/м³.

Тогда по формуле (3.1.50) сопротивление сухой насадки составит:

 

Теперь можно найти сопротивление орошаемой насадки:

,                                                                  (3.1.53)

где ∆Р – гидравлическое сопротивление орошаемой насадки, Па;

∆Р_сух  – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па;

b – коэффициент, значение которого зависит от типа насадки;

U – плотность орошения, м³/(м²∙с).

Коэффициент b для нашей насадки составляет: b = 169 /4/.

Тогда гидравлическое сопротивление орошаемой насадки согласно формулы (3.1.53):

3.1.7 Результаты расчётов

Основные параметры абсорбера:

диаметр абсорбера, м                                                                         1,4

поверхность массопередачи, м²              307,264

высота насадки, м                                                                                       5,901

высота  абсорбционной колонны, м                                                 10,926

скорость газа, м/с                                                                                2,497

гидравлическое сопротивление  насадочного слоя, Па                                                                                 3768

3.2 Расчет холодильника для охлаждения газа

3.2.1 Подбор теплообменника

Для данного расчета можно использовать кожухотрубчатые аппараты типов ХН или ХК.