ЛЕКЦИЯ 31
Основы расчета массообменных аппаратов
При проведении технологических расчетов массообменных аппаратов определяют их диаметр (если аппараты цилиндрической формы) и высоту (или длину). Диаметр или сечение аппарата отражают его производительность, а высота – интенсивность протекающих в аппарате процессов. Часто после завершения расчета размеров массообменных аппаратов возникает необходимость определения их гидравлического сопротивления. В последующих разделах будут приведены конкретные уравнения для расчета гидравлического сопротивления этих аппаратов.
31.1. Расчет диаметра аппарата
Диаметр массообменного аппарата D рассчитывают либо по объемному расходу V и средней линейной скорости w определяющей (сплошной) фазы, либо по суммарному объемному расходу фаз и суммарной объемной скорости:
, (31.1)
откуда 
. (31.2)
Обычно величина расхода V задана, и вся задача сводится к определению скорости w. Наиболее правильное её определение производится на основании технико-экономического расчета, так как наряду с повышением эффективности массообменных процессов и увеличением скорости перемещения фаз одновременно растет расход энергии на проведение процесса, а, следовательно, и его стоимость. Технико-экономический расчет позволяет определить оптимальную скорость движения фаз, при которой стоимость процесса будет минимальной.
В силу сложности технико-экономического расчета, на практике используют более простые способы определения рабочей скорости движения фаз в аппарате, исходя из максимально возможной. Максимально возможная скорость ограничивается выбранным гидродинамическим режимом работы аппарата и в значительной мере будет зависеть от конструкции последнего. Поэтому метод определения рабочей скорости потоков в колонне тесно связан с ее устройством и рассматривается для каждого случая отдельно.
31.2. Расчет высоты (длины) аппарата.
При расчете следует различать два основных вида аппаратов (по принципу изменения в них концентрации в фазах) – аппараты с непрерывным контактом фаз и аппараты со ступенчатым контактом фаз.
Высота массообменной части колонны Н, как указывалось ранее, определяется кинетикой процесса, которая может быть выражена через коэффициент массопередачи, число единиц переноса (ЧЕП), число теоретических ступеней (тарелок). Поэтому существует несколько способов расчета высоты массообменных колонн. Выбор способа расчета зависит от характера изменения состава фаз по высоте (длине) аппарата – непрерывного или ступенчатого. При непрерывном контакте фаз расчет высоты ведут обычно с использованием коэффициента массопередачи и ЧЕП. Высоту аппарата со ступенчатым контактом фаз чаще всего рассчитывают через число теоретических ступеней, а также через уравнение массопередачи.
Расчет высоты аппарата через уравнение массопередачи. Так как поверхность фазового контакта в массообменных аппаратах трудноопределяема, то уравнения массопередачи предствляют в виде
и 
(31.3)
либо
и 
, (31.4)
где а – удельная поверхность
контакта фаз; Kх, Kу и 
, 
– поверхностные и объемные коэффициенты
массопередачи, соответственно; V – рабочий объем аппарата (V
= SH, где S – площадь поперечного сечения аппарата, Н –
рабочая высота аппарата).
Выразив рабочий объем аппарата через площадь сечения и рабочую высоту и решив уравнения (31.3) и (31.4) относительно последней, получим
и 
, (31.5)
либо
и 
. (31.6)
Расчет высоты аппарата через число и объем единицы переноса. По методу числа единиц переноса рабочая высота аппарата находится в виде произведения ВЕП на число единиц переноса. Следовательно,
. (31.7)
Аналогично для фазы Фх
. (31.8)
При использовании объема единицы переноса
. (31.9)
или для фазы Фх 
(31.10)
|
Рисунок 31.1 – Схема |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
