Расчет тарельчатого абсорбера. Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя. Расчёт коэффициентов массоотдачи

Страницы работы

Фрагмент текста работы

расход, а также часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и ее регенерацией. По заданию L в a =        раз больше минимального Lmin. В этом случае конечную концентрацию Хк определяют из уравнения материального баланса, используя данные по равновесию [1]:

М = G (YH -YK) = aLmin (XK - XH).

;       Lmin =

L = a Lmin;   L = где a - коэффициент избытка поглотителя; V0 – расход газовой фазы (дано), м3/с.

X*к = Yн/m;

m - коэффициент распределения m=Е/P, где Е - коэффициент Генри при температуре в абсорбере, мм.рт.ст. P - давление газовой смеси в абсорбере, Па (примем Р =    Па). X*к =                                      кмоль/кмоль.

Xк = Xк*/a;

Xк =                                кмоль/кмоль.

Переведём концентрации из молярных в массовые:

Yн =                                                          кг/кг;

Yк =                                                          кг/кг;

Xн =                                                          кг/кг;

Xк =                                                          кг/кг;

Расход инертной части газа [2]:

G = V0 (1-yоб) (r0y – yн);

Где yоб – обьёмная доля                         в газе; (yн =             кг/м3.

yоб =                                                                 м33.

G =                                                                   кг/с.

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту [1]:

M = G (YH -YK)

М =                                                                  кг/с

Расход поглотителя равен:

L = M / (X*к - XH);

L =                                                                   кг/с

Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя, составит [1]:

l = L/G; l =                                  кг/кг -  движущая сила массопередачи.

Движущая сила может быть выражена в единицах концентраций как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы [1]:

D Yср =  (DYб -  DYм) / ln (DYб /  DYм);

где DYб и DYм - большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кг газа /кг воздуха..

DYб = Yн – Yн*; DYм = Yк – Yк*;

где Yн* и Yк* - концентрации газа в воздухе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе (поглотителе) на входе в абсорбер и на выходе из него.

DYб =                                                                                      кг газа /кг воздуха;

DYM =                                                                                      кг газа /кг воздуха;

DYcp =                                                                                    кг газа /кг воздуха.

Скорость газа и диаметр абсорбера.

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлёбывание насадрчных абсорберов, можно рассчитать по уравнению [2]:

где wпр - предельная фиктивная скорость газа газа, м/с,

mx, mв -вязкость соответственно поглотителя при температуре в абсорбере и воды при 20  С Па с; А и В-коэффициенты, зависящие от типа, насадки; e-свободный объем насадки, м33; а-удельная поверхность насадки, м23.

Берем регулярную насадку – е =                 м33; a =                   м23; dэ =            м.

wпр =                 м/с.

Плотности газовой и жидкой фазы берутся при условиях абсорбции [1]:

rв = 29T0P/22.4P0T =

rг = 29T0P/22.4P0T =

rсм = rвn + rгn =                                                            кг/м3.

Рабочую скорость wд принимают равной 0,3-0,5 от предельной фиктивной скорости.

wд = 0,4 wпр =                                                      м/с.

Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода [2]:

где V-объемный расход газа при условиях в абсорбере, м3/с;

d =

Принимаем стандартный диаметр обечайки  абсорбера d =        м.

При  этом действительная скорость газа в колонне [2]:

w =  wд (d/dст) =                                      м/с.                                           

Плотность орошения и активная поверхность насадки

Плотность орошения рассчитывают по формуле [2]:

U = L / rx S;

Где S – площадь поперечного сечения абсорбера, м2.

U =

Минимальная эффективная плотность орошения для насадочных абсорберов [2]:

Umin = a qэф;

Где qэф – эффективная линейная скорость орошения, м2/с.

(Для колец Рашига 75мм и хордовых насадок qэф = 0.033*10-3 м2/с, для остальных qэф = 0.022*10-3 м2/с).

При U > 0.003 м32сек ya = 1 [3];

При U > Umin y = 1 [3].

ya = 3600*U / (a (p + 3600qU))

для хордовых насадок ya = 3600*U / (a (0.0078 + 3600*0.0146 U))

где p и q – коэффициенты.

Расчёт коэффициентов массоотдачи.

Для регулярных насадок коэффициент массоотдачи в газовой фазе by [2]:

Nuy` = 0.167 Rey0.74 Pr`y 0.33(l/dэ)-0.47;

Где Nuy` = by dэ/Dy – диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы.

by = 0.167(Dy/dэ) Rey0.74 Pr`y 0.33(l/dэ)-0.47;

где Dy – средний коэффициент диффузии                              в газовой фазе,  м2/с; Rey = wdэry/(emy) – критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке;

Pry` = my/(ryDy) – диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы; my – вязкость газовой фазы, Па с; l – высота элемента насадки, м.

Rey =

Pry` =

by =                                                                                                                     м/с.

Выразим by` в выбранной для расчёта размерности:

by` = by (ry – yср) =                                                                             кг / (м2 с).

Для регулярных насадок коэффициент массоотдачи в жидкой фазе bx [2]:

Nux` = 0.0021 Rex0.75 Pr`x0.5;

Где Nuy` = bx dпр/Dx – диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы.

bx = 0.0021(Dx/dпр) Rex0.75 Pr`x0.5;

где Dx – средний коэффициент диффузии                                в газовой фазе,  м2/с; Rex = 4Urx/(amx) – критерий Рейнольдса для жидкой фазы в насадке;

Pry` = mx / (rxDx) – диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы; mx – вязкость жидкой фазы, Па с; dпр = (mx2/(rx2g))1/3 – приведенная толщина стекающей плёнки жидкости по насадке, м.

Dx =                                                                            м2/с;

dпр =                                                                            м;

Rex =

Prx` =

bx =                                                                                                                     м/с.

Выразим bx` в выбранной для расчёта размерности:

bx` = bx (rx – cxср) =                                                                             кг / (м2 с).

Коэффициент массопередачи в газовой фазе [1]:

Кy = 1/(1/ by` + m/ bx`);

Где by` и bx` - коэффициенты массоотдачи соответственно в газовой

Похожие материалы

Информация о работе