Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу, страница 10

Re_г – критерий Рейнольдса для газовой фазы;

Pr_г – диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;

h – высота элемента насадки, м (для заданной насадки равная 0,05 м).

Коэффициент диффузии аммиака в газовой фазе D_г, м²/с:

                                                                                                      (3.22)

где  D_г⁰ – коэффициент диффузии аммиака в газовой фазе при нормальных условиях, м²/с (равен 17·10^-6 м²/с согласно Приложению 7 на стр. 121 источника [3]). 

Критерий Рейнольдса для газовой фазы  Re_г:

                                                                                (3.23)

где  μ_г – динамическая вязкость газа при 20 °С, Па·с (равна 1,9·10^-5 Па·с согласно источнику [4]).

Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы Pr_г:

                                                                                                     (3.24)

Тогда коэффициент массоотдачи по газовой фазе β_y, м/с, составит:

Найдем коэффициент массоотдачи в жидкой фазе β_x, м/с:

                                                                                                                             (3.25)

где  Re_ж – критерий Рейнольдса для жидкой фазы;

Pr_ж – диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы;

D_ж – коэффициент диффузии аммиака в жидкой фазе, м²/с;

δ – «приведенная толщина» жидкой пленки, м.

Критерий Рейнольдса для жидкой фазы Re_ж:

                                                                                                                             (3.26)

Коэффициент диффузии аммиака в жидкой фазе D_ж, м²/с:

                                                                                                       (3.27)

где  А₁, В₁ – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя (для заданного случая А₁ = 1,0 и В₁ = 4,7 согласно Приложению 12 на стр. 126 источника [3]);

ν_А, ν_В – атомные объемы аммиака и воды, см³/атом (ν_А = 26,7 см³/атом и ν_В = 14,8 см³/атом согласно Приложению 8 на стр. 122 источника [3]).

Диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы Pr_ж:

                                                                                                      (3.28)

«Приведенная толщина» жидкой пленки δ, м:

                                                                                                                             (3.29)

Тогда коэффициент массоотдачи в жидкой фазе β_x, м/с, составит:

Для определения средней движущей силы массопередачи предварительно строим рабочую линию и линию равновесия. По графику находим равновесные массовые концентрации аммиака в газовой фазе, соответствующие  массовым концентрациям в жидкой фазе на входе в абсорбер и на выходе из него: Y_Xн^* = 0,0009 кг NH₃/кг воздуха; Y_Xк^* = 0,0185 кг NH₃/кг воздуха.  График представлен на рисунке 10.

Рисунок 10 – Зависимость между содержанием аммиака в воздухе Y, кг NH₃/кг воздуха, и в воде X, кг NH₃/кг воды, при 20 °С

Большая движущая сила на входе потоков в абсорбер ΔY_б, кг NH₃/кг воздуха:

                                                                                                  (3.30)

Меньшая движущая сила на выходе потоков из абсорбера ΔY_м, кг NH₃/кг воздуха:

                                                                                                (3.31)

Тогда средняя движущая сила массопередачи составит ΔY_ср, кг NH₃/кг воздуха:

                                                                                                      (3.32)

Выразим коэффициент массоотдачи по газовой фазе β_y в единицах кг/(м²·с) (перевод размерности производим согласно источнику [5, стр. 199]):

                                                                                                                             (3.33)

Выразим коэффициент массоотдачи β_x в жидкой фазе в единицах кг/(м²·с) (перевод размерности производим согласно источнику 5, стр.200]):

                                                                                                       (3.34)