Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу, страница 11

Коэффициент массопередачи по газовой фазе K_y, кг/(м²·с):

                                                                                                                                                          (3.35)

где  m – коэффициент в уравнении линии равновесия, определяемый как тангенс угла наклона этой линии к оси абсцисс (равен 0,98 согласно графику, представленном на рисунке 10).

Рассчитаем поверхность массопередачи F, м²:

                                                                                                     (3.36)

Необходимая высота насадки H, м:

                                                                                                       (3.37)

Отношение Н/D_a должно лежать в пределах от 1,5 до 10. В нашем случае Н/D_a = 4,9/1,6 = 3,06, что отвечает указанному условию.

Расстояние от днища абсорбера до низа насадки H₁ принимаем 2 м. Делим всю насадку на 2 яруса, высота каждого из которых составит 2,45 м. Расстояние между ярусами H₂ возьмем 0,3 м. Выбираем расстояние от верха насадки до крышки абсорбера H₃, равным 2 м. Принятие вышеуказанных параметров производили согласно рекомендациям источника [3], стр. 21.

В итоге общая высота абсорбера Н_а, м, составит:

                                                                                                     (3.38)

Гидравлическое сопротивление сухой насадки ΔР_с, Па:

                                                                                                                             (3.39)

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от характеристик насадки и режимов движения потоков.

Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления λ:

                                                                                                                             (3.40)

где  λ_тр – коэффициент гидравлического трения поглотительной жидкости по материалу насадки;

ζ – коэффициент местного сопротивления насадки.

Так как рабочая скорость газа ω_р, равная 1,48 м/с, входит в пределы 0,5 – 2 м/с, принимаем λ_тр = 0,053 согласно источнику [6, стр. 342].

Коэффициент местного сопротивления насадки ζ рассчитаем по формуле:

                                                                                                                             (3.41)

В результате коэффициент гидравлического сопротивления λ будет равен:

Тогда гидравлическое сопротивление сухой насадки ΔР_с, Па, составит:

Гидравлическое сопротивление мокрой (орошаемой) насадки ΔP, Па:

                                                                                                   (3.42)

где  с – коэффициент, зависящий от типа насадки (принимаем для данной насадки с = 173 из Приложения 10 на стр. 123 источника [3]).

В результате рассчитана абсорбционная колонна диаметром 1,6 м и высотой 9,2 м (включая корпус колонны, высоту крышки и днища). Насадочный слой разбит на два яруса высотой 2,45 м. Расстояние между ярусами равно 0,3 м. В качестве распределительного устройства выбираем ороситель типа сегнерова колеса, так как он обеспечивает равномерное распределение жидкости и достаточно низкий брызгоунос.

4 Расчет и подбор вспомогательного оборудования

4.1 Расчет подогревателя

Так как аммиак хорошо растворяется в воде при 20 °С (согласно источнику [1]), подаваемую на абсорбцию газовоздушную смесь необходимо подогреть с 0 до 20 °С. Для этого выбираем пластинчатый подогреватель, расчет которого произведен ниже.

Для подогрева газовой смеси используем насыщенный водяной пар под давлением 0,6 МПа с температурой конденсации t₁ = 158,1 °С. Характеристики конденсата при этой температуре:

– плотность конденсата ρ₁ = 908 кг/м³;

– динамическая вязкость конденсата μ₁ = 0,000177 Па·с;

– теплопроводность водяного пара λ₁ = 0,683 Вт/(м·К);

– удельная теплота конденсации водяного пара r₁ = 2095000 Дж/кг;

– критерий Прандтля для водяного пара Pr₁ = 1,11.

Рассчитаем плотность аммиака ρ₂, кг/м³, при 10 °С: