Процессы и аппараты химической технологии icon

Процессы и аппараты химической технологии


4 чел. помогло.
Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» для специальности 17...
Рабочая программа дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» для специальности 17...
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии...
Программа учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» Направление подготовки...
Рабочая программа по дисциплине "Основные процессы и аппараты химической технологии" для...
Рабочая программа дисциплины «Специальное оборудование» для специальности 240801 «Машины и...
Образовательный стандарт специальность: 170500 [240801] «Машины и аппараты химических...
Образовательный стандарт специальность: 170500 «Машины и аппараты химических производств»...
Образовательная программа 240802 «Основные процессы химических производств и химическая...
Программа курса «Процессы и аппараты химической технологии»...
Лекция Автор Титов А. А. Предмет и задачи курса «Процессы и аппараты химической технологии»...
Образовательная программа: Специальность: 170500 Машины и аппараты химических производств...



Загрузка...
страницы: 1   2   3   4   5   6
вернуться в начало
скачать

^ Пример расчета задач 31-40.


Рассчитать высоту насадки H насадочного абсорбера для поглощения абсорбтива водой из воздуха при t = 20˚C и Р = 760 мм. рт. ст. от ун =1,0 (моль.%) до ук =0,01 (моль.%). Расход инертной части газовой смеси при нормальных условиях . Начальная концентрация абсорбтива в воде Хн = 0. Принять расход воды L = 1,5·Lmin; рабочую скорость газа в аппарате равной 80 % от скорости захлебывания.

В рассматриваемом примере в качестве насадки используются кольца Палля (стальные неупорядоченные). Возьмем наиболее используемые кольца Палля с размером . Насадка из таких колец имеет следующие характеристики: =235 м23; =0,9 м33; dэ=0,015м. Доля активной поверхности насадки φ = 0,95.

Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.

Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи :

, (3.1)

где: М – количество вещества, переходящее из газовой смеси в жидкую фазу в единицу времени, или нагрузка аппарата, кг/с; , - коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазам, кг/(м2с); - средняя движущая сила процесса абсорбции по жидкой и газовой фазам соответственно, кг/кг.

^ Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя.

Обозначим: А- абсорбтив, В – инертный газ, С – абсорбент. - начальная относительная массовая концентрация абсорбтива в газовой фазе; - конечная относительная массовая концентрация абсорбтива в газовой фазе; - начальная относительная массовая концентрация абсорбтива в жидкой фазе; - конечная относительная массовая концентрация абсорбтива в жидкой фазе.

Массу переходящих из газовой смеси в поглотитель этанола М можно найти из уравнения материального баланса

, (3.2)

где ,- расходы, соответственно, чистого поглотителя (воды) и инертной части газа (воздуха), кг/с; - начальная и конечная относительные массовые концентрации этанола в воде, кг этанола/кг воды; - начальная и конечная относительные массовые концентрации этанола в воздухе, кг этанола/кг воздуха.

Пересчитаем мольные концентрации в относительные массовые концентрации по формуле:

, (3.3)

где y - концентрация, выраженная в мольных процентах; мольные массы абсорбтива и инертного газа)

; ;





Исходная концентрация этанола в воде .

Уравнение равновесной линии в относительных массовых концентрациях:

, (3.4)

где - коэффициент распределения ;

, (3.5)

- для смеси этанол-вода.



Определим Lmin - минимальный расход абсорбента из уравнения :

. (3.6)

где - массовый расход инертного газа (воздуха):

, (3.7)

- плотность инертного газа (воздуха) при условиях в абсорбере; - объемный расход инертного газа (воздуха) при условиях в абсорбере:

( t = 200С ; Р = 760 мм.рт.ст = 0,1МПа).

Приведем объемный расход воздуха к условиям в абсорбере :

(3.8)

где - объемный расход воздуха, м3/с; (по заданию); ;

Пересчитаем плотность инертного газа (воздуха) на условия в абсорбере:

, (3.9)

где - плотность воздуха при нормальных условиях (00С, 760 мм.рт.ст =0,1МПа); - температура в абсорбере ,0С, - нормальное давление (760 мм рт. ст.=0,1 МПа); - давление в абсорбере, МПа; 1.293 кг/м3- плотность воздуха при нормальных условиях /7/; ; ; ; ;



Определим массовый расход воздуха по формуле (3.7):



Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту в соответствии с (3.2)

.

Определим .

Определим - минимальный расход абсорбента из уравнения





Рис.46. Равновесная (1) и рабочая (2) линии процесса абсорбции;

АС- рабочая линия при .

Расход абсорбента (воды) принимаем из условия /28/: .

Конечную относительную массовую концентрацию определяем из уравнения материального баланса:

, (3.10)

Откуда конечная концентрация :

, (3.11)

где - относительная массовая концентрация этанола в жидкой фазе (воде), равновесная с концентрацией этанола в газе; - начальная относительная массовая концентрация этанола в воде;

Соотношение расходов фаз или удельный расход поглотителя равен:



^ Расчет движущей силы процесса. В насадочных абсорберах жидкая и газовая фаза движутся противотоком. Движущую силу процесса определяем по уравнению /28/:

, (3.12)

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

Значение найдем по уравнению равновесной линии:



Движущая сила абсорбции внизу колонны:



Движущая сила наверху колонны:



Средняя движущая сила процесса абсорбции:



Расчет скорости газа и диаметра абсорбера. Определим скорость в точке захлебывания или предельную скорость газа в насадочном абсорбере:

, (3.13)

где - скорость газа в точке захлебывания, м/с; - удельная поверхность насадки, м23; - доля свободного объема, м33; - плотность газа и жидкости соответственно, кг/м3; - вязкость жидкости, мПа.с; - коэффициенты, зависящие от типа насадки; - расход жидкости и газа соответственно, кг/с.

В рассматриваемом примере в качестве насадки используются кольца Палля (стальные неупорядоченные).

Возьмем наиболее используемые кольца Палля с размером . Насадка из таких колец имеет следующие характеристики: =235 м23; =0,9 м33; dэ=0,015м.

=1,205 кг/м3; =998 кг/м3 ; =1,0 мПа·с; А=0,022; В=1,75 /7/.



Откуда м/с.

Рабочая скорость газа в насадочном абсорбере: .м/с.

Диаметр абсорбера находим по уравнению объемного расхода:

м. , (3.14)

где - объемный расход воздуха при условиях в абсорбере, м3/с.

Принимаем стандартный диаметр абсорбера 1,8 м

^ Расчет коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи. Коэффициент массопередачи Кy находим по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений.:

, (3.15)

где и - коэффициенты массоотдачи в жидкой и газовой фазах соответственно, кг/м2.с; - коэффициент распределения.

Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи определим из уравнения:

, (3.16)

где - диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы; - критерий Рейнольдса для газовой фазы; - диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы.

Тогда, учитывая, что , находим :

, (3.17)

где - коэффициент диффузии этанола в газовой фазе (воздухе), м2/сек; - эквивалентный диаметр насадки, м; - критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке; - диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы.

Определим критерий Рейнольдса :

, (3.18)

Приведем к условиям в абсорбере:

.

Определим критерий Прандтля:

(3.19)

Для этого приведем к условиям в абсорбере:

, (3.20)

где - коэффициент диффузии этанола в газовой фазе при 00С, м2/с;



Определим критерий Прандтля:



Определим коэффициент массоотдачи в газовой фазе по формуле (3.17):



Выразим в выбранной для расчета размерности:



Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе определим из уравнения :

, (3.21)

где - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы; - критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости; - диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы.

Учитывая, что , находим :

, (3.22)

где - коэффициент диффузии этанола в жидкой фазе (воде), м2/сек; - приведенная толщина стекающей пленки жидкости, м; - критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости; - диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы.

Определим критерий Рейнольдса:

, (3.23)

где - плотность орошения, м/с; - плотность жидкости, кг/м3; - удельная поверхность насадки, м23; - вязкость жидкости, Па.с.

Плотность орошения найдем по формуле :

, (3.24)

где - массовый расход поглотителя (воды), кг/с; - плотность жидкости, кг/м3; - площадь поперечного сечения абсорбера, м2.

,

.



Приведенную толщину стекающей пленки жидкости определим по формуле :

(3.25)

.

Критерий Прандтля определим по формуле:

, (3.26)

Коэффициент диффузии этанола в воде определим по формуле:

, (3.27)

где - параметр, учитывающий ассоциацию молекул растворителя; / /; - молекулярная масса растворителя (воды); - температура процесса абсорбции, К; - вязкость воды, мПа.с; - молекулярный объем этанола.

;

.

Определим критерий Прандтля по формуле (3.26):

.

Определим критерий массоотдачи в жидкой фазе по формуле (3.22):

.

Выразим в выбранной для расчета размерности:

.

Найдем коэффициент массопередачи по газовой фазе по формуле (3.15):



^ Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера. В соответствии с основным уравнением массопередачи поверхность массопередачи в абсорбере можно определить по формуле:

, (3.28)

где - производительность абсорбера по поглощаемому компоненту, кг/с; - коэффициент массопередачи по газовой фазе, кг/м2.с; - средняя движущая сила процесса абсорбции, кг /кг.



Высоту насадки, требуемую для создания этой поверхности массопередачи, рассчитаем по формуле :

Определим высоту слоя насадки

,

где - удельная поверхность насадки, - площадь поперечного сечения колонны.

,





Скачать 0,84 Mb.
оставить комментарий
страница6/6
Дата30.09.2011
Размер0,84 Mb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   2   3   4   5   6
плохо
  1
отлично
  6
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх