МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ. Расчет ведется для противоточной схемы движения рабочих потоков

Расчет абсорбера

Расчет ведется для противоточной схемы движения рабочих потоков.

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:

, кг/с,

где - расход воздуха, м³/с;

- плотность воздуха при рабочих условиях.

Относительная массовая концентрация компонента А в воздухе в начале процесса:

, .

Конечная концентрация поглощаемого компонента в выходящем воздухе:

, .

Минимальный расход поглотительной жидкости (воды):

, кг/с,

где - равновесная концентрация поглощаемого компонента в поглотителе, соответствующая концентрации его в газовой фазе на входе в абсорбер;

- начальная концентрация компонента в поглотителе.

Концентрация определяется из условия равновесия:

.

Действительный расход поглотительной жидкости:

.

Из уравнения материального баланса:

,

определяется содержание поглощаемого компонента в поглотителе на выходе из абсорбера . Затем по найденным точкам на диаграмме строится рабочая линия и равновесная линия по уравнению .

Далее следует рассчитать коэффициенты массоотдачи.

Для абсорберов с неупорядоченной насадкой при пленочном режиме:

для газовой фазы:

.

Критерий Рейнольдса для газовой фазы:

,

где , - соответственно плотность и вязкость газовой среды при рабочих условиях;

- удельная поверхность насадки;

- фиктивная скорость газа в абсорбере.

Скорость газа находится следующим образом. Сначала рассчитывается фиктивная скорость газа в точке захлебывания:

,

здесь - свободный объем насадки;

- плотности газа и жидкости;

- динамический коэффициент вязкости жидкости;

- массовые расходы жидкости и газа;

- для насадки из колец.

Фиктивная скорость газа для абсорберов, работающих в пленочном режиме:

.

Диаметр абсорбера при найденной фиктивной скорости движения газа:

.

Критерий Прандтля:

,

здесь

- коэффициент молекулярной диффузии поглощаемого компонента в газе, м²/с.

, м²/с,

где - абсолютное давление, кгс/см²;

- температура, К;

- мольные объемы газов А и В, определяемые как сумма атомных объемных элементов, входящих в состав газа;

- мольные массы газов А и В.

Коэффициент массоотдачи для газовой фазы:

, м/с,

где - эквивалентный диаметр насадки, м.

Для расчета коэффициента массоотдачи в жидкой фазе в абсорбере с неупорядоченной насадкой при пленочном режиме используется критериальное уравнение:

.

Критерий Рейнольдса:

,

здесь - коэффициент смоченности насадки;

- плотность орошения насадки, м³/(м²с).

,

где - площадь поперечного сечения абсорбера.

Критерий Прандтля:

,

где - коэффициент молекулярной диффузии поглощаемого компонента в жидкости, м²/с.

Коэффициент диффузии в жидкости при 20⁰С определяется по формуле:

,

где - мольные объемы растворенного вещества и растворителя;

- мольные массы растворенного вещества и растворителя;

- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;

- динамический коэффициент вязкости поглотителя, мПа с.

Коэффициент диффузии газа в жидкости при рабочей температуре :

,

в которой температурный коэффициент :

.

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

, м/с,

здесь - приведенная толщина пленки, м.

Коэффициент массопередачи по найденным коэффициентам массоотдачи:

, .

Далее определяется движущая сила процесса.

Средняя движущая сила по газовой фазе:

,

где - движущая сила абсорбции в нижней и верхней частях абсорбера, определяемые по при помощи диаграммы , .

Требуемая поверхность массопередачи для проведения процесса абсорбции:

, м².

Объем слоя насадки, необходимый для создания найденной поверхности:

, м³.

Требуемая высота слоя насадки для проведения процесса:

, м.

Задача 2

Рассчитать непрерывно действующую ректификационную установку (по данным таблиц 3.2 и 3.3) для разделения F кг/ч смеси, содержащей % масс. ЛК. Требуемое содержание ЛК в дистилляте % масс, а в кубовом остатке - % масс. Температура исходной смеси – tн, ⁰С. Давление греющего пара Рабс, МПа.

Таблица 3.2

Таблица 3.3