Курсовой ПАХТ. 1. Расчёт Геометрические размеры массообменного аппарата определяются, в основном, поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.

• Название: 1. Расчёт Геометрические размеры массообменного аппарата определяются, в основном, поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
• Дата: 07.05.2022
• Размер: 142.71 Kb.
• Имя файла: Курсовой ПАХТ.docx
• Тип: Документы; #516460
• страница: 1 из 3

1. Расчёт

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

Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи

; (1)

где

и – коэффициенты массопередачи, соответственно, по жидкой и газовой фазам, ;

и -средние движущие силы;

– масса поглощаемого вещества (аммиака), ;

1.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя

Массу аммиака, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, находят из уравнения материального баланса

; (2)

где

и – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, ;

и – начальная и конечная концентрация аммиака в поглотителе воде, ;

и – начальная и конечная концентрация аммиака в газе, ;

Найдем начальную концентрацию аммиака в газе, для этого переведем объемные доли в относительные массовые концентрации (доли) [2._таб. 6.1 и 6.2_ст. 282-283], тогда

; (3)

где

и – мольные массы компонентов в смеси, соответственно аммиака и воздуха [2];

-объемная доля аммиака в смеси на входе в абсорбер [по заданию];

Подставив данные в формулу (3.1), находим

;

Найдем конечную концентрацию аммиака в газе, для этого переведем объемные доли в относительные массовые концентрации (доли)[2], тогда

; (4)

где

и – мольные массы компонентов в смеси, соответственно аммиака и воздуха[2];

-объемная доля аммиака в смеси на выходе из абсорбера [по заданию];

Подставив данные в формулу (4), находим

;

Определим расход инертной части газа по формуле

; (5)

где

– объемный расход аммиачно-воздушной смеси [по заданию];

– плотность смеси, ;

Плотность смеси определяется по формуле

; (6)

где

-объемная доля аммиака в смеси на входе в абсорбер [по заданию];

и плотности, соответственно, аммиака и воздуха, ;

Плотности аммиака и воздуха находим по формуле

; (7)

где

– температура при нормальных условиях;

– давление в абсорбере [по заданию];

– температура газа перед абсорбером [по заданию];

– давление при нормальных условиях;

– плотность газа при нормальных условиях,

, [2];

; (7)
; (8)

Подставим найденные значения в формулу (5)

;

Подставим данные в формулу (4) найдем расход инертной части газа

;

Подставим данные в формулу (2) найдем массу поглощаемого вещества (аммиака)

;

Фактический расход абсорбента больше минимального и определяется из соотношения

; (9)

где

– коэффициент избытка поглотителя, [по заданию];

-Минимальный расход абсорбента, ;

Минимальный расход абсорбента, определяется из уравнения материального баланса по формуле

; (10)

где

-начальная концентрация аммиака в поглотителе, воде [по заданию];

- масса поглощаемого вещества (аммиака);

равновесная конечная массовая концентрация аммиака в поглотителе (воде), находится по графику [приложение А];

;

Подставим данные в формулу (9) получим

;

Конечная концентрация аммиака в поглотителе равна

; (11)

где

- масса поглощаемого вещества (аммиака);

-фактический расход абсорбента;

Соотношение фаз или удельный расход поглотителя составит

; (10)

где

-фактический расход абсорбента;

-расход инертной части газа;

;

1.2 Движущая сила массопередачи и число единиц переноса

Средняя движущая сила рассчитывается по формуле

; (11)

где

и – большая и меньшая движущие силы на входе и на выходе абсорбера, ;

; ; (12)

где

и -начальная и конечная массовая концентрация аммиака (воздухе)[по заданию];

и -равновесная начальная и конечная массовая концентрация аммиака (воздухе), находится по графику[приложение А];

Отсюда

;

;

Подставляя данные в формулу (11), получим

;

Число единиц переноса по графику [приложение А].Аналитически, число единиц переноса определяется по формуле

; (13)

Принимаем ;
1.3 Коэффициент массопередачи

Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений

; (14)

где

и – коэффициенты массотдачи соответственно в жидкой и газовой фазах, ;

– коэффициент распределения, ;
.4 Скорость газа и диаметр абсорбера

Диаметр абсорбционной колонны D (в м)рассчитывают по уравнению расхода для газового потока

; (15)

где

– объемный расход аммиачно-воздушной смеси [по заданию];

- скорость газа, отнесенного к полному поперечному сечению колонны (фиктивная), ;

Скорость газа находят следующим путем. Сначала рассчитывают фиктивную скорость газа w₃ в точке захлебывания по уравнению (при )

; (16)
где

-удельная поверхность насадки [2];

- ускорение свободного падения;

-свободный объем насадки [2];

- плотность газовой смеси при [2];

-плотность жидкой смеси при [2];

- динамический коэффициент вязкости жидкости, [2];

-фактический расход абсорбента;

-расход инертной части газа;

для насадки из колец или спиралей [1];

Отсюда скорость газа

; (16.1)

Определяем рабочую скорость газа (фиктивную), принимая для насадочных абсорберов

; (17)

Подставляем данные в формулу (14)

;

Выбираем стандартный диаметр абсорбционной колонны, .

Пересчитаем скорость с учетом выбранного диаметра

;

;

1.5 Плотность орошения и активная поверхность насадки

Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывается по формуле

; (18)

где

– плотность воды при [2];

– площадь поперечного сечения абсорбера, ;

Площадь поперечного сечения абсорбера рассчитывается по формуле

; (19)

где

-диаметр абсорбционной колонны;

Подставляя данные в формулу (19), получим

;

Подставляя полученные данные в формулу (18), получим

;

Для насадочных абсорберов минимальную эффективную плотность орошения находят по соотношению

; (20)

где

-удельная поверхность насадки [1];

– эффективная линейная плотность орошения [1];

Подставляя данные в формулу (20), получим

;

Коэффициент смачиваемости насадки для колей Рашига при заполнении колонны в навал можно определить из следующего эмпирического уравнения

; (21)

где

-плотность орошения;

-коэффициент распределения, ;

– плотность воды при [2];

- диаметр насадки[по заданию];

-поверхностное натяжение воды при [2];

коэффициент распределения, который находится по формуле

; (22)

Подставляя данные в формулу (21), получим

;

Доля активной поверхности насадки может быть найдена по формуле

; (22)

где

и – коэффициенты, зависящие от типа насадки, и [3];

-плотность орошения;

-удельная поверхность насадки [1];

;