Лабораторная работа 3 определение коэффициента массопередачи в процессе абсорбции

• Название: Лабораторная работа 3 определение коэффициента массопередачи в процессе абсорбции
• Дата: 21.06.2018
• Размер: 223.41 Kb.
• Имя файла: 3_l_r__adsorbtsia.docx
• Тип: Лабораторная работа; #47592

Лабораторная работа №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МАССОПЕРЕДАЧИ В ПРОЦЕССЕ АБСОРБЦИИ
Цель работы: практическое ознакомление с работой абсорбера и определение коэффициента абсорбции, отнесённого к единице поверхности насадки.
1 – скруббер; 2 – фонарь; 3, 8, 13 – вентили; 4 – брызгоуловитель; 5 – дифманометр; 6 – насос; 7, 10 – ротаметры; 9, 15 – штуцера; 11 – реометр; 12 – баллон; 14 – воздуходувка; 16 – кнопка пускателя; 17 – пускатель
Рисунок 3.1 – Схема установки


Массовый расход воздуха:

,

где V_возд – объемный расход воздуха, м³/с;

ρ_возд – плотность воздуха при температуре опыта, кг/м³.

ρ_возд = 1,19

G₁ =

G₂ =

G₃ =

Массовый расход жидкого поглотителя:

L = V_ж ⋅ ρ_ж

где V_ж – объёмный расход жидкости, м³/с;

ρ_ж – плотность воды при температуре опыта, кг/м³

L =

Относительная массовая доля аммиака в воде:

– в низу абсорбера ,

где V_HCl – объём раствора HCl, пошедший на титрование, мл;

N_HCl – нормальность раствора HCl.

₁ = = 0,00263

₂ = = 0,00357

₃ = = 0,00393

- в верху абсорбера ,

₁ = = 0,00235

₂ = = 0,00235

₃ = = 0,00236
Относительная массовая доля аммиака в воздухе:

– в низу абсорбера , где - массовая доля аммиака

₁ =

₂ =

₃ =

- в верху абсорбера

где G и L – массовые расходы газа и жидкого поглотителя, кг/с

₁ =

₂ =

₃ =

Масса аммиака, абсорбированного в единицу времени:



М₁ = 0,00000779

М₂ = 0,0000338

М₃ = 0,0000436

Степень поглощения аммиака:

,

η₁ =

η₂ =

η₃ =

Константа Генри рассчитывается по формуле



где Т температура раствора, К.

К = 24 °С + 273 К = 297 К

ψ = = 99224,63

Равновесное парциальное давление аммиака:

– внизу абсорбера ,

₁ = 99224,63 0,00263 = 260,96

₂ = 99224,63 0,00357 = 354,23

₃ = 99224,63 0,00393 = 389,95

– вверху абсорбера ,

₁ = 99224,63 0,00235 = 233,177

₂ = 99224,63 0,00235 = 233,177

₃ = 99224,63 0,00236 = 234,170
Общее давление в абсорбере:

,

ΔP – сопротивление насадки, Па; Р_атм – атмосферное давление, Па

ΔP₁ = 19,61 ΔP₂ = 39,22 ΔP₃ = 112,77 ΔP_атм = 753 133,3 = 100374,9

П₁ =

П₂ =

П₃ =

Равновесная массовая концентрация аммиака в воздухе:

– внизу абсорбера ,

₁ = 0,001527

₂ = 0,002075

₃ = 0,002284

– вверху абсорбера ,

₁ = 0,001364

₂ = 0,001364

₃ = 0,001526

Движущая сила процесса абсорбции:

,

₁ =

₂ =

₃ =

,

₁ =

₂ =

₃ =

,

₁ =

₂ =

₃ =
Поверхность массопередачи:

,

где Д – диаметр абсорбера, м;

Н – высота слоя насадки, м;

σ - удельная поверхность насадки, м²/м³ (σ = 330 м²/м³).

F = 0,785 0,106² 1,2 330 = 3,49 м²
Коэффициент массопередачи: ,

=

=

=

Скорость воздуха (на полное сечение колонны): ,

w₁ =

w₂ =

w₃ =

Рисунок 3.2 – Зависимость коэффициента массопередачи от объемного расхода воздуха
Выводы: в результате лабораторной работы мы практически ознакомились с работой абсорбера и определили коэффициент абсорбции, отнесённый к единице поверхности насадки.

Наименование и размерность величин	Опыт
	1	2	3
Объемный расход воздуха, м3/с	0,00161	0,00272	0,00411
Массовый расход воздуха, кг/с	0,00191	0,00323	0,00489
Относительная массовая доля аммиака в воздухе, кг аммиака/кг воздуха:
– в низу абсорбера	0,0101	0,0101	0,0101
– в верху абсорбера	0,00602	-0,000388	0,00118
Масса аммиака, абсорбированного в единицу времени, кг/с	0,00000779	0,0000338	0,0000436
Степень поглощения аммиака	0,403	1,038	0,883
Объемный расход воды, м3/с	0,0000278	0,0000278	0,0000278
Массовый расход воды, кг/с	0,0278	0,0278	0,0278
Относительная массовая доля аммиака в воде, кг NH3/кг воды:
– в низу абсорбера	0,00263	0,00357	0,00393
– в верху абсорбера	0,00235	0,00235	0,00236
Константа Генри	99224,63
Равновесное парциальное давление аммиака, Па:
– в низу абсорбера	260,96	354,23	389,95
– в верху абсорбера	233,177	233,177	234,170
Общее давление в абсорбере, Па	100384,705	100394,51	100431,285
Равновесная массовая концентрация аммиака в воздухе, кг NH3/кг воздуха:
– в низу абсорбера	0,001527	0,002075	0,002284
– в верху абсорбера	0,001364	0,001364	0,001526
Движущая сила процесса абсорбции, кг NH3/кг воздуха:
– ΔYH	0,008573	0,008025	0,007816
– ΔYB	0,004656	-0,001752	-0,000346
– ΔYср	0,00655
Поверхность массопередачи, м2	3,49
Коэффициент массопередачи, кг NH3/(м2·с·кг NH3/кг воздуха)
Скорость воздуха (на полное сечение колонны), м/с	0,18253	0,30838	0,46597
Плотность орошения насадки водой, м3/м2·с
Результаты титрования: объем раствора NHCl = 0.1, пошедший на титрование, мл
– в низу абсорбера	13,8	13,8	13,9
– в верху абсорбера	15,5	21	23,1