- •Предисловие
- •Введение
- •1Атмосфера
- •3. Организация санитарной защиты воздушного бассейна
- •3.1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
- •3.2. Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух
- •3.3. Требования при проектировании предприятий
- •3.4. Санитарная защита воздушного бассейна на предприятиях
- •3.5. Обоснование допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу
- •3.5.1. Факторы, влияющие на рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и загрязнение приземного слоя воздуха
- •3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники
- •4. Процессы пылегазоочистных установок и аппараты для пылегазоулавливания
- •4.1. Общие положения
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Интенсивность процессов и аппаратов
- •Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •4.2. Пылеулавливание
- •4.2.1. Параметры процесса пылеулавливания
- •4.2.2 Сухие пылеуловители
- •Принцип работы циклона
- •Основные характеристики цилиндрических циклонов
- •Расчёт циклонов
- •4.2.3. Мокрые пылеуловители
- •Принцип работы скруббера Вентури
- •Принцип работы форсуночного скруббера
- •Скрубберы центробежного типа
- •Принцип работы
- •Принцип действия барботажно-пенных пылеуловителей
- •4.2.4 Электрофильтры
- •Принцип работы двухзонного электрофильтра
- •4.2.5 Фильтры
- •Принцип работы рукавных фильтров
- •Туманоуловители
- •5. Очистка от промышленных газовых выбросов
- •5.1 Общие сведения о массопередаче
- •Равновесие в системе газ - жидкость
- •Фазовое равновесие. Линия равновесия
- •Материальный баланс. Рабочая линия
- •Направление массопередачи
- •Кинетика процесса абсорбции
- •Конвективный перенос
- •Дифференциальное уравнение массообмена в движущейся среде
- •Уравнение массоотдачи
- •Подобие процессов массоотдачи
- •Уравнение массопередачи
- •Зависимость между коэффициентом массопередачи и массоотдачи
- •5.2 Устройство абсорбционных аппаратов
- •5.3 Адсорбционная очистка газов
- •5.3.1Общие сведения
- •Равновесие и скорость адсорбции
- •5.3.2 Промышленные адсорбенты
- •Адсорбционная емкость адсорбентов
- •Пористая структура адсорбентов
- •Конструкция и расчёт адсорбционных установок
- •Расчет адсорбционных установок
- •5.4 Каталитическая очистка
- •5.4.1Общие сведения
- •Конструкции контактных аппаратов
- •Аппараты с взвешенным (кипящим) слоем катализатора
- •6. Тепловые процессы Общие положения
- •6.1 Температурное поле. Температурный градиент. Теплопроводность
- •Закон Фурье
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской стенки
- •Теплопроводность цилиндрической стенки
- •6.2 Тепловое излучение
- •Баланс теплового излучения
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Взаимное излучение двух твердых тел
- •Лучеиспускание газов
- •6.3 Передача тепла конвекцией
- •Тепловое подобие
- •Численные значения коэффициента теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •6.4 Теплопередача Теплопередача при постоянных температурах теплоносителя
- •Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
- •Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке Теплоносителей
- •4.5. Нагревание, охлаждение и конденсация Общие сведения
- •6.4.1 Нагревающие агенты и способы нагревания Нагревание водяным паром
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание перегретой водой
- •Нагревание электрической дугой
- •6.4.2 Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •6.4.3 Конструкции теплообменных аппаратов
- •Расчет концентрации двуокиси серы
- •Пример расчета насадочного абсорбера
- •Пример расчёта теплообменника
- •Пример расчета электрофильтра
- •Методика расчета адсорбера
- •В ориентировочном расчете используется формула
- •4.2.8 Находим время защитного действия адсорбера
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Макаров Володимир Володимирович
Фазовое равновесие. Линия равновесия
Рассмотрим случай поглощения SO2 из смеси с воздухом чистой водой. Ввиду отсутствия равновесия, начальные условия будут следующими: концентрация SO2 = у в фазе Фy (воздух); концентрация SO2 = Х в фазе Фх (вода).
С началом растворения SO2 в воздухе начнется переход части его молекул в обратном направлении со скоростью приблизительно равной концентрации SO2 в Н2О и на границе раздела фаз, с течением времени () скорость перехода (Wп) SO2 в Н2О будет снижаться, а скорость обратного перехода будет возрастать, причем такой двусторонний переход будет продолжаться до тех пор, пока скорости переноса в обоих направлениях не станут равными друг другу. При равенстве скоростей установится динамическое равновесие, при котором не будет происходить видимого перехода вещества из фазы в фазу.
При равновесии достигается определенная зависимость между пре-дельными или равновесными концентрациями распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления, при которых осуществляется процесс массопередачи.
В самом общем виде связь между концентрациями распределяемого вещества в фазах при равновесии выражается зависимостью (рисунок 3.1):
, (3.11)
. (3.12)
Конкретный вид закона равновесного распределения, выражающего зависимости (3.11) и (3.12), различен для разных процессов массопередачи. При низких концентрациях распределяемого вещества в исходном растворе равновесие описывается законом Генри.
Зная линию равновесия для конкретного процесса и рабочие, т.е. рав-новесные концентрации фаз в соответствующих точках, можно определить направление и движущую силу массоотдачи в любой точке аппарата. На основе этих данных может быть рассчитана средняя движущая сила, а по ней – скорость процесса массоотдачи.
а б
Рисунок 3.1 – Диаграммы равновесия:
а – при р = const и t = const; б –при р = const
Материальный баланс. Рабочая линия
В реальных условиях рабочие концентрации распределяемого вещества не равны равновесным и в действующих аппаратах никогда не достигают равновесных значений. Зависимость между рабочими концентрациями распределяемого компонента в фазах у = f (х) изображается линией, которая называется рабочей линией процесса. Вид функции можно получить из решения материального баланса.
Пусть имеется рабочий аппарат, в котором происходит процесс массопереноса ( рисунок 3.2).
Здесь Lн - жидкая фаза, кг/ с схн.(массовая доля распределяемого вещества);
Gн - газовая фаза, кг/ с с ун.(массовая доля распределяемого вещества).
Составим материальный баланс для фаз и компонентов распределяемых в аппарате в целом, следовательно, установим функцию изменения у (распределяемого вещества), т.е. изменение рабочей линии процесса массопередачи.
Материальный баланс по всему веществу определяется как
Gн + Lн = Gк.+ Lк. .
Материальный баланс по распределяемому веществу равен
Gнун. + Lнхн. = Gк. + Lк.хк .
Lн,хн.
Gк, ук
L, х
G, у
Lк, ,хк
Gк, ун
Рисунок 3.2 -Противоточный массообменный аппарат
Для текущего сечения аппарата, начиная с нижнего конца, получаем:
Gн + L = G + Lк. - по всему веществу;
Gн .ун. + L .х = Lк . хк.+ G .у - по распределяемому веществу,
откуда
. (3.13)
Выражение (3.13) представляет собой уравнение рабочей линии, выражающее связь между рабочими концентрациями распределяемого компонента в фазах для произвольного сечения аппарата.
Если принять, что Lк. = L и Gн.= G, то
.
Введем обозначения:
,
тогда у = Ах + В.
Таким образом, рабочая линия представляет собой прямую, которая наклонена к горизонту под углом, тангенс которого равен А, и отсекает на оси ординат отрезок, равный В. Рабочая линия всего аппарата ограничена точками системы координат хн.,ук. и ун.,хк.