- •1. Технологічний розрахунок……………………………………….26
- •І. Розрахунок насадочного абсорбера Завдання на курсове проектування
- •1.Технологічний розрахунок
- •1.1.Визначення маси речовини, що поглинається і витрати поглинача
- •1.2.Побудова робочої лінії процесу абсорбції і розрахунок рушійної сили
- •1.3.Розрахунок швидкості газу і діаметра абсорбера
- •1.4 Визначення цільності зрошення та активної поверхні насадки
- •1.5.Визначення коефіцієнтів масовіддачі
- •1.6. Визначення коефіцієнта масо передачі, поверхні масо передачі і висоти абсорбера
- •2. Гідравлічний розрахунок
- •3. Механічний розрахунок
- •3.1. Вибір конструкційних матеріалів.
- •3.2. Розрахунок корпуса абсорбера (обичайки)
- •3.3. Розрахунок днища і кришки абсорбера
- •3.4. Розрахунок опорної частини абсорбера
- •4.Підбор допоміжного устаткування
- •4.1. Розрахунок діаметра трубопроводу і вибір сполучних фланців.
- •4.2. Підбор ємності для збору поглинача.
- •Іі.Розрахунок тарілчастого абсорбера Завдання на курсове проектування
- •1.Технологічний розрахунок
- •1.1.Визначення маси речовини, що поглинається і витрати поглинача
- •1.2. Побудова робочої лінії процесу абсорбції і розрахунок рушійної сили
- •1.3. Розрахунок швидкості газу і діаметра абсорбера
- •1.4. Розрахунок коефіцієнтів масовіддачі і масопередачі
- •1.5. Розрахунок тарілок і загальної висоти абсорбера
- •1.6. Розрахунок гідравлічного опору абсорбера
- •2. Механічний розрахунок абсорбера
- •2.1. Розрахунок товщини стінки корпуса (обичайки) абсорбера
- •2.2. Розрахунок днища і кришки абсорбера
- •2.3. Розрахунок опорної частини абсорбера
- •3. Підбор допоміжного устаткування
- •III. Теорія і розрахунок порожнистого форсуночного абсорбера
- •1. Загальні вимоги до ведення масообмінних процесів і використання абсорбційній апаратури
- •2. Гідравліка розпилювальних абсорберів
- •3. Загальна схема розрахунку форсуночних абсорберів
- •3.1. Конструктивний і технологічний розрахунки абсорбера
- •3.2.Конструктивний і технологічний розрахунки форсунок.
- •3.3. Розрахунок
- •4.Приклад розрахунку порожнистого форсуночного абсорбера
- •4.1.Конструктивний і технологічний розрахунки
- •4.2. Розрахунок форсунок
- •4.3. Гідравлічний розрахунок
- •5. Теорія і розрахунок швидкісного абсорбера
- •Список літератури
1.2. Побудова робочої лінії процесу абсорбції і розрахунок рушійної сили
Рівняння матеріального процесу виражаємо у виді:
(2.10)
Перетворимо (2.9), підставляючи знайдені значення витрат води і концентрацій SO2 у газі і рідині:
Одержуємо рівняння робочої лінії:
чи (2.11)
Задаючи перемінної різні значення, обчислюємо х.
Таблиця 2.1
, кмоль/кмоль |
0,8 |
1,0 |
3,0 |
5,0 |
7,0 |
9,0 |
, кмоль/кмоль |
-0,197 |
0,453 |
6,953 |
13,453 |
19,953 |
26,453 |
На підставі приведених даних будуємо робочу лінію процесу абсорбції (див. рис. 2.1.). Використовуючи рівняння робочої лінії і рис. 2.1 знаходимо різниці концентрацій SO2 у потоках на вході в абсорбер і на виході з нього:
( - знайдемо з рівняння робочої лінії при .
Розраховуємо рушійну силу процесу (2):
; (2.12)
= 0,0123 кмоль/кмоль.
1.3. Розрахунок швидкості газу і діаметра абсорбера
Розрахунок гранично припустимої швидкості газу в колоні з ковпачковими тарілками робиться по формулі (3):
, (2.13)
де dк – діаметр ковпачка, м;
ρх, ρy – щільність відповідно води і газу в робочих умовах, кг/м3;
hк – відстань від верхнього ковпачка до тарілки, розташованої вище, м.
Задаємося стандартними діаметрами і значенням hк (4): dк = 80мм; Н1 = 55мм; t=110мм; l=20мм; hк = 245мм.
Приводимо щільність газу до робочих умов в абсорбері:
. (2.14)
де ρоу – щільність газу при нормальних умовах, кг/м3.
Одержуємо:
= 1,206 кг/м3.
Щільність води при 20 0С ρх = 998 кг/м3.
Підставивши числові значення в (2.13), одержимо:
По рекомендаціях (4), робоча швидкість газу в абсорбері з ковпачковими тарілками:
w' = 0,9∙wгр; (2.15)
w' = 0,9∙1,189 = 1,07 м/с
З рівняння витрати знаходимо розрахунковий діаметр абсорбера:
. (2.16)
Одержимо:
= 3,57м.
Вибираємо стандартний діаметр обичайки абсорбера d= 3,6м (6).
При цьому дійсна робоча швидкість газу в колоні:
w = (2.17)
де d, d' – відповідно обраний (стандартний) і розрахунковий діаметр абсорбера, м.
Одержимо:
w = = 1,052 м/с
1.4. Розрахунок коефіцієнтів масовіддачі і масопередачі
Коефіцієнти масовіддачі розраховуємо за методикою, викладеною в (4), з урахуванням гідродинаміки газорідкісного шару на тарілці. Для цього спочатку розраховуємо висоту світлого шару рідини (води) на тарілці:
, (2.18)
де hпер – висота переливної перегородки, м;
q – лінійна щільність зрошення, м3/(м∙с).
У свою чергу:
, (2.19)
де Q – об’ємна витрата рідини, м3/с;
b – ширина переливної перегородки, м.
= 0,0740 м3 (м∙с).
h0 = 0,0419+0,19∙0,06-0,135∙1,052∙ =0,079м.
Для обліку впливу сил ваги на рух рідини уздовж тарілки розраховуємо критерій Фруда:
, (2.20)
де Fr – критерій Фруда;
g – прискорення вільного падіння, м/с2.
Значення критерію Фруда:
Так як в процесі абсорбції на тарілках утвориться шар піни, необхідно врахувати вплив на процес масопередачі газозмісту барботажного шару, який можна розраховувати по рівнянню (4):
ε = , (2.21)
де ε – газозміст барботажного шару рідини.
З урахуванням критерію Фруда одержуємо:
ε =
Визначаємо висоту газідкісного шару (піни), м.
, (2.22)
де - висота газорідкісного шару (піни), м.
Одержуємо:
Визначимо величину гідравлічного опору газорідкісного шару (піи) на тарілці:
, (2.23)
де - гідравлічний опір газорідкісного шару (піни), Па.
З урахуванням усіх величин одержуємо:
Па.
Розраховуємо величину критерію гідравлічного опору по формулі (4):
= 0,099 м.
Робимо розрахунок коефіцієнтів масовіддачі:
у рідкій фазі
; (2.25)
у газовій фазі
; (2.26)
де Dx Dy – коефіцієнти дифузії SO2 відповідно у воді й повітрі, м2/с;
, - середні швидкості відповідно рідини і газу в барботажному шарі, м/с
u – щільність зрошення, дорівнює u= , м/с, тут Sa – площа перетину абсорбера, м2);
μх μу – коефіцієнти динамічної в’язкості відповідно рідини і газу, Па∙с.
Площа перетину абсорбера:
; (2.27)
м2.
Знаходимо щільність зрошення:
u = = 0,021 м/с
Значення коефіцієнтів дифузії і в’язкості вибираємо з урахуванням робочих умов процесу абсорбції (9):
Dx=1,47∙10-9 м2/с; Dу=0,122∙10-4 м2/с; μх=1,0∙10-3 Па∙с; ; μу=12,72∙10-6 Па∙с;
Підставити у вираження (2.25) і (2.26) числові значення, одержуємо:
;
;
Коефіцієнти масопередачі, кг/(м2∙с):
у рідкій фазі
(2.28)
у газовій фазі
(2.29)
де m – тангенс кута нахилу рівноважної лінії до осі абсцис.
Використовуючи рис. 2.1 визначаемо
= 29,27.
Виразимо βх і βу в обраній для розрахунку розмірності:
βх = 0,045∙998 = 44,91 кг/(м2∙с);
βу = 2,657∙1,206 = 3,204 кг/(м2∙с).
Обчислюємо:
= 1,037 кг/(м2∙с).