Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Июня 2013 в 14:19, курсовая работа
Рассчитать абсорбер для улавливания двуокиси серы из азота водой при следующих условиях:
1) Расход исходной смеси: 8400 м3 /ч = 2,34 м3/с;
2) Содержание бензола
на входе в абсорбер ун = 10,0 % об;
на выходе из абсорбера ук = 1,5 % об;
Введение…………………………………………………………………….4
1. Расчет массы поглощаемого вещества и расход поглотителя.....…….8
2. Расчет движущей силы массопередачи……………………..……..….10
3. Расчет коэффициента массопередачи………………………...…...….11
4. Расчет скорости воздуха и диаметра абсорбера…………………...…12
5. Расчет плотности орошения и активной поверхности насадки...…...14
6. Расчет коэффициентов массоотдачи……………………………...…..16
7. Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера………...…19
8. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера……………….…20
Список литературы…………………………………………………….…21
Можно сделать вывод о том, что не вся смоченная поверхность является активной.
6. Расчет коэффициентов массоотдачи
Для выбранной насадки керамические кольца Рашига (нерегулярная насадка) коэффициент массоотдачи в газовой фазе βу находят из уравнения:
Коэффициент диффузии в газе:
Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке характеризует режим движения газа в каналах насадки (зернистого слоя) и рассчитывается по формуле:
Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы рассчитывается по уравнению:
где - динамическая вязкость, плотность и коэффициент диффузии по газовой фазе, соответственно: .
Коэффициент массоотдачи в газовой сфере по формуле (8)
Выразим в выбранной для расчета размерности по формуле
- средняя концентрация бензола в воздухе.
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находят из общего уравнения
где - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы.
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе равен:
где Dх – средний коэффициент диффузии бензола в воде, м2/с;
– приведенная толщина стекающей пленки жидкости, м;
Rex - модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости;
Prx - диффузионный критерий Прандтля для жидкости.
Для расчета коэффициента диффузии в разбавленных растворах рекомендуется уравнение:
где β = 1 - параметр, учитывающий ассоциацию молекул;
Т=293 К – температура; М=18 кг/моль – молярная масса воды;
υБ =89 см3/моль – молярный объем паров двуокиси серы;
μх = 1,0020 мПа·с - вязкость воды при условиях в абсорбере.
Приведенную толщину стекающей пленки жидкости рассчитывают по формуле:
Диффузионный критерий Прандтля рассчитывают по уравнению:
Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости определяют по формуле:
Плотность орошения рассчитывают по уравнению:
где L = 5,32 кг/с – расход воды; ρх = 998,2 кг/ м3 - плотность жидкости;
S – площадь сечения абсорбера диаметром 2,2 м.
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе :
Выразим в выбранной для расчета размерности:
Определяем коэффициент массопередачи в газовой фазе:
7. Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера
Поверхность массопередачи в абсорбере рассчитывается по формуле:
Высота насадки, необходимая в абсорбере для создания этой поверхности массопередачи:
где - доля активной поверхности насадки (принимаем предварительно)
Расстояние между днищем абсорбера и насадкой zH определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера zВ зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны).
Примем эти расстояния равными соответственно 1,4 и 2,5 м. Тогда общая высота одного абсорбера:
8. Расчет гидравлического
Величину гидравлического сопротивления рассчитывают по формуле:
где ΔРс – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па;
U – плотность орошения, м3 / (м2·с);
b – коэффициент для колец Рашига b = 173.
Гидравлическое сопротивление сухой насадки:
где λ – коэффициент сопротивления.
Расчет коэффициента сопротивления:
где λтр – коэффициент сопротивления трению;
ξ – коэффициент местного
Список литературы
1. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты ХТ: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерский, 2-е изд., пераб. и доп. М.: Химия, 1991-496с:
2. Касаткин
А.Г. Основные процессы и
3. Александров
И.А. Ректификационные и
4. Павлов К.Ф. Романков П.Г., Носков А.А. Процессы и аппараты по курсу процессов и аппаратов ХТ Л. Химия, 1976-552с.
5. Лощинский
А.А., Толчинский А.Р. Основы
6. Колонные аппараты. Каталог. М.: Цинтихимнефтемаш, 1978-31с.