Материал: 1238

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ки, оросители типа сегнерова колеса, а к разбрызгивающим – тарельчатые, вращающиеся центробежные и др. (рис.3).

Си бА Д И

Рис. 3. Оросители [3] :

а - в – распределительные плиты: а – с затопленными отверстиями; б – с затопленными отверстиями и газовыми патрубками; в – со свободным сливом (1- решетка; 2 – патрубки для жидкости; 3 – патрубки для газа); г – распределительные желоба; д – брызгалки (1 – цилиндрическая; 2 – полушаровая; 3 – щелевая); е – ороситель типа снегерова колеса (1 – вращающаяся дырчатая труба; 2 – подпятник); ж, з – разбрызгивающие оросители: ж – тарельчатые разбрызгиватели (1 – с тарелкой с бортами; 2 – с тарелкой без бортов; 3 – многотарельчатый); з – центробежный (1 – привод; 2 – распределительный

конус; 3 – разбрызгиватель)

11

Высота абсорбера [5]. Высоту слоя насадки Н можно определить

по формуле:

 

H nh

(16)

где n – число единиц переноса (ЧЕП); h - высота единицы переноса

(ВЕП), м.

Число единиц переноса можно определить аналитически, графиче-

ски и методом графического интегрирования.

 

Аналитически ЧЕП находят по формуле

 

 

 

n Yн Yк

ср

 

 

 

(17)

где ср – среднелогар фмическая движущая сила.

 

С

ср

1 2

 

 

 

 

 

 

 

(18)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,3lg

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сорбера

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

где 1 – дв жущая с ла внизу а

 

 

 

 

 

 

, 2 – движущая сила вверху аб-

исорбера. 1 2 определяются по Y-X-диаграмме

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Y

н

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

2

 

Y

к

 

Y

 

Для

определения ЧЕП

 

 

 

 

 

к

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

графическим методом Y-X-

YН

 

 

 

 

 

 

диаграмме проводят линию MN

 

 

 

 

 

 

(рис. 4),

 

 

Д

делящую пополам от-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

резки ординат,

Азаключенные

 

между рабочей линией и лини-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ей равновесия. Эти отрезки ор-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

динат равны (Y— Y*) и выра-

YК

 

 

 

 

 

У

жают движущую силу процес-

 

 

 

 

 

са. Затем через точку В на ра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

бочей линии, соответствующую

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состоянию фазы G на выходе из

Рис

4

 

Графическое

определение числа

аппарата,

проводят горизон-

единиц переноса: ОС – линия равнове-

таль. Эту горизонталь, пересе-

сия; АВ – рабочая линия; MN – линия, де-

лящая пополамИотрезки ординат между

кающуюся с линией MN в точке

рабочей линией и линией равновесия.

D, продолжают до точки Е,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

причем отрезок BE равен удвоенному отрезку BD.

з точки Е проводят

вертикаль ЕF до пересечения с рабочей линией.

 

Из подобия треугольников ВЕF и BDK следует EF BE .

KD BD

Но по построению BE = 2BD и KD=KL . Таким образом

2

12

 

BE

 

KL

 

2BD

 

1/(Y – Y*)

 

 

 

 

EF KD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BD 2

BD

 

 

 

 

 

 

тупенька ВЕF соответ-

 

 

 

 

 

 

ствует некоторому

уча-

 

 

 

 

 

 

стку аппарата, в кото-

 

 

 

 

 

 

ром изменение рабочих

 

 

 

 

 

 

концентраций в фазе G

 

noY

YН

dY

 

 

равно ЕF, а в фазе L со-

 

 

 

 

 

 

 

ответствует BE. Отрезок

 

 

YК Y Y

 

 

KL зображает среднюю

 

 

 

 

 

 

движущую с лу на этом

YК

YН

Y

С

 

 

Рис5. Определение числа единиц переноса графиче-

 

участке.

Так как зме-

 

рабочей

концен-

ским интегрированием

 

 

трац

EF по

построе-

 

 

 

нию равно средней движущей силе KL, то ступенька ВЕF соответствует

нениеодной ед н це переноса.

ходим числобединиц переноса (равное числу ступенек), необходимое для достижения заданного изменения рабочих концентраций между точками А и В.

Продолжая вп сывать указанным выше способом ступеньки до

полной ступеньке,АРравно отношению отрезка , ограничивающего неполную ступеньку, к вертикальному отрезку ST между рабочей линией

точки А, соответствующей состоянию системы на входе в аппарат, на-

Если между точками В и A не вписывается целое число полных

ступенек, то число единиц переноса, соответствующее последней не-

и линией равновесия, проведенному через середину основания неполной ступеньки.

Д Рассмотренный графический метод Иприменим, если на участке,

соответствующем одной ступеньке (рис. 4), линия равновесия сильно не

отличается от прямой. В противном случае отрезок KL не будет изображать среднюю движущую силу на данном участке. В этом случае пользуются более точным методом графического интегрирования, который заключается в следующем. На участке бесконечно малой высоты dh изменение концентраций составляет dY и движущая сила процесса - (Y— Y*). Найдем для этой высоты число единиц переноса, представив уравнение (17) в дифференциальном виде:

dn dY Y Y

13

Знак минус обозначает убывание концентрации Y.Число единиц переноса по всей высоте аппарата получим, проинтегрировав это уравнение в пределах изменения концентрации от YК до Yн:

Yн

dY

n

 

Y Y

Y

к

 

Интеграл в этом уравнении находят графически (рис.5), для чего по оси абсцисс откладывают значения Y, а по оси ординат соответствующ е значен я 1/(Y—Y*) и определяют площадь, ограниченную кри-

вой, осью Y

верт калями, проведенными через точки,

абсциссы кото-

ограниченная2

 

 

рых равны Yк

YН . Эта площадь и равна искомому интегралу, т. е. числу

Седин ц переноса. При расчете необходимо учитывать масштабы по-

строен я. Если по оси

сцисс взят масштаб т1 (единиц в 1 см), а по оси

ординат - масштаб т2

(единиц в 1 см), то число единиц переноса равно:

 

бА

(19)

где f — площадь,

п = fт1 т2

 

 

кривой и соответствующими абсцисса-

ми, см .

 

 

 

 

 

 

 

 

Высоту ед н цы переноса определяют по формуле

 

 

 

 

h h

 

k

h

2

(20)

 

 

 

1

 

l

 

где h1 – высота единицы переноса для газовой фазы, м; h2 - высота единицы переноса для жидкой фазы, м; l - удельный расход абсорбента; k - средний наклон линии равновесия, определяют как наклон хорды, проведенной через точки, ограничивающие рабочий участок линии равновесия.

 

k Yн Yк Xк Xн

 

ВЕП для газовой фазы можно определить по формуле

 

 

A

0,25

 

И

h

 

ReДPr

(21)

1

a

г

 

 

 

г

 

 

где A – коэффициент, зависящий от вида насадки; - коэффициент смачиваемости насадки; a - удельная поверхность насадки, м23; Reг - критерий Рейнольдса для газа; Pr г - критерий Прандтля для газа.

Коэффициент А для кольцевых насадок равен 8,31, для хордовых –

6,58.

Критерий Рейнольдса газовый определяется по формуле

Reг

4Wг

(22)

a г

 

 

где г вязкость носителя (воздуха), Н с/м2; Wг – массовая скорость газа, кг/м2 с

14

 

 

 

Wг G 3600S

 

(23)

Критерий Прандтля определяют по формуле

 

 

 

 

Prг г

гDг

 

(24)

где Dг – коэффициент диффузии газа в воздухе, м2/с.

 

ВЕП для жидкой фазы рассчитывают по формуле

 

 

 

 

 

0,25

 

0,5

(25)

 

 

h2 119 прив Reж Prж

 

где пр в – пр веденная толщина пленки,

м; Reж , Pr ж – критерии Рей-

нольдса

Прандтля для жидкости.

 

 

 

Пр веденная толщина пленки вычисляется по формуле

 

С

прив ж2

ж2

g 1 3

 

(26)

Кр тер

Reж

Pr ж можно определить по формулам (22) и (24),

но вместо

 

плотности носителя (воздуха) нужно подставить

значен

я вязкости

плотности абсорбента, а вместо массовой скорости

вязкостигаза - массовую скорость а сор ента, которую определяют по формуле (23), подставляя неё вместо расхода газа G расход абсорбента L.

а также выбратьвысоту наднасадочной (от верхнего уровня насадки до

После того как высота насадки рассчитана по формуле (16), для определения высоты а сор ера следует провести его секционирование,

крышки) и поднасадочной (от нижней решетки под насадку до днища колонны) частей а сор ера.

Гидравлическое сопротивление абсорберов [4]. При расчете

А

 

гидравлического сопротивления абсорбера предварительно определяют

сопротивление сухой насадки Р по известному выражению

 

рсух H dэкв 02 г 2

(27)

где -коэффициент сопротивления, учитывающий суммарные потери

Д

dэкв -

давления на трение и местные сопротивления насадки;

эквивалентный диаметр насадки.

 

Значения обычно определяют по эмпирическим уравнениям.

Для кольцевой насадки, загруженной внавал, коэффициент сопро-

тивления определяют по следующим зависимостямИ:

при Rer < 40

(ламинарный режим)

(28)

 

140 Reг

при Rer > 40

(турбулентный режим)

 

 

16 Re0,2

(29)

Для правильно уложенных насадок

 

 

а Re0г,375

(30)

15