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, м2/м3; 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