6.2. Расчет адсорберов периодического действия
Расход парогазовой смеси V 0 = 60000 м3 /ч (при нормальных условиях); температура смеси t = 20 0 С ; давление P = 0,2 МПа ; начальная концентрация этилового спирта в воздухе ун = 0,008 кг/м3 ; допустимая концентрация паров спирта за слоем адсорбента ук = 0,0004 кг/м3 . Плотность газовой смеси ρг = 1,2 кг/м3 (при нормальных условиях); вязкость газовой смеси μг = 2,5∙10-5 Па∙с . Адсорбент – активный уголь АР-А (насыпная плотность ε = 0,375, эквивалентный диаметр d э = 0,0015 м ). Тип аппарата – кольцевой адсорбер (наружный диаметр слоя адсорбента D нар = 3 м , внутренний диаметр D вн = 1,6 м ).
Решение:
1) Определим необходимое сечение слоя адсорбента
м2 ,
где 
принимаем
0,28
м2 ,
где Н = 5,2 м (размер из каталога).
2) Определим необходимое количество адсорбентов
адсорбера.
Для того чтобы обеспечить необходимую рабочую поверхность необходимо 3 абсорбера.
3) Определим высоту единицы переноса
предварительно определим числа Рейнольдса, Прандтля и Нуссельта:
-
число Рейнольдса 
-
число Прандтля 
где 
м2 /с
(приложение № 7)
т.к. 
,
то число Нуссельта будет рассчитываться
по формуле
=> 
c-1
м.
4) Построим изотерму адсорбции
β = 0,61 (приложение № 20)
; 
;
для
бензола: 
Па.
Для
этилового спирта: 
Па.
0 С
Расчетные и справочные величины сведем в таблицу 2.
Таблица 2 - Справочные и расчетные значения координат точек изотерм адсорбции бензола и этилового спирта активным углем АР-А
Точка |
Бензол |
Этиловый спирт |
||
|
|
|
|
|
1 |
0.000854 |
109.0 |
0.921 |
178.6 |
2 |
0.00256 |
134.2 |
1.80 |
220 |
3 |
0.00512 |
139.8 |
2.75 |
229.18 |
4 |
0.00939 |
143.0 |
3.97 |
234.42 |
5 |
0.01706 |
147.3 |
5.72 |
241.47 |
6 |
0.02561 |
151.2 |
7.34 |
247.86 |
5) Строим рабочую линию
Определим координаты точек: точка А(Хн , Yк ), точка В(Хк , Yн ).
Согласно заданию Yн = 0,008 кг/м3 , Хн = 0 кг/м3 , Yк = 0,0004 кг/м3 .
Значение Хк определяют из уравнения материального баланса процесса
,
где при Yн = 0,008 ; Х* =249.
Для определения Vадиспользуем выражение
м3 /с.
Тогда
кг/м3 .
Точка А(0;0,0004), точка В(191,6;0,008).
Полученная рабочая линия изображена на рисунке 2.
6) Определим число единиц перенос N у методом графического интегрирования.
Задаем ряд значений Y в интервале [Y н - Y к ], определяем Y * . Полученные данные сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Значения параметров для графического интегрирования
|
|
|
|
0,008 |
0,001 |
0,007 |
142,8 |
0,006 |
0,0007 |
0,0053 |
188,6 |
0,004 |
0,00045 |
0,0035 |
281,6 |
0,002 |
0,0002 |
0,0018 |
555,5 |
0,001 |
0,00005 |
0,00095 |
1052,6 |
0,0004 |
0 |
0,0004 |
2500 |
.
Определяем площадь под кривой, ограниченной ординатами Yн = 0,008 кг/м3 и Yк = 0,0004 кг/м3 .
Число единиц переноса определяют из выражения
где 
-
масштаб по оси
;
-
масштаб по оси
.
.
7). Определим высоту адсорбционного слоя из выражения
м.
Из конструкционных соображений принимаем Н=0,1 м.
8). Определим объем слоя адсорбента по формуле
м3 .
9). Определим продолжительность адсорбции
так как рабочая линия расположена в двух областях изотермы адсорбции, то:
- для первой области
откуда
дней
здесь b = 1,19 (приложение №21), так как
- для второй области
10) Определим сопротивление слоя адсорбента
,
где 
кг/м3 ∙с
,
Анализ задания и литературных данных произведенных в ходе курсового проекта позволил определить технологическую схему проведения процесса для достижения поставленных целей.