- •Общие положения
- •Содержание курсового проекта
- •1. Введение.
- •2. Техническое задание и исходные данные.
- •3. Расчет технических характеристик абсорбера.
- •3.1.Расчет насадочных абсорберов
- •Плотность орошения u сравнивают с оптимальной плотностью орошения Uопт, которая определяется по формуле
- •Удельный расход абсорбентаlнаходят из уравнения материального баланса: (7)
- •Значение Reг находят по формуле
- •Эквивалентный диаметр насадки находят по формуле
- •Критерий Рейнольдса газовый определяется по формуле
- •Веп для жидкой фазы рассчитывают по формуле
- •Приведенная толщина пленки вычисляется по формуле
- •Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки рбольше сопротивления сухой насадки (вследствие сужения каналов между элементами насадочных тел и увеличении при этом скорости газа).
- •3.2. Расчет барботажных абсорберов
- •Сумма hп и Hс.П. Представляет собой расстояние между тарелками.
- •Высоту пены hп на провальных тарелках можно определить посредством следующих уравнений:
- •3.3. Расчет пленочных абсорберов
- •4. Описание конструкции и принципа работы абсорбера.
- •5. Выбор и обоснование материалов конструкции
- •6. Эксплуатация аппарата.
- •7. Заключение.
Сумма hп и Hс.П. Представляет собой расстояние между тарелками.
hв и hн принимают из конструктивных соображений. Обычно величину hн принимают равной 1-1,5 D. Величина hв зависит от конструкции оросителей и брызгоуловителей.
Высота сепарационного пространства Hс.п служит для снижения влияния на процесс явления брызгоуноса. Принимают, что допустимая величина брызгоуноса е не должна превышать 0,1 кг жидкости на 1 кг газа.
Для расчета величины уноса с различных тарелок предложено следующее уравнение
(37)
где f – поправочный множитель, учитывающий свойства жидкости и равный 0,0565(ж/)1,1, - поверхностное натяжение, мН/м.
В таблице 6 приведены значения А и показателей степеней n и m.
Таблица 6
|
Тарелки |
А |
т |
п |
|
Провальные Клапанные и балластные |
1,410-4 6,510-5 |
2,56 2,15 |
2,56 2,5
|
Высоту пены hп на провальных тарелках можно определить посредством следующих уравнений:
при В2,95
(38)
при В2,9510
![]()
(39)
при В10
(40)
где Fr – критерий Фруда, рассчитанный по скорости газа в отверстиях 0 (м/с) и высоте пены hп (м)
(41)
С – безразмерная величина:
(42)
где
U
– плотность орошения, которую можно
найти как
,
м3/м2с;
- поверхностное натяжение, Н/м.
Уравнения (38)-(40) применимы при d = 3 мм. Для тарелок при одновременном 0,15 и d6 мм при любом В расчет ведут по уравнению (39). Для тарелок при одновременном > 0,3 и d > 12 мм (дырчатые тарелки) или d > 6 мм (решетчатые тарелки) и при любом В расчет ведут по уравнению (40).
Расстояние между тарелками можно определить исходя из следующего условия:
(43)
где р – гидравлическое сопротивление тарелки, Н/м2.
Обычно, расстояние между тарелками составляет 0,2-0,6 м, но в настоящее время стремятся уменьшить это расстояние.
Число единиц переноса n0 на тарелку определяется в зависимости от чисел переноса для газовой п1 и для жидкой п2 фазы по уравнению:
(44)
где k – тангенс угла наклона линии равновесия; l – удельный расход поглотителя.
Значения п1 и п2 можно найти по формулам:
(45)
(46)
Высоту пены на провальных тарелках можно определить по формулам (38)-(42). Для других типов тарелок п1 и п2 определяют по формулам:
для колпачковых тарелок
(47)
(48)
для ситчатых тарелок
(49)
(50)
где рж – сопротивление жидкости на тарелке, Н/м2; Sт - рабочая площадь тарелки, м2; S - площадь сечения колонны, м2; U - плотность орошения, м3/м2с; 0 - скорость газа в свободном сечении колонны, м/с.
По п0 определяем относительный коэффициент извлечения Е по формуле
(51)
Число действительных тарелок находим графически.
С
известным приближением можно считать,
что жидкость на тарелке полностью
перемешана, т. е. имеет во всех точках
одинаковый составX.
Тогда
изменение состава газа на тарелке
изобразится на Y-Х-диаграмме
(рис.7 ) вертикальным отрезком MN,
равным
(У—У"),
где У
и У'
- концентрации компонента в газе на
входе в тарелку и выходе из нее. Равновесная
концентрация У*
также постоянна на тарелке и изображается
точкой Q,
лежащей на пересечении продолжения
отрезка MN
с линией
равновесия ОС.
Относительный коэффициент извлечения,
представляющий
собой отношение количества поглощенного
на тарелке компонента к количеству,
поглощенному при достижении равновесия
между газом и находящейся на тарелке
жидкостью,
будет равен
.
Исходя
из изложенного, число тарелок можно
найти графически следующим путем.
Определив Е
из
формулы (51),проводят на У-Х-диаграмме
ряд вертикальных прямых M1Q1,
M2Q2
и
т. д. и делят эти отрезки между рабочей
линией и линией равновесия в отношении
=Е.
Через
найденные при этом точки N1,
N2
и
т. д. проводят линию EF,
называемую
кинетической
кривой. Далее,
начиная от точки А,
соответствующей
составу газа и жидкости на входе в
аппарат, вписывают между рабочей линией
и кинетической кривой ступенчатую линию
из вертикальных и горизонтальных
отрезков, как показано на рис. 7. Число
вертикальных отрезков этой ступенчатой
линии между начальным и конечным
составами газа Ун
и
Ук
равно числу тарелок, необходимому для
достижения заданного изменения состава
газа.
Гидравлическое сопротивление. Гидравлическое сопротивление барботажных тарелок р складывается из сопротивления сухой тарелки р1, сопротивления столба жидкости на тарелке р2 и сопротивления р3, обусловленного силами поверхностного натяжения жидкости.
(52)
Сопротивление сухой тарелки
(53)
где - коэффициент сопротивления.
Сопротивление столба жидкости на колпачковой тарелке (при полном открытии прорезей):
(54)
на ситчатой тарелке
![]()
(55)
где k – отношение плотности пены к плотности чистой жидкости (при расчетах принимают k = 0,5); е - расстояние от верхнего края прорезей до сливного порога, м; l - высота прорези, м; h - высота уровня жидкости над сливным порогом, м; hпорога - высота сливного порога, м.
Высота сливного порога составляет 20-27 мм. Высоту уровня жидкости над сливным порогом h определяют по формуле
(56)
где Qж – объемный расход жидкости, м3/с; П – периметр сливной перегородки, м.
Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:
(57)
где d – диаметр отверстия в ситчатой тарелке или эквивалентный диаметр прорези в колпачковой тарелке, м; - поверхностное натяжение, Н/м.
Сопротивлением сил поверхностного натяжения в колпачковых тарелках обычно можно пренебречь.
Для провальных тарелок величину k можно определить по формуле:
(58)
Сопротивление столба жидкости на провальной тарелке определяется по формуле:
(59)
Сопротивления р3 и р1для провальных тарелок определяются по формулам (53) и (57).
