я матеріального балансу:
, (2.2)
де - витрати відповідно чистого поглинача та інертною частини газу, кг/с;- Початкова та кінцева концентрація аміаку воді, кг NH 3/кг H 2 O;- Початкова та кінцева концентрація аміаку в газі, кг NH 3/кг повітря.
Висловимо склади фаз, навантаження по газу і рідини в обраній для розрахунку розмірності:
, (2.3)
кг NH 3/кг повітря,
де - молярна маса аміаку;
- молярна маса повітря.
, (2.4)
кг NH 3/кг повітря,
, (2.5)
кг NH 3/кг H 2 O.
Кінцева концентрація аміаку в поглотительной воді обумовлює його витрата, а також частина енергетичних витрат, пов'язаних з перекачуванням рідини і її регенерацією. Тому вибирають, виходячи з оптимальної витрати поглинача. Поставлене коефіцієнт надлишку поглинача має значення. У цьому випадку кінцеву концентрацію визначають з рівняння матеріального балансу, використовуючи дані по рівновазі (див. Рис. 2.1 і 2.2):
, (2.6)
Рівняння рівноважної лінії має вигляд [2]:
, (2.7)
, (2.8)
де - коефіцієнт розподілу, кг H 2 O/кг повітря;
- молярна маса води;
- коефіцієнт Генрі, Па;
- загальний тиск суміші газів, Па.
Па [3].
Відомо, що рівноважна лінія проходить через початок координат. Знайдемо значення при і побудуємо рівноважну лінію по двох точках:
0,4007.
1 - рівноважна лінія: 2 - робоча лінія
Рисунок 2.1 - Залежність між вмістом аміаку в повітрі Y, кг NH 3/кг повітря і поглинає воді X, кг NH 3/кг H 2 O
Малюнок 2.2 - Схема розподілу концентрацій в газовому та рідинному потоках в абсорбере
Звідси:
кг NH 3/кг H 2 O
де - концентрація аміаку в рідині, рівноважна з газом початкового складу.
Витрата інертного частини газу:
, (2.9)
де - середня щільність аміаку при нормальних умовах;
- об'ємна частка аміаку в газі, рівна:
, (2.10)
м 3 NH 3/м 3 повітря.
Тоді:
кг/с.
Продуктивність абсорбера по поглинається компоненту:
, (2.11)
кг/с.
Витрата поглинача (води) дорівнює:
, (2.12)
кг/с.
Тоді співвідношення витрат фаз, або питома витрата поглинача, складе:
, (2.13)
.
. 2 Рушійна сила массопередачи
Двіжушая сила у відповідності з рівнянням (2.1) може бути виражена в одиницях концентрацій як рідкої, так і газової фаз. Для випадку лінійної рівноважної залежності між складами фаз. приймаючи модель ідеального витіснення в потоках обох фаз, визначимо рушійну силу в одиницях концентрацій газової фази:
, (2.14)
де і - велика і менша рушійні сили на вході потоків в абсорбер і на виході з нього, кг NH 3/кг повітря (рис. 2.1 і 2.2).
У даному прикладі:
, (2.15)
, (2.16)
де і - концентрації аміаку в повітрі, рівноважні з концентраціями в рідкій фазі (поглиначі) відповідно на вході в абсорбер і на виході з нього (див. рис. 2.1):
кг NH 3/кг повітря,
кг NH 3/кг повітря,
кг NH 3/кг повітря.
. 3 Коефіцієнт массопередачи
Коефіцієнт массопередачи знаходять по рівнянню аддитивности фазових дифузійних опорів:
, (2.17)
де і - коефіцієнти массоотдачи відповідно в рідкій і газовій фазах, кг/(м 2 * с).
Для розрахунку коефіцієнтів массоотдачи необхідно вибрати тип насадки і розрахувати швидкості потоків в абсорбере. При виборі типу насадки для проведення масообмінних процесів керуються такими...
