ре:
, (8)
де V 0 - об'ємна витрата інертної частини газу (азоту) при нормальних умов (0 [ 0 С]; 760 [мм.рт.ст] = 0,1 [МПа]), V 0 = 3 [м 3 /с] (за завданням) T 0 = 273 [К] t = 20 [ 0 C].
Перерахуємо щільність інертного газу (азоту) на умови в абсорбера:
, (9)
де - щільність азоту при нормальних умовах (0 [ 0 С]; 760 [мм.рт.ст] = 0,1 [МПа])
t - температура в абсорбера, [ 0 С];
P 0 - нормальний тиск (760 [мм.рт.ст.] = 0,1 [МПа]),
P - тиск у абсорбере, [МПа].
ПЃ 0 z = 1,25046 [кг/м 3 ] - щільність азоту при нормальних умовах.
T 0 = 273 [К]; t = 20 [ 0 C]; P 0 = 0,1 [МПа]; P = 0,1 [МПа].
В
В
Визначимо масова витрата повітря за формулою (7):
В
Продуктивність абсорбера по поглинається компоненту у відповідності з рівнянням (2):
В
Звідси з рівняння (2) визначимо витрата поглинача:
В
Тоді співвідношення витрат фаз, або питома витрата поглинача, складе:
В
1.2 Розрахунок рушійною сили массопередачи
Рушійна сила в відповідності з рівнянням (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 концентрації газової фази:
, (10)
де і - велика і менша рушійні сили на вході потоків в абсорбер і на виході з нього, кг/кг (малюнок 1 і 2).
;,
де і - концентрації етанолу в газі, рівноважні з концентраціями в рідкій фазі (поглиначі) відповідно на вході в абсорбер і на виході з нього (малюнок 2).
В В
Середня рушійна сила процесу абсорбції:
В
1.3 Коефіцієнту массопередачи
Коефіцієнт массопередачи K y знаходять за рівнянням адитивності фазових дифузійних опорів:
, (+11)
де - коефіцієнти массоотдачі відповідно в рідкій і газовій фазах, кг/(м 2 с); m - коефіцієнт розподілу, кг/кг.
Для розрахунку коефіцієнтів массоотдачі необхідно вибрати тип насадки і розрахувати швидкості потоків у абсорбере. При виборі типу насадки для проведення масообмінних процесів керуються такими міркуваннями:
перше, конкретними умовами проведення процесу - навантаженнями по пару і рідини, відмінностями в фізичних властивостях систем, наявністю в потоках рідини і газу механічних домішок, поверхнею контакту фаз в одиниці об'єму апарату тощо;
друге, особливими вимогами до технологічного процесу - необхідністю забезпечити невеликий перепад тиску в колоні, широкий інтервал зміни стійкості роботи, малий час перебування рідини в апараті і т.д.;
по-третє, особливими вимогами до апаратурним оформлення - створення одиничного або серійно випускається апарату малої або великої одиничної потужності, забезпечення можливості роботи в умовах сильно корозійного середовища, створення умов підвищеної надійності і т.д.
У нашому випадку насадка визначена умовами завдання:
Тип насадки: Кільця Рашига, керамічні, впорядковані. br/>
1.4 Розрахунок швидкості газу та діаметр абсорбера
Швидкість газу в точці інверсії фаз П‰ п м/сек, відповідна виникненню режиму емульгування (вважаючи на повний переріз колони), визначається з рівняння (Павлов. с.380):
, (12)
де Пѓ - питома поверхня насадки, м 2 /м 3 ;
g - прискорення вільного падіння, м/сек 2 ;
V СВ - вільний об'єм насадки, м 3 /м 3 ;
ПЃ г ПЃ ж - Щільність газу і рідини, кг/м 3 ;
Ој ж - в'язкість рідини, спз;
A = -0,022 (для процесу абсорбції);
L і G - витрата рідини і газу, кг/ч.
Робоча швидкість газу (Або пара) у звичайних насадок колонах (Павлов. с.380): П‰ = (0,6 .. 0,85) П‰ п
У розглянутому проекті використовуються в якості насадки керамічні кільця Рашига впорядковані, візьмемо насадки розміром 80X80X8, насадка з таких кілець має наступні характеристики (див. таблиця 1):
В
Таблиця 1 Регулярні насадки "керамічні кільця Рашига"
Насадки
Пѓ
V св
d е
ПЃ
число шт. в 1м 3
50X50X5
110
0,735
0,027
650
