- средняя плотность газовой фазы при рабочих условиях,кг/м³;

- эквивалентный диаметр насадки, м;

- среднее парциальное давление инертного газа (в данном случае воздуха) в газовой смеси, кПа;

М_см- средняя молекулярная масса газовой смеси, кг/кмоль.

Критерий Рейнольдса определяется по формуле:

Коэффициент диффузии при рабочих условиях определяется по формуле:

Критерий Прандтля - по формуле:

Критерий Нуссельта - по формуле

Среднее парциальное давление инертного газа определяется по формуле

Определяем коэффициент массоотдачи со стороны газа по формуле:

Коэффициент массоотдачи со стороны жидкости (жидкостной пленки) определяется по формуле

где: - критерий Нуссельта в жидкой фазе;

коэффициент диффузии CO₂ в воде;

d_э- эквивалентный диаметр насадки, м.

Определяем критерии Re, Pr и Ga в жидкой фазе:

где - площадь поперечного сечения колонны, .

Подставляем в формулу и находим коэффициент массоотдачи со стороны жидкости:

Находим коэффициент массопередачи:

3.5 Определение высоты насадки и высоты всей колонны

Находим высоту насадки:

Высоту колонны в целом определяем по формуле:

где: = 2,0 - высота нижней части колонны, м;

= 1,0 - высота верхней части колонны, м, принимается в зависимости от диаметра колонны;

- число разрывов между насадкой, шт.;

= 0,4 - высота разрыва, м.

3.6 Гидравлическое сопротивление абсорбера с насадкой

Гидравлическое сопротивление насадочного абсорбера определяется по формуле:

где: - сопротивление орошаемой насадки, Па;

- потеря давления на преодоление местных сопротивлений, Па.

где b - коэффициент, зависящий от типа насадки. Для колец Рашига в навал 25 мм b = 56,1.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки определяют по уравнению:

где - коэффициент сопротивления регулярных насадок; - скорость газа в свободном сечении насадки.

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки будет равно:

Па.

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений в колонне определяется по формуле:

где: - потеря давления на преодоление местных сопротивлений входа и выхода газового потока в колонне;

- потеря давления на преодоление местных сопротивлений (два входа и два выхода из насадки).

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений входа и вы-хода газового потока в колонне определяется по формуле:

где: - коэффициент внезапного расширения;

- коэффициент внезапного сужения;

- скорость газового потока в подводящих и отводящих газопроводах, м/с .

Согласно ОНТП1-86 скорость газового потока принимается в пределах = 1ч1,2 м/с. Принимаем = 1 м/с тогда диаметр газопроводов по формуле:

Определяем Re_г - критерий Рейнольдса в газопроводах по формуле:

Отношение площадей сечений газопровода и колонны определяем по выражению:

Коэффициенты местных сопротивлений о принимаются в зависимости от отношения , коэффициент внезапного расширения = 0,85 и коэффициент внезапного сужения = 0,46. Тогда потеря давления на преодоление местных сопротивлений входа и выхода газового потока в колонне составит:

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений - два входа и два выхода из насадки рассчитывается по формуле:

где: - коэффициент внезапного сужения при входе в насадку;

-коэффициент внезапного расширения при выходе из насадки;

w_н- фактическая скорость газового потока в насадке, м/с.

Фактическая скорость газового потока в насадке определяется по формуле:

Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

Определяем отношение площадей сечений насадки и колонны по выражению:

Тогда при отношении = 0,74 коэффициент внезапного сужения при входе в насадку = 0,8, коэффициент внезапного расширения при выходе из насадки = 0,8. Потеря давления на преодоление местных сопротивлений (два входа и два выхода из насадки) составит:

По формуле определяем потерю давления на преодоление местных сопротивлений в колонне:

Тогда общее гидравлическое сопротивление насадочной колонны по формуле будет равно:

3.7 Расчет штуцеров

Одним из параметров колонны являются диаметры трубопроводов и штуцеров. Диаметр трубопровода для подбора штуцера можно определить по формуле:

где: V - расход перекачиваемой среды, м/с;

w - скорость продукта, м/с.

При определении скорости истечения по штуцеру, необходимо учитывать, что чем больше скорость, тем меньше требуется диаметр штуцера, т.е. меньше стоимость штуцера, его монтажа и ремонта. Определим скорость, расход и диаметр на входе и выходе из колонны, на каждом штуцере.

1) Диаметр штуцера для подачи ПВС:

где: w=(4…15)м/с, примем w=5 м/с.

Принимается условный диаметр штуцера 400 мм.

2) Диаметр штуцера для подачи абсорбента:

где w=(1,5…3,0)м/с, примем w=2 м/с.

Принимается условный диаметр штуцера 200 мм.

3) Диаметр штуцера для выхода очищенного воздуха:

где w=(4…15)м/с, примем w=5 м/с.

Принимается условный диаметр штуцера 400 мм.

4) Диаметр штуцера для выхода отработанного абсорбента:

где w=(0,8…2,0)м/с, примем w=2 м/с.

Принимается условный диаметр штуцера 200 мм.

Заключение

абсорбер массопередача тепловой баланс

В процессе проделанной работы была рассчитана абсорбционная установка насадочного типа для поглощения диоксида серы из его смеси с воздухом водой. Был выбран тип абсорбера - насадочный, в соответствии с этим, тип насадки - керамические кольца Рашига размером 25 Ч 25 Ч 3 мм. В ходе проектирования выполнен материальный баланс, в котором произведены расчеты массовых расходов основных материальных потоков (газовой смеси, поглотителя). Из расчета теплового баланса, определено, что в ходе процесса абсорбции происходит незначительное выделение тепла, следовательно, нет необходимости предусматривать отвод тепла. В конструктивном расчете определены габариты аппарата (высота, диаметр колонны). В соответствии с габаритами аппарата практически рассчитаны и подобраны диаметры штуцеров.

Список использованной литературы

1 Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 9-е изд., перераб. и дополн.- М.: Химия, 1973 - 754 с.

2 Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Г.С Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. И дополн. М.: Химия, 1991 - 496 с.;

3 Справочник химика. - М.-Л.:Химия, т.III, 1962.-1006 с, т.V, 1996.-974 с.

4 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 13-е изд., перераб. и дополн.- М.: Альянс, 2006- 576 с.

5 Вакуумные насосы. Каталог-справочник. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. 63 с.

6 ОСТ 26716-73. Барометрические конденсаторы.