Расчёт насадочного абсорбера
Задание:
В насадочном абсорбере чистой водой поглощается целевой компонент из его смеси с воздухом при давлении П и температуре t. Расход газа Vc (при нормальных условиях: 0°С, 760 мм. рт. ст.), начальное содержание А в газе yн, степень извлечения А равна зП. Коэффициент избытка орошения ц, коэффициент смачивания ш, коэффициент массопередачи К. Определить расход воды, диаметр абсорбера и высоту насадки. Принять рабочую скорость газа щ=0,8щз, где щз - скорость газа в точке захлёбывания.
Размер насадки, мм |
Целевой компонент А |
П, МПа |
t, °С |
Vc, м3/ч |
ун, % |
зП, % |
ц |
ш |
К·106, |
|
Стальные кольца 35Ч35Ч2.5 |
сероводород Н2S |
0,8 |
10 |
1000 |
10 |
93 |
1,4 |
0,88 |
1 |
Расчёт процесса абсорбции ведут, либо в относительных мольных, либо в относительных массовых долях концентрации.
Равновесная зависимость системы газ-жидкость определяется законом Генри и следствием из закона Дальтона
,
где - коэффициент распределения
Е = 0,278·106 мм. рт. ст. = 37,06 МПа - коэффициент Генри для сероводорода при t = 10°С.
Уравнение математического баланса имеет вид
,
где М - количество распределённого компонента А,
G - расход инертного газа (воздух),
L - расход поглотителя (вода).
при Хн = 0;
Определим среднюю движущую силу:
,
где
Определим число единиц переноса.
Для линейной равновесной зависимости можно использовать аналитический метод,
и графический (построение ломанной)
Определим диаметр абсорбера.
,
где Vp - расход газовой смеси при рабочих условиях
отсюда получаем
,
где - плотность газа в рабочих условиях.
Определим рабочую скорость газа в колонне.
,
где а = 170 м2/м3 - удельная поверхность насадки,
- порозность насадки,
- плотность газа в рабочих условиях,
- плотность поглотителя в рабочих условиях,
- вязкость поглотителя в рабочих условиях,
- вязкость поглотителя в нормальных условиях,
А = -0,49; В = 1,04 - коэффициенты, зависящие от типа насадки,
- массовый расход поглотителя,
- массовый расход газа.
Находим из этого выражения м/с.
Рабочую скорость газа в процессе берём на 20% меньше скорости захлёбывания м/с.
Тогда диаметр аппарата равен:
м
Выбираем стандартный диаметр стального абсорбера D = 0,6м.
Находим высоту насадки.
м,
где - объёмный коэффициент массопередачи,
м2
Вывод:
В результате проведённых расчётов получаем насадочный абсорбер с диаметром кожуха в 0,6 метра, и высотой насадки 2,81 метра. Так как высота насадки лежит в пределах (3-5)·D = (1,8-3) м, то насадку разбиваем на слои:
hсл.1= 3?D =3?0,6=1,8м
hсл.2= 2,81-1,8 =1,1м
6 Программа для расчета насадочного абсорбера
Program Nasadki;
uses crt;
var
m,lm,l,Xc,Ypc,ys,ysp,xs,de,rog,arg,reg,vg,qv,dk,h1,h,dys,Dy,Yc,S,N,Xk,G,Ga,
Gk,Xkp,ae,mg,gn,p,Yn1,Xn1,Yk1,Ma,Ml,E1,S1,Rol,Vig,Vil,T,Yn,Yk,Xn,lam,uol,pc,
v0,dp,LB,Fi:real;
begin
clrscr;
writeln;
writeln(ishodnie i spravochnie dannie);
writeln;
write(Rashod gaza Vc: );readln(V0); {m3/chas}
write(Davlenie p: );readln(p); {MPa}
write(Yn: );readln(Yn1); {abs.molnie}
write(Yk: );readln(Yk1); {abs.molnie}
write(Xn: );readln(Xn1); {abs.molnie}
write(Molek. massa abs-go componenta Ma: );readln(ma);
ml:=18;
mg:=29;
write(Konstanta Genri E: );readln(ae); {MPa}
write(Poroznost` nasadki e1: );readln(e1);{m3/m3}
write(Udel`nay poverhnost` nasadki s1: );readln(s1); {m2/m3}
Rol:=1000;
write(Vyzkost` vozduha Vig: );readln(Vig);
write(Vyzkost` vodi Vil: );readln(Vil);
write(Temperatura absorbcii T: );readln(T); {^C}
write(Koefficient izbitka oroweniy Fi: );readln(Fi);
clrscr;
De:=4*e1/s1;
Yn:=ma*yn1/(mg*(1-yn1)); {Otnos. massovie}
Yk:=ma*yk1/(mg*(1-yk1)); {%}
Xn:=ma*xn1/(ml*(1-xn1));
gn:=v0*1.293*(1-yn1)+v0*1.98*yn1;
g:=v0*1.293*(1-yn1);
ga:=g*(yn-yk); {kg/hr}
gk:=gn-ga;
m:=ae/p;
xkp:=ma*mg*yn/(ml*m*ma+m*mg*ml*yn-yn*mg*ml);
lm:=g*(yn-yk)/(xkp-xn);
l:=Fi*lm;
xk:=xn+g*(yn-yk)/l;
writeln;
writeln( Raschetnie parametri );
writeln;
Writeln( yn= , yn:4:6, yk= , yk:4:6, xn= ,xn:4:6, xk= ,xk:4:6);
Writeln( g= , g:4:6, ga= , ga:4:6, lm= ,lm:4:6);
Writeln( l= , l:4:6, xkp= , xkp:4:6, m= ,m:4:6);
Writeln;
n:=50;
dy:=(yn-yk)/n;
yc:=yk+(dy/2);
S:=0;
repeat
xc:=xn+g*(yc-yk)/l;
ypc:=m*ml*ma*xc/(mg*(ml*xc+ma-m*ml*xc));
S:=s+dy/(yc-ypc);
Yc:=yc+dy;
until (yc>yn);
Dys:=(yn-yk)/s;
ys:=(yn+yk)/2;
Ysp:=ys-dys;
xs:=ma*mg*ysp/(ml*(m*ma+mg*(m-1)*ysp));
Rog:=1.293*p*273/(0.1033*(273+t));
Vg:=sqrt((9.81*rol*e1*e1*e1/(s1*rog))*exp(-0.16*ln(vil)+5.07e-2-4.03*exp(0.25*ln(L/g)+0.125*ln(rog/rol))));
Vg:=Vg*0.8;
qv:=v0*(273+t)*0.1033/(3600*273*p); {m^3/s}
Dk:=sqrt(4*qv/(pi*vg));
h1:=44.3*e1*(ln(L/(m*g))/ln(10))*exp(0.2*ln(vg*rog)+0.342*ln(g/L)+0.19*ln(rol/rog)+
0.038*ln(vig/vil))/(exp(0.2*ln(vig)+1.2*ln(s1))*(1-m*g/L));
H:=h1*S;
Reg:=Vg*de*rog/(e1*vig);
if reg>40 then lam:=16/exp(0.2*ln(reg))
else lam:=140/reg;
uol:=L/(rol*0.785*dk*dk*3600);
pc:=lam*h*vg*vg*rog/(de*2*e1*e1);
dp:=pc*exp(169*uol)/ln(10);
Writeln( s = ,s:4:6);
Writeln( dys = ,dys:4:6);
Writeln( ys = ,ys:4:6);
Writeln( ysp = ,ysp:4:6);
Writeln( xs = ,xs:4:6);
Writeln( vg = ,vg:4:6);
Writeln( dk = ,dk:4:6);
Writeln( h1 = ,h1:4:6);
Writeln( h = ,h:4:6);
Writeln( pc = ,pc:4:6);
Writeln( uol = ,uol:4:6);
Writeln( dp = ,dp:4:6);
Readkey;
End.
7 Расчет удерживающей способности насадки
Определяем площадь сечения колонны:
мІ
Фактическая скорость газа в колонне:
м/с
Находим эквивалентный диаметр насадки:
47
Проследим изменение гидравлического сопротивления и скорости изменения расхода жидкости в зависимости от изменения рабочего диаметра насадки.
Принимаем коэффициент насадки 0,1.
Определим толщину стенки насадки:
м
Тогда рабочий диаметр насадки определяется:
м
Рабочая порозность насадки:
мі/мі
Число Рейнольдса для газовой фазы:
Гидравлическое сопротивление насадки составит:
Определим коэффициенты интегрирования:
Определим скорость движения жидкости в насадки:
Расход жидкости:
Q=
=
Для коэффициентов насадки расчет проводится аналогично.
Полученные значения сводим в таблицу 1.
Таблица 1 - Расчетные параметры удерживаюшей способности насадки.
k |
д |
Q |
Vz |
|
0,1 |
0,00106 |
0,0010 |
0,000814 |
|
0,3 |
0,00318 |
0,0045 |
0,0032 |
|
0,5 |
0,0053 |
0,0083 |
0,0049 |
|
0,7 |
0,00742 |
0,0117 |
0,006100 |
По полученным значениям построим график зависимости V= f(Q).
Контрольная работа | Концепция информатизации Российской Федерации |
Контрольная работа | Причины агрессивного поведения. Методы работы с агрессивными детьми |
Контрольная работа | Алгоритм выбора и реализации предпринимательской идеи |
Контрольная работа | Системы управления взаимоотношения с клиентами |
Контрольная работа | Учет материальных затрат в бухгалтерском учете |
Контрольная работа | Геополитическое положение России |
Контрольная работа | Особенности вознаграждения работников в организации |
Контрольная работа | Виды запасов |
Контрольная работа | Психоанализ |
Контрольная работа | Экономико-географическая характеристика Печорского угольного бассейна 2 |
Контрольная работа | Роль родного языка в развитии речи детей дошкольного возраста |
Контрольная работа | Процессные теории мотивации и методы их использования |
Контрольная работа | Учёт аудит экспортных операций Анализ внешнеэкономической деятельности |
Контрольная работа | Основные принципы оценки объектов недвижимости и основные факторы, влияющие на ее стоимость |
Контрольная работа | Технология приготовления кондитерских изделий |