Расчёт абсорбционной установки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
дачи выберем тип насадки и рассчитаем скорости потоков в абсорбере.
Для нашего проекта выберем насадку - керамические кольца Рашига (рис.3.3) (100х100х10).
Керамические кольца Рашига
Рис.3.3
Характеристики выбранной насадки.
а = 60 м2/м3 - удельная поверхность насадки;
- ? = 0,72 - м3/м3 - свободный объём;
dэ = 0,048м - эквивалентный диаметр;
- ? = 670 кг/м3 - насыпная плотность;
число - 1050 шт.
3.4 Скорость газа и диаметр абсорбера
Предельную скорость газа, выше которой наступает захлёбывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по формуле:
, (3.9)
где ?пр - предельная фиктивная скорость газа. м/с;
?х = 2,0.10-3Па.с - вязкость поглотителя при температуре в абсорбере /4/;
?у = 1.10-3Па.с - вязкость воды при 20 0С в абсорбере /4/;
?х = 1015 кг/м3 - плотностьпоглотителя;
А,В - коэффициенты, зависящие от типа насадки, А = - 0,073, В = 1,75 /5/.
Пересчитаем плотность газа на условия в абсорбере:
, (3.10)
Подставим и получим:
Предельную скорость ?пр находим, принимая при этом, что отношение фаз в случае разбавленных смесей приблизительно равно отношению расходов инертных фаз:
Решая это уравнение, получим, ?пр = 1,9 м/с. Рабочую скорость принимаем равной ? = ?пр.0,5 = 1,9.0,5 = 0,95 м/с.
Диаметр абсорбера находим из уравнения расхода:
(3.11)
Подставим и получим:
Принимаем диаметр абсорбера d = 2,0м.
3.5 Плотность орошения и активная поверхность насадки
Плотность орошения рассчитываем по формуле:
, (3.12)
где S - плотность поперечного сечения абсорбера, м2.
Подставим и получим:
Минимальная эффективная плотность орошения /5/:
, (3.13)
где qэф = 0,022.10-3 м2/с
Подставим и получим:
Активная поверхность насадки /5/:
, (3.14)
где p и q - коэффициенты, зависящие от типа насадки.
Подставив численные значения получим:
3.6 Расчёт коэффициентов массоотдачи
Для регулярных насадок коэффициент массоотдачи в газовой фазе ?у находим из уравнения /1;5/:
, (3.15)
где Dу - средний коэффициент диффузии СО2 в газе, м2/с;
Reу - критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке;
Рr/у - диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;
?y = 0,015.10-3Па.с - вязкость газа /4/;
l = 0,1м - высота насадки.
Найдём необходимые величины.
Коэффициент диффузии СО2 в газе можно рассчитать по уравнению:
, (3.16)
Подставив численные значения получим:
Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке:
Критерий Прандтля для газовой фазы в насадке:
Найдёмкоэффициент массоотдачи:
Выразим ?у в выбранной для расчёта размерности:
?у = 0,017. (?у - уср) = 0,017.(1,19-0,019) = 0,02 кг/м2.с
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе ?х находим из уравнения:
, (3.17)
где Dх - средний коэффициент диффузии СО2 в поглотителе, м2/с;
?пр - приведённая толщина стекающей плёнки жидкости, м;
Reх - модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке плёнки жидкости;
Рr/х - диффузионный критерий Прандтля для жидкости.
Коэффициент диффузии найдём:
, (3.18)
где М - мольная масса поглотителя, кг/кмоль;
? - параметр, учитывающий ассоциацию молекул;
Т - температура поглотителя.
Подставив численные значения получим:
Приведённая толщина стекающей плёнки жидкости:
Модифицированный критерий Рейнольдса:
Диффузионный критерий Прандтля для жидкости:
Подставив численные значения, получим:
Выразим ?х в выбранной для расчёта размерности:
?х = 7,6. 10-6(?х - схср) = 7,6. 10-6(1015-20,1) = 0,756 кг/м2.с
Подставив численные значения в формулу (3.8) найдёмкоэффициент массопередачи в газовой фазе:
3.7 Поверхность массопередачи и высота абсорбера
Поверхность массопередачи в абсорбере найдём по уравнению (3.1):
Высоту насадки, необходимую для создания этой поверхностимассопередачи, рассчитаем по формуле:
, (3.19)
Подставив численные значения, получим:
Для осуществления заданного процесса выберем 4 последовательно соединённых скруббера, в каждом из которых высота насадки равна 35 м. Принимая число решёток в каждом ярусе 25, а расстояние между ярусами 0,3 м определим высоту насадочной части абсорбера:
Расстояние между днищем абсорбера и насадкой Zн определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера Zв зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства. Примем эти расстояния соответственно 2,3 и 3,2 м.
Общая высота одного абсорбера составит:
На = Нн + Zв + Zн = 38,9 + 2,3 + 3,2 = 44,4 м
3.8 Гидравлическое сопротивление абсорберов
Гидравлическое сопротивление ?Ра обуславливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Величину ?Р рассчитывают по формуле /5/:
, (3.20)
<