Расчёт насадочного абсорбера

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 V_c (при нормальных условиях: 0 °C, 760 мм. рт. ст.), начальное содержание, А в газе y_н, степень извлечения, А равна з_П. Коэффициент избытка орошения ц, коэффициент смачивания ш, коэффициент массопередачи К. Определить расход воды, диаметр абсорбера и высоту насадки. Принять рабочую скорость газа щ=0,8щ_з, где щ_з — скорость газа в точке захлёбывания.

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 °C.

Уравнение математического баланса имеет вид

где М — количество распределённого компонента А,

G — расход инертного газа (воздух),

L — расход поглотителя (вода).

при Х_н = 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 V_p — 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 = 0,6 м.

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:

h_сл.1= 3? D =3?0,6=1,8 м

h_сл.2= 2,81−1,8 =1,1 м

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); {m³/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:

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.

По полученным значениям построим график зависимости V= f (Q).