Движущая сила массопередачи
Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы:
, где
Строим рабочую прямую на рис.1.
Скорость газа и диаметр абсорбера
Предельную скорость газ, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по уравнению:
здесь
= 9,81 м/сІ - ускорение свободного падения;
= 998 кг/мі - плотность воды при 21 °С [2,с.495];
, так как поглотитель вода;
;
В = 1,75 [1,с.197];
Для упорядоченной насадки - керамических колец Рашига 50х50х5:
а = 110 мІ/мі - удельная поверхность насадки;
е = 0,735 мі/мі - свободный объем [1,с.105],
dэ=0,027 м - эквивалентный диаметр насадки, тогда
Действительная скорость:
Диаметр абсорбера:
принимаем d = 1600 мм, при этом действительная скорость газа:
Плотность орошения и активная поверхность насадки
Плотность орошения:
где минимальная эффективная плотность орошения:
здесь - линейная эффективная плотность орошения [1,с.106];
Так как < , то коэффициент смачиваемости насадки Ш = 1.
Доля активной поверхности насадки может быть найдена:
где р,q - коэффициенты определили по [7, с.343].
Расчет коэффициентов массоотдачи
Коэффициент массоотдачи в газовой фазе:
здесь - эквивалентный диаметр насадки [1,с.196];
- коэффициент диффузии брома в газе:
здесь р = 0,294 МПа - давление;
Т = 294 К - температура;
= 53,2 - мольный объем брома [2,с.277];
= 29,9 - мольный объем воздуха
Критериальное уравнение:
здесь Критерий Рейнольдса:
здесь
- вязкость газа [2,с.12]:
здесь - вязкость воздуха при 0єС
С = 124 - константа Сатерленда по [2,с.496];
Критерий Прандтля:
Коэффициент массоотдачи:
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:
Здесь
- приведенная толщина стекающей пленки жидкости, здесь - вязкость воды при 21 °С [2,с.500];
- коэффициент диффузии брома в воде:
Критериальное уравнение:
здесь Критерий Рейнольдса:
Критерий Прандтля:
Тогда
Коэффициент массотдачи:
Переводим коэффициенты массоотдачи в требуемую размерность:
Поверхность массопередачи и высота абсорбера
Поверхность массопередачи в абсорбере:
Высота насадки, необходимая для создания этой поверхности
массопередачи:
Высота абсорбера:
здесь - число ярусов;
- высота одного яруса;
h = 2 м - расстояние между ярусами;
= 1 м - высота сепарационной части [1,с.235];
= 2,4 м - высота кубовой части.
