Расчет абсобционной установки

       

,

       

м².

       Высоту  насадки, требуемую для создания этой площади поверхности массопередачи, рассчитываем по формуле:

       

,

       где S – площадь поперечного сечения абсорбера, м².

       

 м.

       Определим высоту насадки другим способом –  с помощью числа единиц переноса и высоты единицы переноса.

       Для определения высоты  единицы переноса определяем [2, формулы 8.79, 8.81]:

       – высоту единицы переноса для газовой  фазы:

,

       

 м.

       – высоту единицы переноса для жидкой фазы:

,

 м.

       – удельный расход поглотителя:

,       кг/кг.

       Высота  единицы переноса:

       

,

       

  м.

       Высота  насадки с учетом числа теоретических  тарелок, определенных графически из рисунка 1 – n = 7 шт.

              ,  

           м.

       Выбираем  большую из рассчитанных высоту насадки  Н_н = 8,4 м.

       Высота  насадочной колонны определяется по уравнению:

                    , 

       где H_н – высота насадочной части колонны, м;

       - высота соответственно сепарационной части колонны (над насадкой), нижней части колонны и между слоями насадок, м.

       Принимаем расстояние от слоя насадки до крышки абсорбера  
h₁= 0,5*2,6=1,3 м, расстояние от насадки до днища абсорбера  h₂ = 1,0*2,6 = 2,6 м.

     h_яр=

м

       Высота  абсорбера 

       

м. 
 

       

       

       2.3    Расчёт гидравлического сопротивления насадки

       Критерий  Рейнольдса для газа Re_г = 4248. Коэффициент сопротивления сухой насадки определяется по формуле

              ,  

       

 

       Сопротивление сухой насадки:

                     

    

Па

       Гидравлическое  сопротивление орошаемой насадки равно:

                    , 

       где b – коэффициент, для насадки из колец Рашига диаметром 50 мм в укладку, b = 47 [3];

             U - плотность орошения  насадки, U = 0,0038 .

       

 Па.

       Давление  развиваемое газодувкой

       Р_изб. = 1,05*11890=12484,5 Па 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3   Расчет тарельчатого  абсорбера

           3.1 Определение скорости газа и диаметра абсорбера

     Скорость  газа в интервале устойчивой работы можно определить по формуле:

     

, где

     

     В-коэффициент, характеризующий работу решетчатой тарелки, принимаем В=8, е=2,72

       

     

     d_экв  -эквивалентный диаметр отверстия для щели тарелки, м

     Для расчета допустимой скорости паров  принимаем тарелку типа ТР ( ост 26-666-72) сталь углеродистая. d_экв =2*в=2*6=12 мм=0,012 м, s-ширина щели, s=4мм, F_с- свободное сечение тарелки, при шаге t=36мм, F_с=0,2м²/м² – принимаем относительно рассчитанного насадочного абсорбера с Д=2,6 м

     

     

Находим диаметр  абсорбера:

     

 м

Принимаем Д_станд =2,4 м

     Определяем  действительную скорость газа на тарелке:

     

 м/с

Расчет светлого слоя жидкости на тарелке 

Определим уточненное значение коэффициента В

     

Определяем плотность  орошения

     

Определяем критерий Фруда

     

С-коэффициент, определяем по формуле

     

     

     

Находим высоту газожидкостного слоя для абсорбера  Д_ст=2,4м, F_с=0,2м²/м²

     

Определяем газосодержание барботажного слоя

     

>0,5

Высота светлого слоя жидкости

     

 Определим  коэффициенты массоотдачи:

  Выразим  в выбранной для расчета размерности:

     

 кг/м²с

Выразим в выбранной для расчета размерности:

     

 кг/(м²с)

Коэффициент массопередачи:

     

 кг/м²с

 Определяем  число тарелок в абсорбере

Суммарная поверхность  тарелок равна:

     

 м²

     Определяем  площадь одной тарелки, -доля рабочей площади тарелки

     

     

 Требуемое  число тарелок равно:

       тарелки, принимаем n=8 шт

 Определяем  расстояние между тарелками

     

Определяем высоту сепарационного пространства

     

,

     где е=0,1, А=1,4х10^-4, m=2,56, n=2,56

     f-поправочный коэффициент, учитывающий свойства жидкости

     

     

                  

     

принимаем расстояние между тарелками равное 0,3 м.

Высота тарельчатой  части абсорбера

     

Принимаем расстояние от верхней тарелки до крышки

     

м;

Принимаем расстояние от нижней тарелки до днища

     

Определяем высоту абсорбера

     

 Полное гидравлическое  сопротивление тарелок:

     

;

Гидравлическое  сопротивление сухой тарелки:

     

;

     

Па

      -коэффициент, зависит от конструкции  тарелки, принимаем для решетчатой тарелки   табл. 5 [2]

     Гидравлическое  сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения:

     

 Па

     Гидравлическое  сопротивление газо-жидкостного  слоя (пены) на тарелке:

     

 Па

     

 Па

     

     

     Проводим  сравнение насадочного и тарельчатого абсорбера, данные отражены в таблице 2.

                                                                                            Таблица 2

     Сравнение этих данных показывает, что применение тарельчатого абсорбера позволяет значительно снизить энергетические затраты на преодоление газовым потоком сопротивления абсорбера. Поэтому выбираем для проведения процесса тарельчатый абсорбер. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      4 Расчет вспомогательного  оборудования 

     4.1    Расчет теплообменника для охлаждения  газовой смеси 

Исходные данные:

Расход газовой  смеси G₁ = 11,97 кг/с;

Температура газовой  смеси на входе в теплообменник t₁′ = 110 ºС;

Температура газовой  смеси на выходе из теплообменника t₁″ = 21 ºС;

Начальная температура  охлаждающей воды t₂′ = 19 ºС. 

     4.1.1  Определение тепловой нагрузки  теплообменника  и  расхода  воды 

      Найдем  среднюю температуру газовой смеси

            t₁ = 0,5 (t₁′ + t₁″) = 0,5 (110 + 21) = 65,5 ºС.

Газовая смесь при средней температуре 65,5 ºС имеет следующие свойства.

;

 кг/м³.

Вязкость  газовой смеси при температуре 65,5ºС

 Μ_ац = 0,85·10^-5 Па·с;(4) μ_возд = 2,·10^-5  Па·с.(1) 

       

       

.

Теплоемкость  при средней температуре 

,

     где С_ац – удельная теплоемкость ацетона при t₁ = 65,5 °С ,

     по  [4] С_ац =1438 Дж/(кг·град),

                С_возд – удельная теплоемкость воздуха при t₁ = 65,5 °С ,  

по [1]  С_возд = 1007 Дж/(кг·град),

 Дж/(кг·град).

Теплопроводность

,

     где В = 0,25 · (9 · k - 5) [1]

     k_ац= 1,26