Исходные данные

Для очистки воздуха от паров ацетона необходимо рассчитать насадочный абсорбер (рис.7), заполненный керамическими кольцами (размером 29х25х3 мм). Абсорбент - вода.

Рис. 7 - Схема насадочного абсорбера: 1 - корпус, 2 - насадка

Данные:(массовый расход жидкости) = 2980 кг/г(расход воздуха) = 1290 м3/чн (начальная концентрация ацетона в воздухе) = 5% = 0,05(степень поглощения) = 0,96

Т (средняя температура в абсорбере) = 293К(коэффициент массопередачи) = 0,4 кмоль

Ψ (коэффициент смоченности насадки) = 1

Расчёт

Определение количества поглощаемого ацетона (М):

(1)

где Q - расход воздуха (м3/ч);н - начальная концентрация ацетона в воздухе;п - степень поглощения (доли единицы).

M = (1290*0,05*0,96) / ((1-0,05)*22,4) = 61,92/21,28 = 2,9098 кмоль/ч

Начальная концентрация ацетона в воде, подаваемой в верхнюю часть абсорбера, равна 0.

; (2)

где Мв= 18 г/моль = 18 кг/моль

Хн = 2,9098/(2980/18) = 2,9098/165,5556 = 0,0176 кмоль ацетона/ кмоль воды

Начальная концентрация ацетона в воздухе в нижней части при входе в абсорбер:

; (3)н= 0,05/(1-0,05) = 0,0526 кмоль ацетона/ кмоль воздуха

Конечная концентрация ацетона на выходе из абсорбера:

; (4)

Yв= 0,05*(1-0,96)/1-0,05 = 0,002/0,95 = 0,0021 кмоль ацетона/кмоль воздуха

Нахождение движущей силы абсорбции в нижней части абсорбера:

; (5)

где Yн* находится из уравнения Yн* = 1,68Xн (6), соответствующего низу абсорбера.

н* = 1,68*0,0176 = 0,0296

∆Yн= 0,0526 - 0,0296 = 0,0230 кмоль ацетона/кмоль воздуха

Движущая сила в верхней части:

; (7)

∆Yв= 0,0021 - 0 = 0,0021 кмоль ацетона/кмоль воздуха

Средняя движущая сила:

; (8)

∆Yср= 0,023-0,0021 / 2,3*lg(0,0230/0,0021) = 0,0209 / 2,3*1,0395 = 0,0209 / 2,39085 = 0,0087 кмоль ацетона/кмоль воздуха

Нахождение требующейся поверхности массопередачи:

; (9)

где ky - коэффициент массопередачи.

= 2,9098 / 0,0087*0,4 = 2,9098 / 0,00348 = 836,1494 м2, т.е. 836 м2.

Объём слоя керамических колец (при Ψ = 1):

V = F/σ (10),

где σ = 204 м2/м3 (удельная поверхность насадки).

= 836/204 = 4,0980 м3 ≈ 4 м3

Определение эффективной скорости газа wз в точке захлёбывания:

; (11)

где g= 9,8 м/с,св (свободный объём насадки) = 0,74 м3/м3,

ρж (плотность жидкости) = 1000 кг/м3,

(плотность газа), (12)

где ρ0 (плотность воздуха при нормальных условиях) = 1,293 кг/м3,

Т0 = 273К,

Т (средняя температура в абсорбере) = 293К;

µж (динамический коэффициент вязкости жидкости) = 1 мПа*с,, G - массовые расходы жидкости и газа (кг/ч);

, (13)

А = 0,022 (для насадки из колец и спиралей)

Еще статьи по теме

Растительный мир как часть биосферы
Невозможно представить себе окружающий мир без растений. Зеленые растения создают на Земле условия для существования всех живых организмов. Они выделяют кислород, который необходим для дыхания, служат основным источником пищи для всех ...

Леса Западной Сибири и их экологическая роль
По лесопокрытой площади леса Западной Сибири занимают 15% площади лесов РФ, по запасу же древесины их удельный вес возрастает до 25%, что свидетельствует о преобладании здесь спелых лесов более высокой производительности, чем в Европейской ...