Файл: Расчет и проектирование установки для абсорбции аммиака.docx

, плотность газовой фазы принимаем как среднюю по высоте абсорбера , где − средняя по высоте абсорбера плотность газовой фазы (смеси), кг/м³. Значение вычислим по формуле

(4.27)

где −плотность газовой смеси на входе и на выходе из абсорбера соответственно, кг/м³.

рассчитываем с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона:

(4.28)

(4.29)

где − молярная масса газовой смеси на выходе из абсорбера, кг/кмоль;

T₀ = 273,15К – нормальная термодинамическая температура;

P₀ = 1,013·10⁵ Па – нормальное барометрическое давление.

Молярную массу газовой смеси на выходе из абсорбера рассчитываем по формуле

(4.30)



.

.

.

.

4.2.5 Проверка применимости тарельчатого абсорбера

Определим соотношение объемных расходов жидкой и газовой фаз по абсорберу , м³/м³:



Полученное значение не превышает максимальное рекомендуемое для тарельчатых аппаратов (0,02 м³/м³), следовательно, тарельчатый аппарат применим.

---

4.3 Расчет рабочей скорости и диаметра абсорбера.

Расчетный диаметр абсорбера , м, определяем по формуле

(4.31)

где − расчетная рабочая скорость газовой фазы в абсорбере, м/с.

4.3.1 Расчет рабочей скорости газовой фазы

Расчетная рабочая скорость определяем по формуле

, (4.32)

где k-коэффициент, учитывающий снижение величины скорости (принимается в пределах от 0,7 до 0,9

Принимаем k=0,8.

Для колпачковых тарелок предельное значение рабочей скорости газовой фазы , м/с, рассчитывается по формуле Саудерса-Брауна[1]:

, (4.33)

где C_пр-коэффициент, м/с.

Для колпачковых тарелок с круглыми колпачками Киршбаумом предложено рассчитывать C_пр по формуле[1]:

(4.34)

где d_к-диаметр колпачка, м;

h_кт- расстояние от верха поверхности колпачка (его донышка) до вышерасположенной тарелки, м.

Для расчетов по формуле (4.34) необходимо принять значение диаметра колпачка. Поэтому по рекомендациям [1] предварительно вычисляем значение параметра F_v? , по формуле:

, (4.35)



При принимаем диаметр колпачка .

_{Величину hкт рассчитываем по формуле}

, (4.36)

где -межтарельчатое расстояние, м;

---

-высота колпачка, м.

Предварительно принимаем .Для колпачков с высота колпачка равна .



По формуле (4.33):

.

Предельное значение рабочей скорости газовой фазы по формуле (4.33):



Расчетная рабочая скорость газовой фазы по формуле (4.32):

4.3.2 Расчетный и стандартный диаметры аппарата

Расчетный диаметр абсорбера



Из стандартного ряда нормализованных тарельчатых абсорберов выбираем ближайший диаметр абсорбера D= 2,6 м. Так как D>1,0 м, для проведения процесса абсорбции требуется один аппарат цельно-сварного исполнения.

4.3.3 Действительная скорость газовой фазы в абсорбере

Действительную скорость газовой фазы на полное сечение аппарата w_y,м/с, рассчитываем по формуле

, (4.37)

4.3.4 Параметры тарелок

Согласно[1], колпачковые тарелки (тип 2) с диаметром 2,6 м имеют следующие параметры:

-диаметр колпачка d_к=0,1 м;

-высота прорезей(щелей) в стенке колпачка h_щ=0,02 м;

-относительное свободное сечение тарелки f_св=0,118 м²/м²;

-относительное сечение перелива f_пер=0,133 м²/м²;

-периметр (ширина) сливного порога L_c=2,04 м

4.3.5 Скорость газовой фазы на рабочее сечение тарелки

Действительную скорость газовой фазы на полное сечение аппарата рассчитываем по формуле

(4.38)

где S-площадь поперечного сечения абсорбера, м²

S_t-рабочее сечение тарелки, м².

, (4.39)



Рабочее сечение тарелки рассчитываем по формуле:

---

, (4.40)



.

---

4.4 Расчет высоты абсорбера

Для расчета высоты абсорбера необходимо определить число его тарелок, требуемое для достижения заданной глубины очитки газовой смеси от извлекаемого компонента.

4.4.1 Определение расчетной высоты слоя насадки

Расчетное число тарелок N_р, штук, определяем по формуле:

, (4.41)

где F_от-общая рабочая поверхность тарелок, м²

Значение общей рабочей поверхности тарелок рассчитываем через основное уравнение массопередачи

, (4.42)

где -коэффициент массопередачи по газовой фазе, отнесенный к единице рабочего сечения тарелки, ;

-средняя движущая сила массопередачи по газовой фазе,

Коэффициент массопередачи рассчитываем по формуле:

, (4.43)

где -коэффициент массоотдачи в газовой фазе, отнесенный к единице рабочего сечения тарелки, ;

-коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, отнесенный к единице рабочего сечения тарелки, ;

m-коэффициент распределения вещества по фазам.

4.4.1.1 Расчет коэффициента массоотдачи в газовой фазе

Для колпачковых тарелок расчет ведем по следующей зависимости[1]:

, (4.44)

где- -молярная масса газовой фазы, кг/кмоль;

-коэффициент молекулярного диффузии NH₃

---