М ИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Тольяттинский государственный университет»
«Институт химии и энергетики»

(наименование института)
Химическая технология и ресурсосбережение

(наименование института полностью)
Кафедра /департамент /центр Химическая технология и ресурсосбережение

                                       (наименование кафедры/департамента/центра полностью)

18.03.02Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии

(код и наименование направления подготовки, специальности)

Практическое задание № 2
по учебному курсу «Биотехнологии»

(наименование учебного курса)

 

Вариант ________ (при наличии)

Студент	Ю.В. Коцерь
	(И.О. Фамилия)
Группа	ЭРТбп-1701а
Преподаватель	М.В. Кравцова
	(И.О. Фамилия)

Тольятти 2021
Задачи по расчету абсорбционного оборудования

1.Вычислить коэффициент диффузии сероводорода в воде при 50⁰С.
Согласно закона Фика молекулярная диффузия – это количество диффундирующего через слой вещества пропорционально поверхности слоя, изменению концентрации по толщине слоя, времени и обратно пропорционально толщине слоя. Таким образом, образуется уравнение диффузии (1.0):
(1.0)


где: D – коэффициент диффузии;

F – поверхность слоя;

- концентрация вещества;

---

- время прохождения через слой вещества;

- толщина слоя вещества.

Для приближенного определения коэффициентов диффузии в жидкостях при 20⁰С используем формулу:

(1.1)

где - вязкость растворителя ( =1),спз;

А, В – поправочные коэффициенты для диффундирующего слоя вещества и растворителя (А=1; В=4,7);

-молекулярный объем сероводорода;

- молекулярный объем воды;

-молекулярная масса сероводорода;

- молекулярная масса воды.

Молекулярные объемы определяются как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав соединений.
(1.2)







Подставим эти значения в формулу:



Рассчитаем температурный коэффициент по формуле:

(1.3)

где - вязкость растворителя при 20⁰С, спз;

- плотность растворителя, кг/м³.


Коэффициент диффузии при заданной температуре находим по формуле:

(1.4)

где - коэффициент диффузии при 20⁰С;

- температурный коэффициент;

---

- заданная температура.


2.Определить коэффициент массопередачи в водяном скруббере при поглощении из газа диоксида углерода по следующим данным. В скруббер поступает 6000 м³/ч газовой смеси, считая при атмосферном давлении и при рабочей температуре, на скруббер подается 700 м³/ч чистой воды. Начальное содержание диоксида углерода в газе 30% об., конечное (в верху скруббера) 0,3 об.. Давление в скруббере Р_раб.=20 кгс/см². Температура 20⁰С. В нижнюю часть скруббера загружено 4 тонны керамических колец 50×50×5 мм. Выше загружено 20 тонн колец 35×35×4 мм. Коэффициент смоченности считать равным 1.
Решение:

Для начала необходимо вычислить суммарную поверхность всех колец.
(2.0)
где - количество керамических колец

- насыпная плотность насадки из колец;

- удельная поверхность насадки.
Рассчитаем поверхность колец 50×50×5мм:

согласно таблице XVII на рисунке 4: =530 кг/м³; = 87.5м²/м^3.


Рассчитываем поверхность колец 35×35×4 мм:

согласно рисунку 4: =505 кг/м³; = 140 м²/м³


Суммарная поверхность всех колец рассчитывается по формуле:
(2.1)

Определяем количество диоксида углерода поглощенного водой.

Рассчитаем начальное количество диоксида углерода в газе (внизу скруббера) по формуле:

(2.2)
Для определения объема диоксида углерода на выходе из скруббера, учитываем, что объем воздуха в смеси равный (6000 – 1800) м³/час, составляет (1 – 0,003) объемные доли. Таким образом, объем в смеси равен:



Количество диоксида углерода в выходящем газе (вверху скруббера) составляет 0,003, тогда:

---

(2.3)

Поглощается водой:

(2.4)

Приведем объем поглощенного диоксида углерода к нормальным условиям для расчета поглощенного диоксида углерода через плотность и объем:

(2.5)

где - температура в Кельвинах;

- заданная температура в Цельсии;

- плотность СО₂ при нормальных условиях.

т .е.

(2.6)
где - мольная масса диоксида углерода.

Найдем движущую силу процесса адсорбции в низу скруббера.

Парциальное давление диоксида углерода на входе в скруббер:

для начала необходимо перевести заданное давление кПа:



где 1 кгс/см²=98,1 кПа.
(2.7)

Для расчета равновесного давления диоксида углерода по уравнению Генри определим концентрацию в водном растворе в мольных долях. На входе в скруббер:

(2.8)

Исходя из данных таблицы на рисунке 6 коэффициент Генри Е для диоксида серы при температуре 20⁰С равен 1,08×10⁶ мм .рт. столба или 0,144×10⁶ кПа.

Рассчитаем парциальное давление диоксида углерода в газе, равновесном с жидкостью, вытекающей из скруббера:

(2.9)

Определим движущую силу процесса абсорбции в низу скруббера:

(2.10)

Определим движущую силу процесса абсорбции в верхней части скруббера. Парциальное давление диоксида углерода в газе, выходящем вверху скруббера:

(2.11)

Вода на орошение подается чистая, тогда парциальное давление

---

диоксида углерода в равновесном с водой газе равно нулю. Рассчитаем движущую силу абсорбции на верху скруббера:

(2.12)

Рассчитаем движущую силу всего процесса:

(2.13)

Произведем расчет коэффициента массопередачи:

(2.14)

или переведем в мм.рт.столба:

(2.15)
3. Из критериального уравнения вывести расчётную формулу для определения числа единицы переноса по газовой фазе.

Решение:

Из уравнения зависимости между коэффициентами массоспередачи и фазовыми коэффициентами массопередачи

(3.0)

где - тангенс угла наклона линии равновесия;

- коэффициент массопередачи, выраженный в кмоль/(м²×с);

и - коэффициенты массоотдачи, выражены в кмоль/(м²×с),

получаем:

(3.1)

где G – постоянный по высоте колонны расход инертного газа, кг/с или кмоль/с;

К_у – средний коэффициент массопередачи кг/(м²×с×(кг/кг инертного газа)) или кмоль/(м²×с×(кг/кг инертного газа));

- удельная поверхность сухой насадки, м²/м³;

L – массовый расход жидкости, кг/с;

S – площадь поперечного сечения абсорбера, м²,

(3.2)

где D – диаметр колонны, м.

Объёмным коэффициентом массопередачи называют величину

(3.3)

где

---

Смотрите также файлы

• Программа курса.docx

• 18. Анализ показателей деятельности мтп.docx

• Задание к теме Логистическое управление запасами.docx

• Лабораторная работа 2 по учебному курсу Биотехнологии.docx

• Введение история профессии, условия труда на рабочем месте.docx