- удельная смоченная (активная) поверхность насадки, м²/м³;

при ψ = 1 а = .

Применяя объемный коэффициент массопередачи, получаем формулу для высоты единицы переноса:

(3.4)

Отсюда при ψ = 1 получаем:

(3.5)

где G – мольный расход газа , кмоль/с;

L – мольный расход жидкости, кмоль/с;

- удельная поверхность насадки, м²/м³;

- высота единицы переноса для газовой фазы, м ;

- высота единицы переноса для жидкой фазы, м.

В критериальном уравнении коэффициент массопередачи выражен в кмоль/(м²×с×(кмоль/м³) равен м/с.

Из уравнения

, (3.6)

находим соотношение и , тогда согласно таблице 6.2 на рисунке 5:

, (3.7)

Далее:

, (3.8)

где - фиктивная скорость, м/с, находим по формуле:

, (3.9)

В выражение для диффузионного критерия Нуссельта подставим найденное значение и получим:

, (3.10)

где - эквивалентный диаметр, м, найденный по формуле:

, (3.11)

где - свободный объем насадки, м³/м³;

- удельная поверхность насадки, м²/м^3.

Далее получаем:

---

. (3.12)
4.Определить коэффициент массоотдачи для газовой фазы в насадочном абсорбере, в котором производится поглощение диоксида серы из инертного газа (азота) под атмосферным давлением. Температура в абсорбере 22⁰С, он работает в пленочном режиме. Скорость газа в абсорбере (фиктивная) 0,5 м/с. Абсорбер заполнен кусками кокса ( = 50 м²/м³;V=0,72 м³/м³).

Решение:

Из критериального уравнения Нуссельта:

, (4.0)

где - постоянная Рейнольдса.

Рассчитаем постоянную Рейнольдса по формуле:

, (4.1)

где - скорость газа в абсорбере (фиктивная), м/с;

- плотность газа, кг/м³;

- удельная поверхность, м²/м³;

- динамический коэффициент вязкости, Па×с.(0,0175×10^-3)



Плотность газа определяем по уравнению:

, (4.2)

где М_г - молярная масса газа (N₂),г/моль;

Т₀ – абсолютный 0⁰С (273⁰К);

Т – заданная температура,⁰С;

22,4 – газовая постоянная (число Авогардо).

.

Коэффициент диффузии принимаем как в воздухе, тогда:

. (4.3)

Далее:


Рассчитаем диффузионный критерий Нуссельта:

(4.4)

Эквивалентный диаметр рассчитываем по формуле:

(4.5)

Коэффициент массоотдачи:

.
5.В массообменном аппарате, работающем под давлением

---

,коэффициенты массоотдачи имеют следующие значения:

, .Равновесные составы газовой и жидкой фаз характеризуются законом Генри . Определить:

а) коэффициенты массопередачи К_у и К_х;

б) во сколько раз диффузионное сопротивление жидкой фазы отличается от диффузионного сопротивления газовой фазы.

Решение:

Из уравнения идеальной смеси газов доля компонента равняется:

, (5.0)

где р - парциальное давление компонента газовой смеси;

П – общее давление смеси газов или паров, равное сумме всех парциальных давлений компонентов.

Закон Генри, закон межфазного равновесия для идеальных газов:

, (5.1)

где - парциальное давление компонента в газовой фазе над равновесном с газом жидкостью;

Е – коэффициент Генри, зависящий от температуры и природы газа и жидкости;

х – мольная доля компонента в жидкости.

Если подставить в уравнение (5.1) значение по уравнению (5.0) получим значение:

, (5.3)

где - мольная доля компонента в газовой фазе, равновесной с жидкостью;

- безразмерный коэффициент, постоянный для системы газ-жидкость при t и П=const равен .

Уравнение равновесия приведём к виду :

, (5.4)

Далее найдём коэффициенты массопередачи по формулам:

(5.5)

и

, (5.6)

где

---

и - коэффициенты массопередачи, кмоль/(м²×с);

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

- тангенс угла наклона линии равновесия.

,

.

Проверим равенство :

. (5.7)

При движущих силах и отношение диффузионных сопротивлений жидкой и газовой фаз будет:

(раз). (5.8)
6. Воздух атмосферного давления при температуре 40⁰С насыщен водяным паром. Определить парциальное давление воздуха, объемный и массовый % пара в воздушно-паровой смеси и его относительную массовую концентрацию, считая оба компонента смеси идеальными газами. Атмосферное давление 750 мм рт. ст. Определить также плотность воздушно – паровой смеси, сравнить её с плотностью сухого воздуха.

Решение:

Давление насыщенного пара при температуре 40⁰С составляет 55,32 мм рт.ст. Это будет парциальное давление водяного пара в воздушно – паровой смеси, а парциальное давление воздуха будет:

, (6.0)

где - парциальное давление водяного пара, мм рт. ст.;

- атмосферное давление, мм рт.ст.

Вычислим долю водяного пара в смеси (объемную):

. (6.1)

Вычислим массовую долю пара:

(6.2)

где - молярная масса пара, г/моль.

.

Вычислим относительную массовую концентрацию:

---

. (6.3)

Плотность воздушно-паровой смеси рассчитываем исходя из суммы плотностей всех компонентов, при своем парциальном давлении по формуле:

(6.4)

Плотность смеси при заданных температуре и давлении рассчитаем по формуле:

, (6.5)

Плотность сухого воздуха при заданных температуре и давлении:

.
7.Жидкая смесь содержит 65% (мол.) толуола и 35% (мол.) четыреххлористого углерода (ч.х.у.). Определить относительную массовую концентрацию толуола и его объемную массовую концентрацию (в кг/м³).

Решение:

Относительную массу толуола рассчитаем по формуле:

, (7.1)

где - мольная масса толуола (92 кг/моль);

- мольная масса четыреххлористого углерода (154 кг/моль);

- мольная доля толуола.

Тогда:

.


Для расчёта объемной массовой концентрации толуола , необходимо вычислить плотность смеси , для этого сначала найдем массовую долю толуола по формуле:

. (7.2)

Плотность толуола, исходя из данных рисунка 1, составляет 870 кг/м³, плотность четыреххлористого углерода составляет 1630 кг/м³.

Изменение объема при смешении не происходит, значит, объем смеси равен объему сумме компонентов, тогда объем кг смеси составит:

, (7.3)

тогда плотность смеси:

. (7.4)

Объемная массовая концентрация толуола рассчитывается по формуле:

---

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