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

Экология водных объектов
Вода является ценнейшим природным ресурсом. Она играет исключительную роль в процессах обмена веществ, составляющих основу жизни. Огромное значение вода имеет в промышленном и сельскохозяйственном производстве; общеизвестна необходимость е ...

Этапы перераспределения вещества и энергии в биосфере
Создание и существование биомассы неразрывно связаны с поступлением энергии и веществ из окружающей среды. Большинство веществ земной коры проходит через живые организмы и вовлекается в биологический круговорот веществ, создавший биосферу ...