Расчет высоты светлого слоя жидкости

5.2 Расчет высоты светлого слоя жидкости

Высоту светлого слоя жидкости на тарелке находят из соотношения:[5.2.1]

 [5.2.1]

hп – высота газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке, м.

Рассчитаем критерий Фруда:

Отсюда находим высоту газожидкостного слоя:

м

Газосодержание барботажного слоя находят по уравнению:

 

Тогда высота светлого слоя жидкости:

м

5.3 Расчет коэффициентов массоотдачи

Для расчета коэффициента массоотдачи, найдем значения коэффициентов молекулярной диффузии по уравнению:[5.3.1]

Коэффициент диффузии компонента газовой фазы А в газе В можно рассчитать, пользуясь полуэмпирической зависимостью [5.3.1]:

, [5.3.1]

Где VA VB – мольные объемы газов А и В соответственно в жидком состоянии при нормальной температуре кипения, /кмоль;

МА и МВ – мольные массы газов А и В соответственно кг/кмоль;

Р – давление в абсорбере, Па;

Т – температура газа, К.

 м³/кмоль;  м³/кмоль;

Определим Dy для рассматриваемого случая:

Коэффициент диффузии Dx в разбавленных растворах можем вычислить по уравнению [4.4.2]

 [5.3.2]

Где М – мольная масса растворителя, кг/кмоль;

Т – температура растворителя, К;

VА – мольный объем поглощаемого компонента, ;

x – поправочный компонент (x = 2.6 для воды);

Рассчитав значения коэффициентов молекулярной диффузии, вычисляем коэффициенты массоотдачи:

 м/с

= м/с

Выразим  и  в выбранной для расчета размерности:

 кг/(м²·с)

 кг/(м²·с)

Коэффициент массопередачи:

5.4 Расчет числа тарелок абсорбера

Суммарная поверхность тарелок абсорбера находиться из модифицированного уравнения массопередачи[5.4.1]:

 м² [5.4.1]

Требуемое число тарелок [5.4.1]:

 [5.4.2]

5.5 Выбор расстояния между тарелками и определение высоты абсорбера

Расстояние между тарелками барботажного типа принимают равными или несколько большими суммы высот барботажного слоя и сепарационного пространства:

где h – расстояние между тарелками;

h_п – высота барботажного слоя, м;

h_с – высота сепарационного пространства, м

Высоту сепарационного пространства вычисляют, исходя из допустимой величиной брызгоуноса с тарелки, принимаемой равной 0,1 кг жидкости на 1 кг газа.

Значение l для провальных тарелок рассчитывают по уравнению[5.5.1]:

; [5.5.1]

Где f –поправочный множитель, учитывающий свойства жидкости и равный 0,0565 (ρх /σ)1,1; σ – в mH/m; коэффициент А и показатели степени m и n приведены ниже:

А=

m= 2.56

n= 2.56

С учетом - поверхностное натяжение жидкой фазы, Н/м будет равна:

тогда решая это уравнение относительно h_с будет: h_с=0,101м,

Тогда расстояние между тарелками:

h=0,035+0,101=0,136м

В соответствии с требованиями выбираем стандартное значение

h=200 мм

Высота тарельчатой части абсорбера определяется по формуле

 м;

Расстояние между днищем абсорбера и насадкой Z_н определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера Z_в зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают каплеотбойные устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны). Примем эти расстояния равными соответственно 1,4 и 2,5м. Тогда общая высота одного абсорбера:

H_a=Нн+Zв+Zн=6,2+1,4+2,5=10,1 м.

6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

6.1 Расчет гидравлического сопротивления тарелок абсорбера

Гидравлическое сопротивления тарелок абсорбера определяют по формуле:

,

где  - полное гидравлическое сопротивление одной тарелки, Па.

Полное гидравлическое сопротивление одной тарелки складывается из трех слагаемых:[5.1.1]

, [6.1.1]

где , ,  - гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) тарелки, газожидкостного слоя (пены) на тарелке сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения, Па

 [6.1.2]

где  - коэффициент сопротивления сухой тарелки.

Тогда

 Па

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя (пены) на тарелке[5.1.3]:

 [6.1.3]

 кПа

гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, равно [5.1.4]:

Па [6.1.4]

Диаметр отверстия для ситчатой тарелки d_є=12, мм.

Тогда полное гидравлическое сопротивление:

Гидравлическое сопротивление всех тарелок абсорбера:

6.2 Расчет и выбор штуцеров

Присоединение трубопроводов к сосудам и аппаратам осуществляется с помощью труб и штуцеров.

Штуцера не рассчитывают на прочность, а выбирают исходя из оптимального диаметра и давления среды. Для каждого случая необходимо исходить из оптимального значения скорости.

Расчет штуцеров для ввода и вывода абсорбента.

Выберем значение w для абсорбента, равное 1 м/с. Тогда диаметр штуцера будет:

 м

Расчет штуцеров для ввода и вывода газовой смеси.

Значение w для газовой смеси выберем равной 40 м/с, тогда

 м

По ОСТ 261404-76 определим основные параметры патрубков стандартных стальных фланцевых тонкостенных штуцеров:

При заданном расходе V и скорости принимаем в напорных трубопроводах w=1m/c

ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ШТУЦЕРОВ

Dy, мм	dT, мм	ST, мм	HT, мм
200	219	6	160
500	530	12	210

При условном давлении до 1 МПа

7.ЛИТЕРАТУРА

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии .- Л: Химия,

1976.-552 с.

2. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия,1968.-847с.

3.Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии.- М.: Химия,1972.-496с.

4.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971.-750с.

5. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию .-М.: Химия,1991.- 496с.

6. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Справочник . -Л.: Машиностроение,1981.-382с.

7. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник . -Л.: Машиностроение,1970.-752с.