Массообменные процессы. Никалаев Г.И - 69 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

Подставив, получим:
24343
2,1)105,1(
81,9670)101(
25–
33–
=
⋅
⋅⋅
=Ar
;
82,34
55,0243436,018
55,024343
Re
75,4
75,4
=
⋅+
⋅
=
.
Тогда скорость газового потока
52,0
101
105,182,34Re
3–
5–
=
⋅
⋅⋅
==
ч
d
ν
ω
м/с.
Диаметр аппарата найдем из уравнения расхода:
17,1
52,014,3
555,044
=
⋅
⋅
==
πω
G
D
a
м.
4.1.2. Определение расхода адсорбента
Необходимый расход адсорбента определяют, приняв [15],
что на выходе из аппарата адсорбент насыщен полностью, т.е. х
= х* (у
н
).
По изотерме адсорбции (табл. 4.1) находим:
х*(25
.
10
–3
) = 300 кг/м
3
.
Тогда по уравнению материального баланса расход
поглотителя
./104,4
0300
)1011025(555,0
)(*
)(
35
33
0
см
хух
уyG
L
н
кн
−
−−
⋅=
−
⋅−⋅
=
−
−
=
′
Принимая количество адсорбента с учетом истирания и
уноса на 30% большее, получим расход твердой фазы
L = 1,3L’ = 1,3
.
4,4
.
10
–5
= 5,72
.
10
–5
м
3
/с.
4.1.3. Определение объемного коэффициента массопередачи
Объем собственно адсорбента в аппарате находят по
основному уравнению массопередачи:
∫
−
=
H
K
y
y
y
yv
yy
d
K
G
V
*
,
где K
yv
– объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к
объему зерен адсорбента, с
–1
.
Коэффициент K
yv
меняется от тарелки к тарелке, причем
скорость процесса может лимитироваться как внешне-, так и
внутридиффузионной кинетикой. По мере перетекания адсорбента
на нижележащие тарелки доля внутридиффузионного
сопротивления возрастает.
Экспериментально показано [12], что величина β
0
,
называемая средним эффективным коэффициентом массообмена,
близка к объемному коэффициенту внутренней массоотдачи,
практически не зависящему от скорости газового потока. На этом
основании принимаем: β
0
K
yv
.
Для определения коэффициента массоотдачи β
0
в
псевдоожиженном слое адсорбента рекомендуется уравнение [12,
15]:
()
25,1
3,1
2
35,0
75,02
1055,1
−
−
⋅=
′
чн
нас
L
d
Н
ВТ
у
y
КuN
β
(4.5)
или
()
35,025,1
3,1
2
35,025,075,0
2
0
1055,1
н
насууд
уНВТ
уDL
β
β
⋅= , (4.6а)
где
y
ч
D
d
uN
2
0
β
=
′
— критерий Нуссельта;
D
у
— коэффициент диффузии адсорбтива в воздухе, м
2
/с;
134 135 
Подставив, получим:
                            (1 ⋅10 –3 ) 3 670 ⋅ 9,81                               4.1.3. Определение объемного коэффициента массопередачи
                    Ar =                             = 24343 ;
                               (1,5 ⋅10 –5 ) 2 1,2                                    Объем собственно адсорбента в аппарате находят по
                                                                                 основному уравнению массопередачи:
                                  24343 ⋅ 0,55 4,75                                                              y
                                                                                                             G H dy
                     Re =                                 = 34,82 .
                                                                                                            K yv y∫K y − y *
                                                                                                         V=                  ,
                     18 + 0,6 24343 ⋅ 0,55 4,75
     Тогда скорость газового потока                                              где Kyv – объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к
                    Reν 34,82 ⋅ 1,5 ⋅ 10 –5                                      объему зерен адсорбента, с–1.
                 ω=     =                   = 0,52 м/с.
                     dч     1 ⋅ 10 –3                                                 Коэффициент Kyv меняется от тарелки к тарелке, причем
     Диаметр аппарата найдем из уравнения расхода:                               скорость процесса может лимитироваться как внешне-, так и
                                                                                 внутридиффузионной кинетикой. По мере перетекания адсорбента
                             4G         4 ⋅ 0,555                                на    нижележащие     тарелки    доля    внутридиффузионного
                    Da =          =                = 1,17 м.
                             πω        3,14 ⋅ 0,52                               сопротивления возрастает.
                                                                                      Экспериментально показано [12], что величина β0,
              4.1.2. Определение расхода адсорбента                              называемая средним эффективным коэффициентом массообмена,
                                                                                 близка к объемному коэффициенту внутренней массоотдачи,
      Необходимый расход адсорбента определяют, приняв [15],                     практически не зависящему от скорости газового потока. На этом
что на выходе из аппарата адсорбент насыщен полностью, т.е. х                    основании принимаем: β0 Kyv.
= х* (ун).                                                                            Для определения коэффициента массоотдачи β0 в
      По изотерме адсорбции (табл. 4.1) находим:                                 псевдоожиженном слое адсорбента рекомендуется уравнение [12,
                     х*(25.10–3) = 300 кг/м3.                                    15]:
                                                                                                                                             0 , 35                                  −1, 25
                                                                                                                               y нас                                  Н      
      Тогда по уравнению материального баланса расход                                            Nu ′ = 1,55 ⋅10 К
                                                                                                                2    0 , 75
                                                                                                                     L
                                                                                                                                                  β (ВТ    )
                                                                                                                                                              2 −1, 3
                                                                                                                                                                                           (4.5)
поглотителя                                                                                                                     ун                                      dч    
              G ( yн − ук ) 0,555(25 ⋅10 −3 − 1 ⋅10 −3 )                         или
       L′ =                   =                          = 4,4 ⋅10 −5 м 3 / с.                                                    L0уд,75 D у0, 25 у нас
                                                                                                                                                     0 , 35
                                                                                                                                                            β
              х * ( ун ) − х0      300 − 0                                                               β 0 = 1,55 ⋅10       2
                                                                                                                                                                    ,                         (4.6а)
     Принимая количество адсорбента с учетом истирания и                                                                          (ВТ ) 2 1, 3
                                                                                                                                                  Н 1, 25 у н0,35
уноса на 30% большее, получим расход твердой фазы                                             β 0 d ч2
                                                                                 где Nu ′ =    — критерий Нуссельта;
            L = 1,3L’ = 1,3 . 4,4 . 10–5 = 5,72.10–5 м3/с.                                 Dy
                                                                                 Dу — коэффициент диффузии адсорбтива в воздухе, м2/с;


                                            134                                                                                    135

Страницы