моя
.docx1.Технологический расчет
-
Начальная относительная концентрация метилового спирта в инертном газе при входе в абсорбер
МСН3ОН=32 кг/кмоль - мольная масса метилового спирта
Мвозд=29 кг/кмоль - мольная масса воздуха
кг СН3ОН/кг возд.
-
Конечная относительная концентрация метилового спирта в воздухе на выходе из абсорбера.
-
Начальная относительная концентрация метанола в воздухе, подаваемого наверх абсорбера.
-
Конечная концентрация метанола в воздухе, выходящем из абсорбера
кг СН3ОН/кг возд.
-
Определение плотности смеси
-
Плотность при нормальных условиях
кг/м3
-
Плотность при рабочих условиях P=1 атм. T=298 К
кг/м3
-
Расход смеси метанола и воздуха на входе в абсорбер
G= кг/с
-
Расход поглощаемого метанола
кг/с
-
Минимальный теоретический расход воды
кг/с
-
Расход воды с учётом коэффициента избытка поглотителя ϕ=1,3
-
Конечная относительная концентрация метанола в воде, вытекающей с низа абсорбера
кг СН3ОН/ кг воды
11. Движущая сила абсорбции в низу абсорбера.
Δ кг СН3ОН/ кг воды
значение находим по уравнению равновесной линии кг СН3ОН/ кг воды
12.Движущая сила абсорбции на верху абсорбера
Δ кг СН3ОН/ кг воды
13. Средняя движущая сила
Δ кг СН3ОН/ кг воды
14. Мольная доля СН3ОН на выходе из аппарата
yк=
y=
15. Определение числа тарелок в абсорбере
Действительное число тарелок nт = 6
n = nт/η, где η – средний к.п.д. тарелок, по опытным данным значение η находится в переделах 0,3 – 0,8 (1, с. 322)
n=6/0,6=10
2.Расчет скорости газа и диаметра абсорбера.
-
Допустимая скорость газа в абсорбере рассчитывается по формуле
когда ρж>>ρг ,
м/с
Примем С=0,05
-
Диаметр абсорбера
м
м3/с
Принимаем диаметр колонны 1,2 м
-
Действительная рабочая скорость смеси воздуха и метанола в аппарате.
м/с
-
Площадь поперечного сечения абсорбера.
м2
3.Расчет высоты абсорбера
1. Высота светлого слоя жидкости
h0 = 0,787q0,2hпер0,56ωm[1 – 0,31exp(-0,11μx)])0.09
σx=24,5*10-3 Н/м
σв=23,0*10-3 Н/м
где hпер = 0,03 м – высота переливной перегородки;
q – линейная плотность орошения;
μх = 1,0 мПа∙с – вязкость воды при 25 ºС
m = 0,05 – 4,6hпер = 0,05 – 4,6∙0,03 = 0,362
q = Q/Lc = 0,002207/0,722 = 0,00306 м3/м∙с,
Lc – периметр слива
Q = L/ρx = 2,207/1000 = 0,002207 м3/с – объемный расход воды
h0 = 0,787∙0,003060,2∙0,030,56∙1,420,362[1 – 0,31exp(-0,11∙1,0)]* = 0,029м
2. Плотность орошения
м3/м2∙с
где Sк = 0,785d2=1,1304 м2 – площадь колонны;
3. Газосодержание барботажного слоя
где Fr – критери Фруда:
-
Вязкость газовой смеси
Вязкость воздуха при 25 С
,
где 0 = 17,310-6 Пас – вязкость воздуха при 0 С,
c = 124 – постоянная Сатерленда
Пас
Вязкость метилового спирта при 25 С
Пас
Вязкость газовой смеси найдем найдем из соотношения
откуда см = 14,8510-6 Пас
-
Коэффициенты диффузии
Коэффициент диффузии метилового спирта в воздухе
м2/с
D0 = 13,310-6 м2/с – коэффициент диффузии при стандартных условиях.
Коэффициент диффузии метилового спирта в воде при 20 С:
Dж=1,545*10-9
Коэффициент диффузии метилового спирта в воде при 25 С равен:
Dt = D20 (1 + b(t - 20))
Dt=1,545*10-9 *(1+0,015(25-20))=1,664*10-9
6.Коэффициенты массоотдачи
-
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:
βxf = 6,24∙105Dx0,5[U/(1–ε)]0.5h0[μy/(μy+μx)]0,5=6,24∙105*(1,66410-9)0,5*0,002/(1–0,727)]0.5*0,029*[9,66*10-6/(9,6610-6+1,010-3)]0,5 =0,06м/с
βxf = 0,06∙ρx= 0,06∙996,5 = 59,79 кг/м2∙с
Коэффициент массоотдачи в газовой фазе:
βyf=6,24∙105Dy0,5(ω/ε)0.5h0[μy/(μy+μx)]0,5= 93,86 м/с
βyf = 93,86∙ρy = 93,86∙1,184 = 111,1кг/м2∙с.
7.Расчёт коэффициентов массопередачи
кг/м2с
где m – коэффициент распределения, равный тангенсу угла наклона равновесной линии.
кг/м2с
8.Определение высоты абсорбера
h – расстояние между тарелками = 0,5
ZН – расстояние между нижней тарелкой и днищем = 2,0м
ZВ – расстояние между верхней тарелкой и крышкой = 1,0м (3, с. 235)
9.Тепловой расчет
При растворении газа в жидкости выделяется некоторое количество теплоты. При отсутствии отвода теплоты температура повышается, что ведет к возрастанию равновесного парциального давления компонента, изменению положения линии равновесия, уменьшению движущей силы процесса, ухудшению условий абсорбции.
Практически процесс абсорбции проводится с интенсивным отводом теплоты, чтобы температура раствора в аппарате повышалась незначительно.
Определим температуру газа на выходе из абсорбера, вычислив её по формуле.
q = 47150 Дж/моль
10.Гидравлический расчёт колонны
-
Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
где ζ– коэффициент сопротивления тарелки (для ситчатых тарелок 1,1 – 2,0) примем 1,5.(2, с. 210)
Fc = 0,111 – относительное свободное сечение тарелки. (2, с. 216)
-
Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения
где σ = 23,0*10-3 Н/м – поверхностное натяжение воды при 25;
dэ = 0,005 м – диаметр отверстий.
-
Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя:
-
Полное сопротивление тарелки:
-
Полное сопротивление колонны:
11.Конструктивный расчёт
-
Определение толщины стенки обечайки:
Обечайки аппарата, работающие под внутренним давлением.
Хромоникелевая сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632 – 72
Допускаемое напряжение на растяжение: σ = 148 МПа
Рабочее давление: Р = 0,101 МПа
Коэффициенты прочности сварного шва: φш = 0,95 ручная электродуговая сварка (3, т.14.7)
Поправка на коррозию: Ск = 0,001м = 1 мм
Толщина стенки с учётом прибавки на коррозию
Минимальная толщина стенок корпуса аппарата s=10 мм
Проверка:
Допускаемое давление:
-
Эллиптическая крышка (днище) аппарата.
Найдем толщину днища при Rв = Dв H = 0,25D, где R – радиус кривизны днища, D – диаметр аппарата, H – высота днища без учета цилиндрической отбортовки (3, с.453)
Определим коэффициент ослабления днища отверстиями:
Принимаем толщину днища равную толщине аппарата s = 10 мм
Диаметр заготовки D = 1200 мм
Объем днища Vд = 0,283 м3
Высота борта днища h = 50 мм
Внутренняя поверхность днища Fв = 1,75 м2
Высота эллиптической части hв = 300 мм
-
Расчет условного диаметра штуцеров.
Штуцер для подвода газа
Принимаем скорость перемещения ω = 15 м/с
Принимаем d = 400 мм
Штуцер для отвода газа:
Принимаем d = 250 мм
Штуцер для входа жидкости в колонну
Штуцер для выхода жидкости из колонны
Заключение
В процессе выполнения курсового проекта выполнила расчеты тарельчатого абсорбера, который имеет следующие характеристики:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
-
Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 11-е изд., стереотипное – М.: ООО «РусМедиаКонсалт», 2004 – 576 с.
-
Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2007 -496 с.
-
Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры. А. А. Лащинский, А. Р. Толчинский. Под ред. инж. Н.Н. Логинова, 2-е издание, «Машиностроение», 1970 г., 752стр. Табл. 476. Илл.418.