Билет 16

Вопрос 1.

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем. Если поглощаемый газ – абсорбтив – химически не взаимодействует с абсорбентом, то такую абсорбцию называют физической (непоглощаемю составную газовой смеси называют инертом, или инертным газом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс называют хемосорбцией. В технике часто встречается сочетание обоих видов абсорбции.

Физическая абсорбция обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора – десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижения давления над абсорбентом. Отработанные после хемосорбции абсорбенты обычно реагируют химическими методами или нагреванием.

Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощаемы газ в чистом виде. Часто десорбцию проводить не обязательно, так как полученный в результате абсорбции раствор является конечным продуктом, пригодным для дальнейшего использования.

В промышленности абсорбцию применяют для:

1. Для получения готового продукта (н-р, абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты, абсорбцияHCl с получением сероводородной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты и.т.д.); при этом абсорбцию проводят без десорбции

2. Для выделения ценных компонентов из газовых смесей (н-р, абсорбция бензола из коксового газа; абсорбция ацетилена из газов крекинга или пиролиза природного газа и т.д.); при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией.

3. Для очистки газовых выбросов от вредных примесей ()н-р, очистка топочных газов отSO₂, очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений и т.д.). Очистку газов от вредных примесей абсорбцией используют так же применительно к технологическим газам, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработки газа (н-р, очистка коксового и нефтяного газов от H₂S, очистка азотоводородной смеси для синтеза аммиака от CO₂ и CO) в этих случаях извлекаемые из газовых смесей компоненты обычно используют, поэтому их выделяю десорбцией.

4. Для осушки газов , когда в абсорбционных процессах участвуют две фазы – жидкая и газовая – и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Вопрос 2

Уравнение неразрывности, выражает собой закон сохранения массы в элементарном объеме, то есть непрерывность потока жидкости или газа.

(1)

(2)

Подставляем 2 в1.

Левая часть уравнения представляет полную, или субстанциональную, производную плотности во времени

Таким образом уравнение непрерывности можно записать в виде

Вопрос 3

Теплообменные аппараты подразделяются в зависимости от формы поверхности, вида теплоносителя , способа передачи теплоты.В соответствии с последним показателем их можно классифицировать на поверхностные()рекуперативные , смесительные (контактные) и регенеративные.

В поверхностных теплообменниках теплоносители разделены стенкой, присеем теплота передаетсячерез поверхность этой стенки. Если поверхность теплообмена формируется из труб, то их называют трубчатыми. В другой группе поверхностных теплообменников поверхностью теплообмена является стенка аппарата или металлические плоские листы.

В смесительных теплообменниках теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей. К смесительным теплообменникам относятся, например, градирни.

В регенративных теплообменниках процесс переноса теплоты от горячего теплоносителя к холодному происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки. Теплообменники этого типа часто применяют для регенерации теплоты отходящих газов.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ

Трубчатые:

Кожухотрубчатые – один из теплоносителей протекает в трубах, другой по межтрубному пространству. Нагреваемый теплоноситель подается снизу, охлаждаемый сверху. Трубы располагаются по вершинам правильных шестиугольников. Кожухотрубчатые теплообменники могут быть одноходовыми (оба теплоносителя движутся по всему сечению не изменяя направления) и многоходовыми (трубный пучок разделен перегородками на секции или ходы, по которым последовательно движется теплоноситель)

Двухтрубные теплообменники (труба в трубе) представляют собой набор последовательно соединенных элементов, состоящих из двух концентрически расположенных труб.

Змеевиковые теплообменники – основной элемент – змеевик – труба согнутая по определенному профилю.

Теплообменники с оребренными трубами. Оребрение позволяет существенно повысить тепловую нагрузку теплообменника за счет увеличения поверхности теплообмена.

С плоской поверхностью теплопередачи:

Пластинчатые - поверхность теплообмена – гофрированные параллельные пластины с помощью которых создается система узких каналов шириной 3-6 мм с волнистыми стенками.

Спиральные теплообменники – поверхность теплообмена образуется двумя длинными металлическими листами свернутыми по спирали.

Аппараты с двойными стенками (рубашками) – используют в хим промышленности как обогреваемые (охлаждаемые) сосуды для проведения хим реакций. Работают как правило под избыточным давлением. Внутри распологают мешалку, для увеличения интенсивности процесса.

СМЕСИТЕЛЬНЫЕ – являются высокоинтенсивными аппаратами, т.к. теплообмен происходит при непосредственном контакте теплоносителей. Применяются в случаях, когда допустимо смешение теплоносителей или когда смешение определяется технологическими условиями. Снизу подается горячий теплоноситель (нагретый пар), сверху холодный (например вода). Поверхность теплопередачи увеличивается за счет насадки.

Билет 17