ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет насадочной колонны с непрерывным дифференциальным контактом фаз из "Массопередача" В ступенчатом контактном аппарате, таком, как колпачковая колонна или смеситель, межфазная поверхность, через которую происходит массопередача, создается прежде всего в результате диспергирования газа в жидкости в форме пузырьков или пены. Другой способ создания поверхности массопередачи состоит в одновременном пропускании потока жидкости через раздробленный твердый материал или насадку, а потока газа через матрицу, образуемую твердой фазой и жидкостью. В указанном устройстве газовая и жидкая фазы находятся в более или менее непрерывном контакте, так что соответствующий аппарат можно назвать устройством с непрерывным контактом. В большинстве случаев при абсорбции газ и жидкость проходят противоточно друг другу в колонне, заполненной насадкой. Насадочные колонны и типичные насадки обсуждены в главе П. [c.460] В настоящем разделе разбираютс.ч. методы определения необходимой высоты колонны или глубины насадки в случае абсорбции одного компонента их газового потока в нелетучую жидкость. В трех первых подразделах изложены методы точных расчетов. Четыре последующих подраздела посвящены упрощенным экспресс-методам расчета, которые часто бывают полезны для предварительных оценок. [c.461] Точный метод расчета посредством ЭВМ представлен в приложении к главе. [c.461] Другой метод, основанный на концепции высоты эквивалентной теоретической тарелки и промежуточный по трудоемкости вычислений и степени точности, описан в разделе 9.8. [c.461] Рассмотрим насадочную абсорбционную колонну, показанную схематически на рис. 9.14. Колонна имеет общую площадь поперечного сечения 5 в направлении, перпендикулярном движению потока. Насадка общей высотой Нт обеспечивает эффективную поверхность массопередачи на единицу объема. Допускается, что абсорбция происходит йри постоянных температуре и давлении. [c.461] Газ поступает вниз колонные массовой скоростью в поперечном сечении моль/(ч-м ), перпендикулярном газовому потоку, а жидкость подается сверху с массовой скоростью моль/(ч-м ). Мольные доли абсорбированного компонента обозначим через У я X в газовой и жидкой фазах соответственно. Будем предполагать, что газ и жидкость проходят через колонну в поршневом режиме, т. е. с плоским профилем концентраций и скоростей в любом горизонтальном поперечном сечении. Эффекты поперечной неравномерности распределения потоков и продольного перемешивания освещены в главе 4 для однофазного течения и в главе 11 —для противоточных двухфазных потоков. [c.461] Здесь Na — поток абсорбированного компонента А, определяемый площадью поверхности контакта между газом и жидкостью, кмоль/(м -ч) feg--коэффициент массоотдачи в газовой фазе, кмоль/(м--ч-МПа) Р —общее давление, Л Па Ь —коэффи-Ш1ент массоотдачи в жидкой фазе, м/ч С — концентрация абсорбированного компонента в жидкости, кмоль/м р — средняя мольная плотность жидкости, кмоль/м (считается постоянной). [c.463] Таким образом, согласно уравнению (9.54), состав на межфазной поверхности находится на линии с отрицательным наклоном kip/kgP, соединяющей точку рабочей линии X, Y с равновесной кривой. Получаемые при этом значения концентраций можно подставить в уравнения (9.50) или (9.51) и определить скорость абсорбции, соответствующую какому-либо составу на рабочей линии. [c.463] Подобное выражение получается при применении величин и X. [c.464] Уравнение (9.58) можно проинтегрировать графически, определив входящие в него величины в нескольких точках на рабочей кривой. Кроме того, интегрирование легко осуществляют численным способом с помощью ЭВМ (см. конец главы). [c.464] Как было указано выше, величина На теоретически не зависит от концентрации и давления. [c.464] = К/ = О из выражения (9.74) следует, что степень абсорбции, соответствующая одной единице переноса, равна 1 — т. е. составляет 63,2 %. [c.466] Если величины Hqg или Hq- сильно изменяются по высоте колонны, то их необходимо оставить под знаком интеграла в уравнениях (9.83), либо (9.88), а не применять их средние значения. [c.469] Пример 9.5. Описанный в примере 9.1 газовый поток нужно подвергнуть процессу абсорбции при температуре 40 °С и давлении 0,101325 МПа в колонне с насадкой из колец Рашига диаметром 2,54 см. В качестве абсорбента необходимо использовать воду, содержащую 0,0001 мол. долей спирта. Требуемая степень извлечения спирта должна составлять 98 %. [c.469] Численные значения этой функции приведены в таблице. Интегрирование уравнения (9.58) можно затем осуществить графически, как изображено на рис. 9.18. В результате получим кт = 8.62 м. [c.471] Вследствие незначительного изменения На и Ом. методы (а) и (б) дают оди. наковый результат. [c.472] Если бы, однако, концентрации были выше, то метод (а), в котором величина На удерживается под знаком интеграла, учитывал бы указанное изменение и приводил к лучшему результату. [c.472] Следует отметить, что при лимитирующем сопротивлении газовой фазы пользоваться средним логарифмическим можно, если равновесная линия прямолинейна в интервале от до Х . В случае лимитирующего сопротивления жидкой фазы применение среднего логарифмического правомерно, если равновесная кривая линейна в интервале от Уц до У . [c.474] Как будет показано в последующих разделах, приведенные выше уравнения также применимы, если массопередача всех компонентов кроме абсорбированного, такова, что мольные потоки газа и жидкости изменяются незначительно по высоте колонны. [c.475] Пример 9.6. а) Для потоков и условий, сформулированных в примере 9.5, найти высоту колонны следующими приближенными методами посредством (1) среднелогарифмической движущей силы и среднего общего коэффициента массопередачи, отнесенного к газовой фазе, и 2) алгебраическим расчетом числа общих единиц переноса в газовой фазе. [c.476] Вернуться к основной статье