Розрахунок коефіцієнтів масовіддачі і масопередачі

Коефіцієнти масовіддачі розраховуємо за методикою, викладеною в (4), з урахуванням гідродинаміки газорідкісного шару на тарілці. Для цього спочатку розраховуємо висоту світлого шару рідини (води) на тарілці:

, (2.18)

де h_пер – висота переливної перегородки, м;

q – лінійна щільність зрошення, м³/(м∙с).

У свою чергу:

, (2.19)

де Q – об’ємна витрата рідини, м³/с;

b – ширина переливної перегородки, м.

= 0,0740 м³ (м∙с).

h₀ = 0,0419+0,19∙0,06-0,135∙1,052∙ =0,079м.

Для обліку впливу сил ваги на рух рідини уздовж тарілки розраховуємо критерій Фруда:

, (2.20)

де Fr – критерій Фруда;

g – прискорення вільного падіння, м/с².

Значення критерію Фруда:

Так як в процесі абсорбції на тарілках утвориться шар піни, необхідно врахувати вплив на процес масопередачі газозмісту барботажного шару, який можна розраховувати по рівнянню (4):

ε = , (2.21)

де ε – газозміст барботажного шару рідини.

З урахуванням критерію Фруда одержуємо:

ε =

Визначаємо висоту газідкісного шару (піни), м.

, (2.22)

де - висота газорідкісного шару (піни), м.

Одержуємо:

Визначимо величину гідравлічного опору газорідкісного шару (піи) на тарілці:

, (2.23)

де - гідравлічний опір газорідкісного шару (піни), Па.

З урахуванням усіх величин одержуємо:

Па.

Розраховуємо величину критерію гідравлічного опору по формулі (4):

= 0,099 м.

Робимо розрахунок коефіцієнтів масовіддачі:

у рідкій фазі

; (2.25)

у газовій фазі

; (2.26)

де D_x D_y – коефіцієнти дифузії SO₂ відповідно у воді й повітрі, м²/с;

, - середні швидкості відповідно рідини і газу в барботажному шарі, м/с

u – щільність зрошення, дорівнює u= , м/с, тут S_a – площа перетину абсорбера, м²);

μ_х μ_у – коефіцієнти динамічної в’язкості відповідно рідини і газу, Па∙с.

Площа перетину абсорбера:

; (2.27)

м².

Знаходимо щільність зрошення:

u = = 0,021 м/с

Значення коефіцієнтів дифузії і в’язкості вибираємо з урахуванням робочих умов процесу абсорбції (9):

D_x=1,47∙10^-9 м²/с; D_у=0,122∙10^-4 м²/с; μ_х=1,0∙10^-3 Па∙с;; μ_у=12,72∙10^-6 Па∙с;

Підставити у вираження (2.25) і (2.26) числові значення, одержуємо:

;

;

Коефіцієнти масопередачі, кг/(м²∙с):

у рідкій фазі

(2.28)

у газовій фазі

(2.29)

де m – тангенс кута нахилу рівноважної лінії до осі абсцис.

Використовуючи рис. 2.1 визначаемо

= 29,27.

Виразимо β_х і β_у в обраній для розрахунку розмірності:

β_х = 0,045∙998 = 44,91 кг/(м²∙с);

β_у = 2,657∙1,206 = 3,204 кг/(м²∙с).

Обчислюємо:

= 1,037 кг/(м²∙с).