Механічний розрахунок абсорбера

Розрахунок починають з вибору матеріалу для виготовлення абсорбера. З урахуванням агресивності середовища вибираємо матеріал сталь Х18Н10Т. Потім визначають товщину стінок основних елементів абсорбера: корпуса, кришки, днища, тарілки, опори з урахуванням зовнішніх навантажень (тисків), що діють на ці елементи.

2.1. Розрахунок товщини стінки корпуса (обичайки) абсорбера

Початкова товщина стінки обичайки [6], м:

, (2.39)

де D_в, - внутрішній діаметр апарата, м;

σ_Д - напруга, що допускається, при розтяганні, МПа;

Р - розрахунковий тиск в апараті, МПа;

у - коефіцієнт; Що залежить від кількості неукріплених отворів у стінці обичайки, їхнього діаметра, наявності зварених швів;

С - поправка на корозію, ерозію з урахуванням терміну роботи апарата і допуск по товщині листа, м.

У свою чергу:

С = С₁+С₂+С₃, (2.40)

де С₁ - збільшення на корозію, виходячи зі швидкості корозії і терміну служби апарата, м;

С₂ - збільшення на ерозію, м;

С₃ - збільшення на допуск по товщині листа, з якого виготовляється обичайка, м.

По рекомендаціях [6], приймаємо:

С₁=С₂=С₃=0,001м,

С=0,001+0,001+0,001=0,003м.

Визначаємо значення робочого тиску в апараті з урахуванням гідростатичного тиску стовпа рідини в нижній частині обичайки. Гідростатичний тиск у нижній частині обичайки, Па:

Р_р = ρ_х∙g∙H_p, (2.41)

де Н_р — висота стовпа рідини в нижній частині апарата, м.

Величину Н_р приймаємо 2,8 м (виходячи з кількості рідини, що знаходиться в колоні під час роботи [1]).

Тоді:

Р_р = 998∙9,81∙ 2,8 = 27413 Па.

Розрахунковий внутрішній тиск в обичайці визначаємо по формулі:

Р = Р_ро6. + Р_р, (2.42)

де Р_ро6. - робочий тиск в абсорбері, Па.

З обліком (2.42) одержуємо:

Р = 101000+ 27413 = 128413 Па= 0,13 МПа.

Напругу, що допускається, для сталі X18Н10Т по межі міцності визначаємо по табл. 14.4 [6] і формулі:

, (2.43)

де σ_у - межу міцності при розтяганні, МПа;

n_в - запас міцності;

η - поправочний коефіцієнт.

По табл. 14.4 [6] знаходимо n = 2,4. Значення η визначаємо з групи апарата і його класу. Приймаємо, що апарат має 2-у експлуатаційну групу і 2-й експлуатаційний клас. При цьому допущенні η = 1. Величину σ_у знаходимо по табл. 2.5 [6]:

σ_у = 540 МПа.

Підставивши знайдені числові значення в (2.43), одержуємо:

σ_Д = .

Напругу, що допускається, для сталі Х18Н10Т по границі текучості визначаємо по формулі:

σ_Д = , (2.44)

де σ_т - границя текучості, МПа;

n_т — запас міцності по границі текучості.

Величину σ_т знаходимо по табл. 2.5 [6]:

σ_т =220МПа.

По табл. 14.4 [6] знаходимо n_т = 1,5.

Підставивши знайдені числові значення в (2.44), одержуємо:

σ_Д = МПа.

У якості розрахункового приймаємо менше значення σ_д, тобто σ_д = 146,7 МПа.

Знаходимо величину у по формулі:

у = (2.45)

де n - число люків;

d₁ - діаметр люка, м.

З урахуванням необхідності установки люків на кожні п'ять тарілок одержуємо загальне число люків n =4. Вибираємо стандартний діаметр люків [4] d₁ = 0,5 м.

Визначаємо значення у:

у = = 0,866.

Розрахункова товщина стінки обичайки:

м.

З урахуванням необхідної жорсткості обичайки приймаємо товщину обичайки s = 0,008 м.

Перевіримо напругу в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата водою, коли тиск:

P_ісп=Р_г+Р, (2.46)

де Р_г - спробний гідравлічний тиск, Па.

Величину Р_г вибираємо по табл. 14.5 [6]: Р_г = 150000 Па. Тоді:

Р_ісп= 150000 + 190000 = 340000 Па.

Для розрахунку приймаємо Р_ісп = 0,4 МПа.

Напруга в стінці обичайки при гідравлічному іспиті апарата:

σ = , (2.47)

де φ_ш - коефіцієнт міцності зварених швів, по [6] приймаємо рівним 0,95.

При підстановці усіх величин, одержуємо:

σ = = 151,8 МПа.

Розраховане σ менше σ_д по межі міцності при розтяганні, але більше σ_д по границі текучості. Тому отримане значення товщини стінки обичайки s задовольняє розрахункам на міцність, але не задовольняє вимогам по жорсткості. З вимог на жорсткість приймаємо мінімальну з рекомендованих для апаратів даного діаметра товщину обичайки [4] s = 0,016 м.

2.2. Розрахунок днища і кришки абсорбера

У колонних апаратах використовуються кришки і днища (знімні і приварні) різної форми: еліптичної, сферичної, конічної, плоскої. Найбільш раціональними є еліптичні кришки і днища. З обліком цього для проектованого абсорбера вибираємо еліптичне днище (приварне до обичайки) і еліптичну кришку (знімну). Днище і кришка абсорбера так само, як і обичайка, піддані внутрішньому тиску суцільної газової фази Я. Товщину кришки і днища розраховують по рівняннях, аналогічним (2.39). Тому, не роблячи додаткових розрахунків, приймаємо товщину кришки і днища рівними товщині стінки обичайки, тобто 0,016 м.

За ДОСТ 6533-88 вибираємо еліптичне днище з розмірами D_в = 3600 мм; h_в = 900 мм; δ=16 мм; h = 30 мм; число болтів z = 80; діаметр болтів М20.

За ДОСТ 1255-67 вибираємо фланці для обичайки і кришки з розмірами D_ф = 3600 мм; h = 30 мм; число болтів z = 80; діаметр болтів М20.

2.3. Розрахунок опорної частини абсорбера

Як було відзначено, абсорбційні апарати в більшості випадків розміщаються на відкритому місці і встановлюються на спеціальні фундаменти. При цьому передбачається тверде з'єднання опорної частини апаратів з фундаментом за допомогою анкерних болтів, що охороняють колонні апарати від перекидання під дією вітрового навантаження на бічну поверхню апарата.

Вибираємо для абсорбера опору циліндричної форми [6], виготовлену зі сталі Ст5.

Приймаємо: висоту обичайки опорної частини Н_оп= 2,0 м; діаметр опори D_оп = 3,6 м; товщину стінки опори s_оп = 0,016 м.

Товщина ребра [4]:

δ = , (2.48)

де G - максимальна вага апарата, МН;

k - відношення вильоту ребра до його висоти;

п - число опорних лап, наварених на бічну поверхню опорної частини колони;

z - число ребер в одній лапі;

l - виліт опори, м;

- напруга на стиск, що допускається, МПа.

Максимальну вагу апарата знаходимо з умови заповнення його водою С = 2,3 МН. Приймаємо: виліт опори n = 0,4 м; відношення вильоту ребра до його висоти k = 0,8; число лап z = 4; число ребер у лапі z = 2; напруга, що допускається, [4] = 100 МПа; С_к = 0,001 м; С_окр. = 0,001 м.

Підставивши числові значення в (2.48), одержимо:

δ =

Перевіряємо міцність зварених швів:

, (2.49)

де - загальна довжина зварених швів, м;

- катет звареного шва, м;

-напруга матеріалу шва на зріз, що допускається, МПа.

По рекомендаціях [4] приймаємо: конструктивно по ескізі апарата = 2,7 м; = 0,008 м; = 80 МПа.

Перевіряємо умову міцності звареного шва:

;

0,58≤1,21.

Умова міцності звареного шва виконується.

Для розрахунку абсорбера на перекидання знаходимо вітровий перекидаючий момент:

М_в = 0,5∙К₁∙К₂∙q_в∙ , (2.50)

де К₁, К₂ - коефіцієнти;

q_в - питоме вітрове навантаження, Па;

H_заг - загальна висота абсорбера, м.

Загальна висота абсорбера:

H_заг = H_аб +Н_оп; (2.51)

H_заг = 14,9 +2,0=16,9м.

По рекомендаціях [6] К₁ = 0,7; К₂= 2; q_в = 1000 Па.

Тоді:

М_в = 0,5∙0,7∙2∙1000∙16,9²∙3,6=0,720∙10⁶ Па=0,72МПа.

Згинаюча напруга в стінці опори [4]:

(2.52)

Величина згинаючої напруги дорівнює:

= 17,13 МПа.

Розрахункове значення напруги, що менше допускається, = 146,7 МПа.

Робимо перевірку опори на стійкість.

Для відношення знаходимо (6) k₁ = 2,07; k₂ = 6,7;

Визначаємо коефіцієнт по формулі:

; (2.53)

Перевіряємо умову стійкості опори:

, (2.54)

Е- модуль пружності матеріалу, Па.

Для сталі Ст5 знаходимо [4] Е = 1,88∙10¹¹ Па.

Одержимо:

5,696∙10^-3<0,016.

Стійкість опори забезпечена.

Зовнішній діаметр опорного кільця:

D₁=D_оп+2∙s_оп+2∙l. (2.55)

де D_оп - внутрішній діаметр опори, м.

D₁ = 3,6+2∙0,016+2∙0,4 = 4,43 м.

Внутрішній діаметр опорного кільця:

D₂=D_оп - 2∙l. (2.55)

D₂=3,6 - 2∙0,4=2,8м.

Визначаємо максимальну напругу зминання фундаменту під опорною поверхнею по формулі:

(2.57)

З урахуванням розмірів кільця одержимо:

= 0,329 МПа.

Розрахункова товщина опорного кільця:

(2.58)

Одержимо:

Приймаємо s_к = 0,034 м.

Визначаємо мінімальна напруга зминання фундаменту під опорною поверхнею:

(2.59)

Тоді:

= 0,011 МПа.

Отримане значення свідчить про те, що апарат не стійкий на перекидання і потрібна установка фундаментних (анкерних) болтів.

Загальне розрахункове навантаження на фундаментні болти:

Р₆ = 0,785∙ (2.60)

Р₆ = 0,785∙ МПа.

Необхідне число фундаментних болтів:

, (2.61)

де F_в - площа перетину обраного болта, м²;

k - безрозмірний коефіцієнт;

η - поправочний коефіцієнт/

Вибираємо болти М18 і знаходимо по [6, табл. 13.7], k=1; η = 1.

Приймаємо більше парне число болтів z=4, що відповідає рекомендаціям (7).

3. Підбор допоміжного устаткування

Для подачі газу і рідини в абсорбер служать патрубки, що підводять, (штуцера), до яких на рознімних з'єднаннях (фланцях) кріпляться технологічні трубопроводи.

Для розрахунку діаметрів штуцерів використовуються рівняння витрати, що зв'язують об'ємні витрати потоків, площі поперечних перетинів штуцерів і середні лінійні швидкості потоків [3]:

Q=S∙w, (2.62)

де Q, - витрата рідини чи газу, м³/с;

S - площа поперечного перетину штуцерів для підведення рідини чи газу, м²;

w - швидкість рідини чи газу, м/с.

Для патрубків циліндричної форми з внутрішнім діаметром d_тр площа поперечного перетину:

S= (2.63)

З обліком (2.62) і (2.63):

d_тр= , (2.64)

Так як витрати рідини і газу визначені раніше, для розрахунку діаметра трубопроводів для подачі в абсорбер рідини і газу необхідно визначити лінійну швидкість w. Значеннями w можна задаватися з рекомендацій [4], що забезпечують оптимальний діаметр трубопроводу.

При подачі в абсорбер газу компресійними машинами швидкість газу на вході і виході з абсорбера можна прийняти рівною 20-30 м/с [4], приймаємо w = 30 м/с.

У цьому випадку діаметр трубопроводу:

d_тр= = 0,651м.

Діаметри патрубків для підведення і відводу газу з абсорбера приймаємо рівними 700 мм.

Вибираємо фланці для цих трубопроводів по рекомендаціях [6] з розмірами, мм: D_в = 700; D = 830; D_б = 780; D₁ = 750.

Швидкість рідини на вході в абсорбер приймаємо рівною 3м/с, що відповідає рекомендованим значенням для швидкостей при подачі малов’язких рідин у трубопроводи відцентровими насосами [6].

Знаходимо діаметр трубопроводу для подачі рідини на вході:

d_тр= = 0,300м

Приймаємо d_тр=0,300м. По знайденому діаметру підбираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 300; D = 360; D_б = 330; D₁ = 320.

Відповідно до рекомендацій [4] швидкість рідини на виході з абсорбера приймаємо w =2 м/с.

Тоді діаметр трубопроводу:

d_тр= = 0,368м.

Приймаємо стандартний діаметр трубопроводу для відводу рідини з абсорбера: d_тр = 0,380 м. Для даного трубопроводу вибираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 380; D = 450; D_б = 430; D₁ = 410.

III. ТЕОРІЯ І РОЗРАХУНОК ПОРОЖНИСТОГО ФОРСУНОЧНОГО АБСОРБЕРА

1. Загальні вимоги до ведення масообмінних процесів і використання абсорбційній апаратури

В наш час в абсорбційній практиці застосовуються розпилювальні абсорбери трьох типів.

Порожні форсуночні - це протиточні апарати, у яких поверхня контакту взаємодіючих фаз (газ - рідина) створюється розпилом сорбенту спеціальними розпилювальними пристроями (найчастіше форсунками). При цьому істотним є досягнення заданого ступеня дисперсності розпилу, далекобійність факела і рівномірність його заповнення. Прагнення дослідників як можна повніше задовольнити перераховані вимоги привело до створення великої кількості конструкцій розпилювачів [9].

В абсорбційній практиці інтерес представляють розпилювачі, що створюють заповнений факел розпилу - так називані відцентрово-струминні форсунки, конструкцій яких в наш час нараховується кілька десятків. За даними [9], їх поділяють на три групи: форсунки з тангенціальним уведенням рідини в камери закручування; із завихрюючими вкладишами і шнеками; з формуванням осьового потоку рідини за допомогою спеціальних конструктивних елементів.

В останні роки створений [10] і експлуатується новий вид форсуночної техніки - так називані форсунки з двома введеннями (ФзДВ) (рис. 3.1), здатні завдяки своїм конструктивним особливостям (пола камера закручування; заповнення факела забезпечується другим, крім тангенціального, центральним уведенням) надійно працювати із системами, ускладненими наявністю суспензії, схильними до шламовідкладенню й утворення гелів. Тривала промислова експлуатація таких форсунок в умовах очищення газів суперфосфатного виробництва, що відходять, від SіF₄ [11] дозволила зробити найбільш раціональну схему газоочищення з їх використанням і вказати оптимальні параметри ведення сорбції. Доцільно монтаж форсуночних схем зрошення порожніх розпилювальних абсорберів вести через кришки абсорберів за допомогою монтуємих на них люків по кількості форсунок, а розведення рідини до форсунок - від загального розводящого колектора, встановленого у верхній частині абсорбера. При цьому, якщо поверхня розмітки з бідною симетрією (на кришці абсорбера, наприклад, мається вихлопний газохід), розмітку розраховують за допомогою розробленого інтеграла:

, (3.1)

враховуючого всі можливі відхилення в розпилі від рівномірного, по спеціальній програмі.

Рис. 3.1 Форсунка з двома вводами

В інших випадках (поверхня розмітки симетрична - коло, квадрат) розрахунок ведуть за методикою [9]. Бічного монтажу (через патрубки, які монтуються на бічній поверхні абсорбера) варто уникати, тому що в умовах промислової експлуатації розпилювальних абсорберів порушувати внутрішню ізоляцію поверхні апарата (що неминуче при виготовленні таких патрубків) небажано. Якщо реалізувати схему через кришки важко, а також при багатоярусному монтажі, на стадії проектування абсорбера передбачають можливість конструктивних змін.

Другий і третій тип складають швидкісні прямоточні розпилювальні абсорбери (у свою чергу їхній поділяють [5] ще на три типи) і механічні. Дійсна робота орієнтована на абсорбційні процеси, реалізовані у форсуночних абсорберах. Тому розглядаються абсорбери тільки першого типу.

2. Гідравліка розпилювальних абсорберів

У цьому розділі розглядається розрахунок гідравлічного опору абсорбера і швидкості падіння краплі w_к. При цьому основна складність у розрахунку ΔР полягає у визначенні коефіцієнта опору ζ, що входить у рівняння Дарсі-Вецсбаха:

, (3.2)

де H, D - відповідно висота і діаметр абсорбера, м;

w_Г - швидкість газу в перетині апарата, м/с;

ρ_г - щільність газу, кг/м³.

По (3.2) визначають опір циліндричної частини абсорбера (мал. 3.2).

Як відомо:

ζ= f (Re_o); Re_o=

де w_o - швидкість осадження краплі, м/с;

d_к - діаметр краплі, м;

μ_г - динамічна в'язкість газового середовища, Па∙с.

Таким чином, для визначення ζ необхідно мати значення w_к, тобто такий підхід до рішення задачі незручний.

Риc. 3.2. До розрахунку гідравлічного опору порожнистого абсорберу.

Установлено [12], що краплі діаметром d_к < 0,002 м рухаються як тверді частки; отже, до них, застосовна гідравлічна теорія твердих зернистих матеріалів [3]. Це відкриває перспективу визначення ζ без використання w_к, але за допомогою критерію Аr, у який швидкість не входить. Названою теорією встановлено зв'язок Аr с Rе₀. Далі приведено висновок рівнянь для визначення ζ за допомогою Аr.

При протиточному падінні краплі, завдяки опору газового середовища, швидкість краплі швидко стає постійною, рівною швидкості її осадження w₀. При цьому маса краплі:

встановлюється опором газового середовища:

,

(закон Ньютона), тобто

чи ,

відкіля:

, (3.4)

де - так названий фіктивний критерій Архимеда.

У (3.4) виразимо через ζ і :

∙ (3.5)

У (3.5) ζ=f(Re_o). Таким чином, установлено [3] діапазони чисел, для яких ζ визначається по відповідним рівняннях:

стоксовська область Rе_а ≤ 2

ζ= ; (3.6)

перехідна область 2 < Rе₀ ≤ 500

ζ= ; (3.7)

автомодельна область 500 < Rе₀ ≤ 150000

ζ=0,44=const. (3.8)

Підставивши приведені в (3.5) — (3.8) значення ζ і відповідні їм значення чисел Rе₀ у (3.5), одержимо критичні значення чисел для названих областей:

стоксовська область Rе₀ = 2

перехідна область Rе₀ = 500

< 84000, тобто для перехідної області значення чисел лежать у

діапазоні 36 < < 84000;

автомодельна область Rе₀ > 500 (наприклад, Rе₀ = 600)

На підставі викладеного, розрахунок коефіцієнта ζ і швидкості w₀ для часток (крапля) діаметром (d_к і щільністю ρ_к при їх падінні в газовому середовищі з характеристиками ρ_г і μ_г за критичним значенням чисел ведемо по наступній ланцюжку:

→Re₀→ζ(w_o)/

Розраховуємо:

.

За знайденим значенням установлюємо режим падіння краплі (тобто розраховуємо Re₀):

≤36; ; ; (3.9)

36< ≤84000;

відкіля:

; (3.10)

>84000; ζ=0,44;

; (3.11)

Відповідно до знайдених значень вибираємо рівняння і розраховуємо значення коефіцієнта опору ζ при ≤ 2 по (3.6), при 2< ≤ 500 по (3.7), а для діапазону 500 < ≤ 150000 ζ = 0,44.

При розрахунку швидкості осадження варто враховувати форму часток, для чого в рівняння для вводимо коефіцієнт форму φ_ф і рівняння приймає

вид = , відповідно w_o= , причому для часток кулястої форми ф_ф = 1, для будь-яких інших ф_ф < 1. Установлено, що в умовах осадження при > 84000 для часток округлої форми = 0,77, для кутової = 0,66, для довгастої = 0,58, для пластинчастих = 0,43. Для одержання щирих значень швидкості осадження крапель враховуємо швидкість газу w_г. Тоді для розглянутого випадку (протиток) w_к = w₀ - w_г.

Гідравлічний опір входу газу в апарат ΔР₂ (розширення) і виходу ΔР₃ (звуження) розраховуємо за методикою [2], визначаючу спочатку коефіцієнти опору входу ζ_вх і виходу ζ_вих.

По заданій швидкості газу на вході і виході w_вих розраховуєм і , по розмірах входу і виходу - їхнього перетину ζ_вх і ζ_вих. Визначаємо

відносини , і користаючись [2, табл. ХПІ] знайдених значень відносин і чисел Rе, знаходимо коефіцієнти опору ζ_вх і ζ_вих. Опір входу і виходу:

ΔР_розш =ΔР₂=ζ_вх∙ ;

ΔР_звуж =ΔР₃=ζ_вх∙ ;

3. Загальна схема розрахунку форсуночних абсорберів

Звичайно задано:

продуктивність абсорбера по газу Q, м³/год., тип газу;

вхідна С₁ і вихідна С₂ концентрації газу, кг/м³;

швидкості газу в перетині апарата: вхідному w_вх і вихідному w_вих патрубках, м/с; якщо виконуються економічні розрахунки, задаються декількома швидкостями газу; одержують ряд апаратів з різними діаметрами і відповідними експлуатаційними й амортизаційними витратами; по мінімуму сумарних витрат знаходимо оптимальну швидкість газу w_ог;

середній діаметр крапель розпилу d_к, м;

фізико-хімічні властивості газу й абсорбенту: щільність ρ_г, кг/м³; динамічна в'язкість газу μ_г, Па∙с; щільність сорбенту ρ_р, кг/м³;

форма крапель (куляста, округла й ін.);

тип форсунок (евольвенті, із двома введеннями та ін.);

спосіб монтажу (одне- чи багатоярусний);

спосіб організації зрошення (циркуляційний чи проточний).

Послідовність виконання розрахунків:

- конструктивні і технологічні;

- гідравлічні;

- механічні;

- економічні.

3.1. Конструктивний і технологічний розрахунки абсорбера

3.1.1. По заданій швидкості газу w_г і продуктивності апарата Q визначаємо перетин апарата F і його діаметр D.

Q = w_г∙F;

Відкіля:

, м² (3.12)

;

Відкіля:

D = , м (3.13)

3.1.2. По рівнянню балансу маси

G = Q∙(C₁-C₂) (3.14)

розраховуємо продуктивність абсорбера G по газу, що сорбується.

3.1.3. По рівнянню масопередачі

G = K_Vг∙V∙ΔC_сер. (3.15)

визначаємо робочий об'єм абсорбера, м³:

V = (3.16)

де ΔC_сер. - середня рушійна сила процесу,

ΔC_сер. = (3.17)

, - відповідні С₁ і С₂ рівноважні концентрації сорбтива, тобто пружності пар сорбтива над розчинами, що утворяться в результаті сорбції; наприклад при сорбції SiF4 над розчином Н₂SiF₆ відповідної концентрації з урахуванням температури. Значення С° визначаємо по відповідній довідковій і спеціальній літературі. Рівноважні концентрації над розчинами Н₂Si₆ концентрацією <2% приведені в [13], а в плоть до =12,5% - у [14]. Дані по над розчинами фтористо-водневої кислоти С_НF до 15 % при температурі (25 - 50 °С) приведені в [15].

Оскільки порожнисті форсуночні абсорбери, як правило, працюють у циркуляційному режимі, концентрації сорбенту на вході і виході практично однакові, відповідно рівні і рівноважні концентрації. Тому, прийнявши циркуляційний спосіб організації зрошення, вважаємо, що , тоді рівняння (3.17) прийме вид:

ΔC_сер. =

Визначивши ΔC_сер., приступаємо до розрахунку об'ємного коефіцієнта масопередачі К_Vг, при цьому враховуємо, що для процесів абсорбції добре розчинних газів (основний дифузійний опір масопередачі з боку газу) з достатньої для практичних цілей точністю можна прийняти рівність К_Vг і коефіцієнта масовіддачі β_Vг. Оскільки завдання орієнтоване на використання добре розчинних газів, приведені далі рівняння для розрахунку β_Vг дозволяють власне кажучи визначати К_VГ, тому що в цих випадках β_Vг = К_VГ.

При сорбції НF і С1₂ розчинами Na₂СОз; хлору, розчинами вапняного молока в колоні з D = 1,0 - 5,5 м, висотою Н = 4,3 - 12,0 м при швидкості w_г = 2,7 - 8,0 м/с і щільності зрошення L= 11 - 64 м/год. в умовах розпилу Nа₂СO₃ евольвентними форсунками, а розчинів вапняного молока - відбивними форсунками для розрахунку β _{V г} Фіалков [21] рекомендує рівняння, год.^-1:

β _{V г} = А* *Lⁿ * H^-p * D^q. (3.19)

Значення показників ступенів приведені в табл. 3.1.

Таблиця 3.1.

Форсунки	m	n	p	q
Евольвентні	0,90	0,45	0,65	-0,13
Відбивні	1,38	0,69	0,50	1,37

Доречно відзначити, що Фіалковим показано збільшення (при w_г ≥ 2м/с) швидкості абсорбції при протитокі в 6 разів у порівнянні з прямотоком.

Рамм [5] встановив, що рівняння (3.19) при розпилі евольвент ними форсунками можна використовувати і для розрахунку не швидкісних порожнистих абсорберів (при w_г < 2м/с) аж до w_г = 1м/с, для абсорбції аміаку, год^-1.

β _{V г} = 720* *L^0,45 * H^-0,65. (3.20)

Для інших газів у праву частину рівняння (3.20) вводиться множник (D_г/ )^0,67, що враховує розходження в коефіцієнтах дифузії компонента, що сорбується D_г й аміаку . Таким чином рівняння (3.20) приймає вид, год^-1.:

β _{V г} = 720* *L^0,45 * H^-0,65 *(D_г/ )^0,67 (3.21)

При санітарному очищенні газів, що відходять, суперфосфатного виробництва (сорбція SiF₄ водою) при L= 2,5 – 45м/год., w_г = 0,5 – 3,5 м/с і С_вх = 0,1 – 1,0 г/м³ (при С_вх > 1 г/м³ К _{V г} не залежить від концентрації) за даними групи газоочистки кафедри ТНРЕ коефіцієнт масопередачі, віднесений до робочого абсорбційного об’єму (розпил форсунками з двома вводами), год^-1.

β _{V г} = 5500*w_г * *L^0,11. (3.22)

При використанні рівнянь (3.19) – (3.21) задаються робочою висотою апарата Н^', розраховують β _{V г} К _{V г}. Потім з рівняння (3.15) G = К _{V г} *V*ΔC_cep, визначають робочий об’єм V, і нарешті, з рівняння V = F*H', розраховують H' (F – раніше знайдений перетин апарата). Якщо Н H', розрахунок вважають закінченим, якщо H' Н (розходження перевищує 20%) задаються новими значеннями H' і розрахунок повторюють. Практика показує, що прийнятна збіжність H' і Н досягається вже після трьох, чотирьох перерахувань.

В усі рівняння (3.19) – (3.21) для розрахунку β _{V г} входить щільність зрошення L. Оптимальну величину L_o вибирають по табл. 3.2. у залежності від типу сорбтива (газу).

Таблиця 3.2.

Значення оптимальних щільностей зрошення

(сорбція водою) L_о, м/год.

Сорбтив
SiF4	NH3	SiF4+HF	HF	Cl2

3.1.4. По рівнянню (3.16) розраховуємо робочий об’єм абсорбера, м³:

V = .

3.1.5. Визначаємо робочу висоту апарата Н, використовуючи знайдений по (3.12) перетин F:

H = . (3.23)

3.1.6. Задавшись значеннями швидкостей газу у вхідному і вихідному газоходах з інтервалу w_{г max} = 7,0 – 9,0 м/с, визначаємо розміри вхідного d₁ і вихідного d₂ патрубків.

f = .

При цьому доцільно прийняти w_{г вх.} = w_{г вих.} , тоді f₁=f₂=f, відповідно:

d₁ = d₂ = . (3.24)

Якщо проектують новий апарат, передбачають бічні оглядові і монтажні люки.