Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Матеріальний баланс і витрата абсорбенту

Отримання рівняння (9.3.1) матеріального балансу для процесу абсорбції таке ж саме, як і для масообмінних процесів в цілому (див. п. 8.4.матеріальних процесів)

 

G(Yn-YK) = L(Xn-XK) (9.3.1)

де G - витрата інертного газу, кмоль/с; L - витрата абсорбенту, кмоль/с;

Yп \ YK - початкова та кінцева концентрації абсорбтива в газовій суміші, кмоль/(кмоль

інертного газу);

Хп і Хк - початкова та кінцева концентрації абсорбтива в поглиначі, кмоль/(кмоль

абсорбенту).

Звичайно з рівняння матеріального балансу визначають загальну витрату абсорбенту:

(9.3.2)

або його питому витрату L (кмоль/кмоль інертного газу):

(9.3.3)

Рівняння (9.3.3) можна записати наступним чином:

Yп-Yк=l(Xк-Xп) (9.3.4)

Це рівняння визначає залежність між складами газу і рідини в довільному перерізі апарату і тому носить назву рівняння робочої лінії.

З рівняння (9.3.4) випливає, що робоча лінія абсорбції в координатах У - X являє собою пряму з кутом нахилу, тангенс котрого дорівнює l = L/G.

Розглянемо поняття про питому витрату абсорбенту і вибір розміру апарату для проведення цього процесу. Зв'язок між питомою витратою абсорбенту і розміром абсорбера показана на рис.9.3.1. В даному випадку заданими є початкова і кінцева концентрації газу (Yп і Yк), витрата інертного газу G і початкова концентрація абсорбенту Хп. Таким чином, змінними в рівнянні (9.3.4) є витрата абсорбенту L і його кінцева концентрація Хк від котрих залежить положення робочих ліній на діаграмі У -X і, тому, величина рушійної сили процесу і відповідно розмір абсорбера (рівняння (8.5.4)). Через точку А (рис.9.3.1) з координатами Yк і Yп у відповідності з рівнянням (9.3.4) проведені робочі лінії АВ, АВ1 АВ2, АВ3, що відповідають різним концентраціям абсорбенту або різним питомим його витратам. Оскільки початкова концентрація Yп газу задана, то точки Б, В123 будують межами на одній горизонтальній прямій.

 

 

Рис.9.3.1. До визначення питомої витрати абсорбенту.

 

Рушійна сила процесу абсорбції для будь - якого значення X і вибраної величини L буде виражатись різницею ординат У-У*, зображених вертикальними відрізками, що з'єднують відповідні точки робочої лінії і лінії рівноваги. Для всього абсорбера можна прийняти середнє значення ΔΥсер., величина котрого, наприклад для лінії АВ1, зображена на рис.9.3.1 відрізком ΔΥсер. Величина рушійної сили буде тим більше, чим крутіше нахил робочої лінії і, тому, чим крутіше нахил робочої лінії і, тому, чим більше питома витрата абсорбенту. При збігу робочої лінії з вертикаллю ΔΥсер. буде мати максимальне значення, і, тому, розміри апарату при цьому мінімальні (так як число одиниць переносу nу =(ΔYб -ΔYм)/ΔΥсер., тому при сталості ΔΥM значення ΔYб і ΔYcep. максимальні. Питома витрата абсорбенту при цьому буде нескінченно велика, оскільки Хк = Хп і знаменник в рівнянні (9.3.3) буде рівним 0.

Якщо ж робоча лінія АВ3 дотикається лінії рівноваги, то питома витрата абсорбенту мінімальна (тобто L = Lmin), а величина ΔΥсер. в точці дотику рівна нулю, оскільки в цій точці Уп = У*; при цьому nу= ∞.

В техніці в масообмінних, в тому числі і в абсорбційних, апаратах рівновага між фазами не досягається і завжди ХКХ* (де ХХ* - концентрація газу, що поглинається, в рідині, яка знаходиться в рівновазі з газом, що надходить). Тому величина L завжди повинна бути більшою мінімального значення Lmin, що відповідає граничному положенню робочої лінії АВ3 на рис.9.3.1. Замінивши Хх на Хк* в рівнянні (9.3.3), отримаємо вираз для визначення мінімальної витрати абсорбенту:

(9.3.5)

Збільшення питомої витрати L абсорбенту одночасно зі зменшенням висоти абсорбера може призвести до помітного збільшення його діаметру. Це відбувається тому що зі збільшенням L=L/G збільшується також витрата поглинача L (G залишається постійною величиною), а при цьому знижуються допустимі швидкості газу в абсорбері, по котрим знаходять його діаметр. Тому якщо питома витрата абсорбенту не задана (тобто не задана кінцева концентрація Хк абсорбенту), потрібно вибирати таке співвідношення між розмірами абсорбера, затратами на його експлуатацію і величиною L, при котрому величина питомої витрати абсорбенту буде оптимальною. Величину оптимальної витрати абсорбенту Lопт. знаходять за допомогою техніко-економічного розрахунку.

Затрати S (рис.9.3.2) на поглинання в абсорбері 1 кмоль газу можна представити наступним чином:

S=S1+S2+S3,

де S1 - затрати, які не залежать від розмірів апарату і витрат абсорбенту (вартість газу,

обслуговування і т.д.);

S2 - капітальні вклади, які залежать від розмірів абсорбера (вартість енергії на поглинання

гідравлічного опору при проходженні газу через абсорбер і т.д.);

S3 - затрати, які залежать від витрати абсорбенту (вартість перекачки абсорбенту, витрати

на десорбцію і т.д.).

Так як S1 не залежить від витрат абсорбенту, то функція S1=f(l) на рис.9.3.2 виражається горизонтальною прямою лінією. Побудувавши по ряду точок залежності S2=f(l) і S3=F(l), будуємо криву S загальних витрат, котра має мінімум, що відповідає оптимальній питомій витраті Іопт. абсорбенту.

 

Рис.9.3.2. До визначення оптимальної питомій витрати абсорбенту (S - затрати в $).

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Кінетика процесу абсорбції | Тепловий баланс і температура абсорбенту
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 675; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.012 сек.