Определение скорости движения фаз и диаметра аппарата

Классификация и основы расчета массообменных аппаратов

Массообменные аппараты могут подразделяться по различным признакам:

по способу организации процесса:

— периодические,

— непрерывные;

по расположению в пространстве:

— вертикальные,

— горизонтальные,

— наклонные;

по давлению в аппарате:

— атмосферное,

— под избыточным давлением,

— под вакуумом;

по назначению: абсорберы, перегонные аппараты, ректификационные колонны, экстракторы, адсорберы, сушилки, кристаллизаторы и т.д.;

по способу организации контакта фаз:

— с непрерывным контактом фаз (плёночные, насадочные),

— со ступенчатым контактом фаз (тарельчатые);

по конструкции (будет рассматриваться при изучении конкретных типовых процессов).

5.1.7.1 Технологический расчет аппарата с непрерывным контактом фаз.

Большинство массообменных процессов проводят в цилиндрических вертикальных аппаратах (колоннах) непрерывного действия. Технологический расчёт заключается в определении основных размеров аппарата, для колонны это диаметр D и высота Н.

Исходными данными при проектном расчёте являются:

- расход одной из фаз , начальная и конечная концентрация распределяемого компонента в ней и .

- начальная концентрация распределяемого компонента в другой фазе .

Определяются в ходе расчёта:

- конечная концентрация и расход второй фазы .

Расчёт ведётся по основному уравнению массопередачи:

Согласно этому уравнению, для нахождения F необходимо найти количество распределяемого компонента, переходящего из одной фазы в другую за единицу времени , среднюю движущую силу ; и коэффициент массопередачи . Формула получена для случая .

Определение и .

Запишем уравнение материального баланса для распределяемого вещества для аппарата в целом:

(5.56)

По известным , , находим . По уравнению найти и невозможно.

Задаваясь произвольным значением можно найти , однако на существует ограничение, связанное с направлением процесса массопередачи. Допустим, надо организовывать процесс переноса распределяемого компонента из фазы у в фазу х. Условие его проведения у > y* = mx (рис.5.8).

Точка (,) соответствует верхнему сечению аппарата. Из точки (, ) проводим серии рабочих линий, до касания равновесной, для точки касания движущая сила =0 и =min, x=xк max.

Надо, чтобы > min. можно найти решив задачу оптимизации. Для начала можно брать L=1.5Lmin. Для этого случая находим из (5.56) хк, а затем среднюю движущую силу Δу_ср: Δу_в и Δу_н - движущая сила массопередачи в верхнем и нижнем сечениях аппарата.

Расчётные формулы:

(5.57)

Здесь , - объёмные расходы фаз; , - фиктивные скорости фаз, отнесенные ко всей поперечной площади аппарата. По D подбираем по каталогу колонных аппаратов Dкат и далее уточняют фиктивные скорости. Реальные скорости отличаются от фиктивных.

Расчёт коэффициента массопередачи .

- расчётная формула.

Обычно, по критериальным уравнениям для находим и . Если есть решение дифференциальных уравнений ещё лучше. Эмпирические зависимости, обычно, имею границы применения. Коэффициент распределения m обычно находят экспериментально.

Дата добавления: 2014-01-14