Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 115
Текст из файла (страница 115)
Таким образом, минимально возможный диаметр колонны равен: 4(1', + 1',) п(ь, +ь;), — 0,402 и. Выбираем внутренний диаметр колонны равным 0,5 м, Фиктивные скорости фаз в такой колонне составляют м„ж, 0,707 см/с, иу м, = 1,414 см/с. Колонна будет работать при нагрузке, составляющей 65 % от нагрузки при захлебывании. В данном случае диаметры колонны, определяемые из приближенных размеров капель для капельного и струйного истечения, одинаковы. Если бы они различались, то окончательный выбор диаметра колонны должен был бы проводиться после расчета распределителя и определения режима истечения дисперсной фазы. Часть И1.
Основное оборудование для очистки сточных вод Расчет расиределителя дисперснай фазы. Работа распылительных колонн во многом определяется конструкцией распределителя дисперсной фазы. Он должен подавать в рабочую зону колонны достаточно малые капли, по возможности близкие по размерам, и обеспечивать их равномерное распределение по объему аппарата. При близких размерах капель время пребывания их в колонне не должно сильно различаться, и режим движения дисперсной фазы должен быть близок к режиму идеального вытеснения.
Поэтому предпочтительнее капельный режим истечения, при котором образуются одинаковые капли (иногда наряду с однородными крупными каплями образуются капли-спутники значительно меньшего размера). Капельный режим работы распределителя дисперсной фазы не всегда осуществим, так как может потребоваться слишком большое число отверстий, которые невозможно разместить по его поперечному сечению. Для равномерного распределения капель по сечению аппарата необходимо, чтобы диаметр распределителя был равен диаметру рабочей зоны экстрактора (в месте установки распределителя колонна должна иметь расширение для свободного прохода сплошной фазы в отстойную зону). Число отверстий распределителя при размещении их по треугольникам примерно определяется соотношением: п = 0,905 (б/л)'. (2.43) Максимальное число отверстий соответствует минимальному шагу в между отверстиями, который опре- деляется конструкцией распределителя и не должен быть меньше размера капель (во избежание их слияния при выходе из распределителя).
В основу расчета числа отверстий распределителя диспсрсной фазы может быть положен принцип минимального размера капель. Зависимость среднего размера капель от скорости истечения обычно имеет вид, показанный на рис. 2.63. Примерное положение минимума определяется следующими соотношениями: %е = 0,59/А при К <0,317; Ие = 1,8 при Я > 0,317. Рассчитаем число отверстий распределителя дисперсной фазы так, чтобы размер капель был минимальным.
Так как в данном случае А = = 0,266, то критерий Вебера должен быть равен ЪЧе = 0,59/0,266 = = 2,22. Скорость в отверстиях распределителя, соответствующая этому значению критерия Вебера, равна: и =,~ %ЫГР.4) = =0,147 м/с. Необходимое для такой скорости истечения число отверстий составляет: и = 4 У/(пич1') = 4 0,002778/ /(3,14 0,147 - 0,004') = 1500. Шаг между отверстиями должен быть равен: и =а,д3ОЫ = 0,5~~,90571500 = 0,0123 м. Это значение заметно больше и размера отверстий, и ориентировочного размсра капель. Следовательно, по сечению распределителя можно разместить 1500 отверстий. 587 Глава 2 Оборудование для физико-химических методов очистки Найдем критическую скорость ис- течения по уравнению (2.23): (9,81-0,6.103 0,004 0,0341 3-0,0341 874-0,004(1+ 4/7,52) 9,81-0,6-10' 0,004 0,0341 При числе отверстий и = 1500 скорость истечения (0,147 м/с) немного превышает критическую.
Следовательно, распределитель будет работать в начальной стадии струйного режима, когда размеры образующихся капель отличаются незначительноо. Размер капель, Уточненный расчет размеров капель проводим по уравнению (2.27) для струйного истечения: ( 43 а =1+ 6750 ~ ),8+ 2,22 ,, ( 9,81 0,004.874' ~0,6.10' 0,894.10 ' ~ Р = 0,28+ 0,4 схр(-0,56(7,17 — 1)) = 0,293; И = 1,675-4/(7,17и4 (0,293)'"1= 6,16 мм. Скорость свободного осаждения для капель этого диаметра составляет 0,126 м/с, а суммарная предельная нагрузка при такой характеристической скорости практически равна предельной нагрузке, полученной в предварительных расчетах на основе приближенной оценки размеров капель. Следовательно, нет оснований вносить изменения в выбранный диаметр колонны, Удерживающая способность. Уравнение (2.22) при характеристической 588 путем подстановки х = ~ — а/3 приводят к виду: ~' + р~ + д = О.
Коэффициенты р и 47 равны: р = — а'/3+ Ь; д = 2(а/3)' — аЬ/3 + с, Коэффициенты а, Ь, с уравнения (2.22) имеют следуюшие значения: и/ и/ а=-2; Ь=1+ — ' — — '; оор сор а Сори —— и'„ Подстановкой Ф = т + 2/3 преобразуем это уравнение к виду 3+ р с а с (2.44) Коэффициенты р и д в данном случае равны: и/,— и, 1 2 и„+2и, р= ч= и„,„ 3' 27 3и„„ Уравнение (2.22) таково, что всегда соблюдается условие (р/3)'+ ((у/ /2)' < О. В этом случае уравнение (2А4) имеет три действительных корня: гг =Зсос(а/3)з](-р/3)/ С, =-2сос(а/Зоо/3)](-р/3), гас а = агрос (-4/2 (/-(р ! 3) '].
Корни кубического уравнения (2.22) равны Ф = ~ + 2/3. скорости и = 0,126 м/с и фиктивных скоростях фаз и, = 0,707 см/с и и/„= 1,414 см/с принимает вид: Ф' — 2Ф'+ 1,06Ф вЂ” 0,117 = О. Для решения этого уравнения используем аналитический метод решения кубических уравнений в тригонометрической форме. Решение сводится к тому, что уравнение вида х' + ах~ + Ьх + с = О Часть И1. Основное оборудование для очистки сточных вод и, 1о, и~ = — '+ — '= 1-Ф Ф 0,707 1,414 1 — 0,142 0,142 589 Для решаемой задачи и5,/и2,, = = 0,0561; и„/и „= 0,1122.
Следовательно, р = — 0,2775; д = — 0,000926; р/3 = — 0,0925, Тогда а = агссоа 10,000926/2 (0,0925)'~'] = = 89,06', а/3 = 29,7; сов (а/3) = 0,869; сов (а/3 + 60 ) = 0,0052; сов (а/3 — 60') = 0,863. Таким образом 2, =2 0,86990,0925 =0,528; 2, =-2 0,0052,,/0,0925 =-0,00316; 2, =-2 0,863~/О 0925 =-0 525. Корни кубического уравнения (2.22) получаются равными: Ф, = ~, + + 2/3 = 1,19; Ф, = ~, + 2/3 = 0,524; Ф,= ~, + 2/3 = 0,142.
Наименьшее значение, Ф = 0,142, принимаем за величину удерживающей способности. Тогда удельная поверхность контакта фаз будет равна а = 6Ф/й = 6 - О, 142/(6,16 10 ') = = 138 м'/м'. Таким образом, при расчете гидродинамических параметров распылительной колонны получены следующие результаты: Циаметр колонны (и распределителя аисперсной фазы), м ...,..........,...,... 0,5 Фиктивная скорость, см/с: дисперсиой фазы (бензола) ........ 1,414 сплошной фазы (воды) .............,.
0,707 Число отверстий распределителя аисперсной фазы диаметром 4 мм.... 1500 Шаг между отверсгиями, мм ........... 12,3 Средний диаметр капель, мм ....,......, 6,16 Удерживающая способность ........,... 0,142 Удельная поверхность контакта фаз, м'/м' ......,.......,......,,... 138 Коэ44ициенты ди44узии. Вычислим коэффициенты диффузии по уравнению (2.14): Ю = 7,4 - 10 22(срЩ" Т/(рз 0'), где М вЂ” молекулярная масса растворителя, равная для воды 18,02, для бензола — 78,2; ~р — фактор ассоциации растворителя, равный для воды 2,6, для бензола 1; ю — мольный объем диффундирующего вещества, равный для фенола 103 см'/моль; вязкость раствора р (в мПа с) можно принять равной вязкости растворителей.
Рассчитаем коэффициент диффузии в разбавленном растворе фенола в воде: 7,4 10 '~(2,б 18,02)'"'298 0,894.1030'0 =1,05-10 ' и'1с. Аналогичный расчет коэффициента диффузии в бензоле дает: 17 = 2 10 ~ м3/с. Коэ4фициенты моссоотдачи. Параметр Т в уравнении (2.13) равен: Т вЂ” 4 123 9 81 (6 16 10-з)2404/ /(3 0,0341) = 72,3. Так как в данном случае Т > 70, размер капель больше критического (рис.
2.62), и капли должны осциллировать в процессе осаждения. Поэтому определение коэффициентов массоотдачи проводим по уравнениям для осциллирующих капель. Расчет по уравнению дает: Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки Рр с1 997.0,108-6,16.10 ' И, 0,894.10 ' Р ° И, 0,894.10 ' Р,Ц 997-1,05-10 ' В, Р =Р = — 'Ыи"= Сс с = — '(50+ О, 0085 Ке Рг'") = с1 с , (50+0,0085.742 854О') = б 16 10-з = 1,3-10 м/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
