Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 2 (1044949), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Для определения коэффициента массоотдачи в дисперсной фазе нужно знать время пребывания капель в колонне, зависящее от ее высоты. Зададимся высотой Н = 5 м. Тогда ' т = ФН/я = 0,142. 5/0,01414 = 50,2 с; Ро,' = 4Ъ,т/сР = 4(2 10 ') 50,2/ /(6,16. 10 ')'= 0,0106; Ртсб/(8др1~а) — 5 12 101о Хц: — 0 32 (О 0106)-ел4 742е68 х х (5,12 - 10®)ол = 638; 13„= Р, = Хц,'Ю„/И = 638 2 10 '/ /6,16 - 10 з = 2,07 10 4 м/с. Коэффициент массопередачи по фазе бензола К = — +— 1 222 + ' =0,456-10'мыс, ~ 2,07 1О 1,3-10 ) Высота рабочей зоны.
При расчете высоты рабочей зоны колонны примем следующую модель структуры потоков: для сплошной фазы— идеальное перемешивание, для дисперсной — идеальное вытеснение. Такой выбор основан на том, 590 что степень продольного перемешивания в сплошной фазе распылительных колонн гораздо сильнее, чем в дисперсной (если капли не очень широко распределены по размерам), Для данной модели структуры потоков при постоянстве расходов фаз и линейной равновесной зависимости следует: Су,с иС„„Ъ и,„= 1и С, „-тс, „-т Вычислив по этому уравнению величину н...
рассчитанную по дисперсной фазе (экстрагент), находим рабочую высоту колонны: О, 01- 2,22- 0,06 -0 0,13-2,22.0,06-0 и'~ 1,414 10 К,а 0,456-10 138 Н = и, Н„, = 3,65. 2,25 = 8,21 м. Поскольку высота колонны получилась отличной от Н = 5 м (которой задались при определении коэффициента массоотдачи в дисперсной фазе), расчет следует повторить, Принимая Н = 8,21 м, получим: ~, = = 1,93 10 'м/с; Х, =0,449 10 4м/с; Н., = 2,28 м; Н = 8,32 м. При повторейии расчета высота колонны не меняется. Принимаем Н = 8,5 м. Размер отстойных зон.
Диаметр отстойных зон (принимаем их одинаковыми) определим, исходя из условия, что сплошная фаза должна двигаться в зазоре между краем распределителя дисперсной фазы и стенкой отстойной зоны с той же фиктивной скоростью, что и в колонне. Тогда диаметр отстойных зон можно найти из уравнения: Часть ГП. Основное оборудование для очистки сточных вод 4Р; д2+ с с =0,707 м. Вид по 1500 ото Я4 Принимаем диаметр отстойных зон равным 0,8 м.
Найдем по уравнению время, необходимое для коалесценции капель бензола: т„= 1,32 16 ~д,сЦо)(н3Я ' (арф'/о) ' 0,894. 10' 6,16 10 ' 0,0341 ° х 8,5 1 ' (123. 9,8Ц6,16 1О ' )' 6,16 1О ~! ~ 0,0341 = 86,1 с. Найденное время коалесценции является приближенным, так как размер капель в отстойной зоне вследствие коалссценции должен быть больше, чем в колонне (6,16 мм).
Для расчета объема верхней отстойной зоны примем, что половина верхней отстойной зоны занята слоем чистого, скоалесцировавшего бензола, а другая половина заполнена коалесцирующими каплями. Считая, что объемная доля бензола в коалесцирующей эмульсии составляет 80 %, получим объем верхней отстойной зоны: = 21',т„, /0,8 = 2 0,002778 86„1/ ' "УО,8 = 0598 м. Следовательно, высота отстойной зоны должна быть равна Н„, = 4р„/(пР ') = = 4 0,598/(3,14 0,8') = 1,19 м. Принимаем отстои*ные зоны одинаковыми, высотой 1,2 м. На рис.
2.64 приведены основные размеры распылительной колонны, определенные в результате технологического расчета. Рис. 2.64. Эскиз экстракционной распыли- тельной колонны: 1, 3 — вход и выход сидошной фазы; 2, 4— ход диспсрсной фазы Низкая эффективность спроектированнои* колонны (высота„эквивалентная теоретической ступени, равна = 8 м) обусловлена большим продольным перемешиванием в сплошной фазе (при расчете принято полное перемешивание).
Если бы режим движения обеих фаз соответствовал идеальному вьггеснению, необходимая высота рабочей зоны колонны составила бы около 1 м. 2.5. Выпариое оборудование Для очистки сточных вод от растворимых примесей в системах оборотного водоснабжения, а также от высокоагрессивных примесей применяют выпарное оборудование, которое позволяет получать конденсаты высокой чистоты. Наи- Глава 2. Оборудование для физико-химических методов очистки большее распространение в системах водоочистки получили следующие типы выпарных аппаратов: — трубчатые стальные с естественной и принудительной циркуляцией; — роторно-пленочные; — аппараты погружного горения. 2.5.1. Трубчатые вынарные аппараты Среди трубчатых стальных аппаратов в системах очистки сточных вод используют аппараты с вынесенной зоной кипения, что исключает образование твердых отложений на поверхности греющих труб.
Обычно из трубчатых выпарных аппаратов формируют схемы, состоящие из нескольких аппаратов, что значительно снижает энергетические расходы на процесс выпаривания. На рис. 2.65 приведены различные схемы многокорпусных выпарных установок. Непрерывный процесс выпаривания растворов может производиться как в одноступенчатых, так и в двух-, трех- и многоступенчатых выпарных установках с использованием вторичного пара каждой ступени в последующих ступенях с более низким давлением или с передачей части вторичного пара некоторых ступеней другим тепловым потребителям. По теплотехнологическим признакам промышленные выпарные установки непрерывного действия разделяют на несколько групп: 1.
По числу ступеней: одноступенчатые и многоступенчатые; при этом в одной ступени могут быть один, два и более параллельно 592 включенных аппаратов выпарной установки (рис. 2.65, а и л). 2, По давлению вторичного пара в последней ступени: а) выпарные установки с достаточно глубоким вакуумом в последней ступени (до 90 %) и следующим за ней конденсатором для поддержания этого вакуума, соответствующего температуре охлаждающей воды. Такая схема встречается наиболее часто (рис. 2.65, а); в ней обеспечивается наибольшая разность температур между первичным греющим теплоносителем и вторичным паром последней ступени, поступающим в конденсатор. Однако при работе установки по такой схеме вся теплота пара последней ступени теряется с охлаждающей водой конденсатора; б) выпарные установки с повышенным давлением в последней ступени (рис.
2.65, б). Такая схема может быть более экономичной, если вторичный пар последней ступени может быть использован в других теплоиспользующих установках (при бытовом потреблении теплоты, в отоплении, пищеблоках, банно-прачечном хозяйстве и т.д.); в) выпарные установки с ухудшенным вакуумом (рис. 2.65, в). По такой схеме установка может работать или на конденсатор, или на потребителя низкопотенциальной теплоты со сбросом излишков пара в конденсатор с ухудшенным вакуумом.
3. По подводу первичной теплоты: а) выпарные установки с одним источником первичной теплоты; б) выпарные установки с двумя источниками теплоты. Например, пар с большим давлением обогревает Часть гП. Основное оборудование длл очистки сточных вод К потребителю >0,1 тПа ю Па Рис. 2.б5. Схемы выпарных установок: а — прямоточная с конденсатором; 6 — прямоточная с противодавлснием; в — с ухудшенным вакуумом; г — с нуль-корпусом; д — двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии свежим паром; е — двухстадийная с обогревом аппарата второй стадии вторичным паром первой ступени; ж — противоточная; э — с параллслы~ым током пара и раствора; и — с отбором зкстрапаров посторонним потребителем; к — со смешанным током раствора; л — трсхступснчагая с двумя корпусами в первой ступени; 1 — выпарной аппарат; Я вЂ” конденсатор; 3— :олеотделитель; 4 — насос: 5 — водосборник; 6 — вход первичного и выход вторичного пара; 7 — вход охлажлавшей воды;  — вход и выход раствора; У вЂ” выход конденсата 593 Глава 2.
Оборудование для физико-химических методов очистки предвключенную ступень установки, называемую в такой схеме нуль-корпусом, а пар с меньшим давлением подается в следующую ступень, получившую название первого корпуса (рис, 2.65, г); в) выпарные установки с тепловыми насосами. 4, По технологии обработки раствора: а) одностадийные выпарныс установки, в которых раствор проходит при выпаривании последовательно все ступени и не отводится для других промежуточных операций обработки; б) двух- и более стадийные выпарные установки, в которых раствор после одной из промежуточных ступеней может быть направлен для дополнительной обработки (для осветления, центрифугирования и т.п.), а затем снова поступает на довыпаривание в следующую ступень (вторая стадия, рис. 2.65, д).
5, По относительному движению греющего пара и выпариваемого раствора: а) прямоточные выпарные установки для растворов, обладающих высокой температурной депрессией (рис. 2.65, а — е, з); б) противоточные выпарные установки для растворов с быстро растущей вязкостью при повышении их концентрации (рис. 2.65, ж); в этих схемах между ступенями ставят насосы; в) выпарные установки с параллельным питанием корпусов раствором при склонности его к кристаллизации (рис. 2.65, з); г) выпарные установки с отпуском части вторичных паров (экст- 594 рапаров) посторонним потребителям (рис, 2.65, и); д) выпарные установки со смешанным питанием корпусов для растворов с повышенной вязкость (рис. 2.65„к), Отечественной промышленностью выпускаются трубчатые выпарные аппараты, типы и основные параметры которых приведены в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
