Николаев Г.И. - Процессы и аппараты химической технологии. Рабочая программа, методические указания и контрольные задания (1093596), страница 5
Текст из файла (страница 5)
приложение) находят теплосодержание I (кДж/кг) и влагосодержаниеХ, 1 (кДж/кг) воздуха до и после сушки. При этом следует иметь в виду, что t2 = θ2. Расходсухого воpдуха на испарение 1 кг влаги при теоретической сушке:1l=, (кг сух. возд./кг исп. влаги).x 2 − x1Расход тепла на 1 кг испаренной влаги для теоретической сушилки определяется поформуле:q = l ⋅ (I − I 0 ) .Производительность сушилки по высушенному материалу (кг/с):Gк = Gн − W .В действительной сушилке энергия расходуется на:а) подогрев материала (кДж/кг W):G ⋅ C ⋅ (θ 2 − θ 1 )qм = м м;WGтр ⋅ С тр ⋅ (t ктр − t нтр )б) подогрев транспортного устройства (кДж/кг W): q тр =.WТепло, вносимое с влагой материала (кДж/кг W):qw = Cw ⋅θ ,3где Сw = 4,19⋅10 – теплоемкость воды, Дж/кг⋅оС.По заданному условию определяются тепловые потери (кДж/кг) в окружающую среqду: q п = (q + q м + q тр − q w ) ⋅ пот .100Поправка на действительный сушильный процесс определяется по формуле:∆ = q w − (q м + q тр + q пот ) .Зная величину ∆, из уравнения ∆ = l ⋅ ( I − I 1 ) определяем теплосодержание воздухапри действительной сушке:∆I = I 1 ± или I = I 1 ± ∆( x − x0 ) .lДля построения рабочей линии реальной сушки на диаграмме I-X необходимо знать(x и I) минимум двух точек.
Координаты одной точки известны: x1 и I1. Для нахождения координат второй точки зададимся произвольным значением х и определяем соответствующеезначение I.Через две точки на диаграмме I-x с координатами х1=х0, I1 и х, I проводим линиюсушки до пересечения с заданным конечным параметром t2. В точке пересечения линии сушки с изотермой t2 находим параметры отработанного сушильного агента: х2 и I2.Общий расход воздуха на сушку (кг. сух. возд. /с) определяется по формуле:L = l ⋅W .Общий расход тепла на сушку (кДж/с, кВт) определяется по формуле:Q = L ⋅ (I 2 − I 0 ) .Принимаем разность температур греющего пара и воздуха на выходе из калорифера∆t = 10 оС.Тогда температура греющего пара будет равна:t гр.пара = t1 + ∆t .Расход греющего пара:Д=Q,rДгде rД = f (Pп), (приложение 2).Задача 5. Рассчитать насадочный абсорбер для поглощения паров SO2 из воздуха водой последующим данным:количество воздуха с SO2 – G, кг/с;содержание паров SO2 – у0, % (мас.);температура воздуха с парами SO2 – t, оС;содержание SO2 в воде на выходе – х0, % (мас.);степень извлечения паров SO2 из воздуха – d1, %;кольца Рашига размером - 25×25×3;удельная поверхность насадки – fн, м2/м3;свободный объем насадки – Vc, м3/м3.Данные о равновесных концентрациях SO2 в воде и газе при 10 оС следующие:0,0050,010,020,030,040,05X кг SO2/кг водыY кг SO2/кг газа0,0625 0,134 0,292 0,481 0,695 0,966Определить:диаметр абсорбера;общую высоту абсорбера;высоту насадок f2;построить график равновесия и рабочей линии.Таблица исходных данныхТаблица 8№Величины12345Gy0x0tdЕдиницы измеренийкг/с%(мас.)%(мас.)оС%Варианты по последней цифре шифра12345678900,44422,510810,22432,710820,33442,210830,3452,110840,25462,310850,19472,410860,44482,610870,23492,010880,2502,310890,4512,81090Методическое указание к решению задачи 5Перед решением задачи необходимо проработать теоретический материал по основампроцесса, расчетам аппаратов, их конструкциям [1,2,3].Рис.1.
Aппарат для абсорбции Рис.2. Диаграмма абсорбцииРассчитываем относительные массовые составы жидкости и газа на входе и выходе изнего по следующим формулам:y 0 = y (1 − y ) ;x0 = x (1 − x) ;жидкая фазана входе в аппарат хм=0,на выходе из аппарата хк=х0/(1-х0)=[кг SO2/кг воды];газовая фазана входе в аппарат ун=у0/(1-у0)=[кг SO2/кг воздуха],на выходе из аппарата ук=(1-d)⋅у0=[кг SO2/кг воздуха],Значения у0, х0, d подставлять в массовых долях.Полученные данные являются координатами двух точек:А(хн, ун) и В(ук,хк), через которые проходит рабочая линия процесса абсорбции (рис2).Количество SO2, поглощаемое водой в абсорбере:М = G( у н − у к ) .Расход воды на поглощение SO2:L = G ( y н − у к ) /( х к − х н ) .Коэффициент молекулярной диффузии:110,0435 ⋅ Т 1,5 ⋅+МА МВ, (м2/с),DГ =1133 2Р ⋅ (V A + VB )огде Т – температура среды, К;Р – общее давление, Па;VA и VB мольные объемы газов (SO2 и воздуха), см3/моль, (44,8 и 29,9);МА и МВ – молекулярные массы SO2 и воздуха.Высота насадки, эквивалентная одной ступени концентрации,hэ = 108Wпр−0, 25 ⋅ d э1, 24 ⋅ Pr Г0,5 ,где Wпр = W ⋅ ρ Г - приведенная скорость газа в абсорбере, м/с;W – рабочая скорость газа, м/с;ρГ – плотность газа, кг/м3;dэ – эквивалентный диаметр насадки, м;4 ⋅ Vcdэ =, для насадки кольца Рашига 25х25х3fHVc=0,74 м3/м3;fH=204 м2/м3.PrГ – диффузионный критерий Прандтля:PrГ = µ Г,( ρ Г ⋅ DГ )где µГ и ρГ – соответственно динамическая вязкость (Па⋅с) и плотность (кг/м3) газа(воздуха).Допустимая рабочая скорость газа (воздуха) в насадочной колонне:0 , 250 ,125 w 2 ⋅ f H ⋅ ρ Г ⋅ µ ж0,16LρГАlg 1,75⋅=−⋅3ρж ,g ⋅ Vc ⋅ ρ ж Gгде fH – удельная поверхность насадок, м2/м3, (fН=204 м2/м3);Vc – свободный объем насадки, м3/м3, (Vc=0,74 м3/м3);µж – вязкость воды, Мпа⋅с;А – опытный коэффициент (для газожидкостных – 0,22)(для парожидкостных – 0,125);L и G – расход жидкости и газа, кг/с.Высота абсорбционной колонны:Н = n ⋅ hэ + 2 hэ + h э .Теоретическое число ступеней (nт) абсорбционной колонны определяется графическим методом из диаграммы у-х (рис.
2).Действительное число ступеней (n): n=(1,3÷1,5)nт.Диаметр абсорбционной колонны:4GD=.π ⋅ w⋅ ρПоверхность массообмена (F) определяется из общего уравнения массопередачи:M,F=K м ⋅ ∆у сргде Км – коэффициент массопередачи (Км = 11,6/3600 кг/кг⋅м⋅с);∆уср – движущая сила процесса абсорбции.∆у − ∆у 2∆у ср = 1,∆у1ln∆у 2∆у1 = у н − у * ;∆у 2 = у к − у * .ПРИЛОЖЕНИЯПриложение 1t,oC0102030405060708090100110120130140150160170180ρ,кг/м310001000998996992988983978972965958951943935926917907897887Физические свойства воды(на линии насыщения)Cp,λ⋅102,ν⋅106, β⋅104,К-1кДж/кг⋅оК Вт/(м⋅оК) м2/сек4,2365,11,79-0,634,1957,51,31+0,704,1959,91,011,1824,1861,80,813,214,1863,40,663,874,1864,80,5564,494,1865,90,4785,114,1966,80,4155,704,1967,50,3656,324,1968,00,3266,954,2368,30,2957,54,2368,50,2688,04,2368,60,2448,64,2768,60,2269,24,2768,50,2129,74,3268,40,20210,34,3668,30,19110,84,4067,90,18111,54,4467,50,17312,2σ⋅104,кг/с2756762727712697677662643626607589569549529507487466444424Pr13,79,527,025,424,313,542,982,552,211,951,751,581,431,321,231,171,101,051,01Приложение 2Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от давления.Пересчет в СИ: 1 ат.
= 9,81⋅104 ПаТеплотаЭнтальПлотЭнтальпарообДавлениеТемперапия жидность,пияпара,разова(абс.),тура, оС,кости,3кг/м ,кДж/кг,ния,ат.,кДж/кг,t(i,)КДж/кг,Рρ,,(i )(r)0,259,70,1283250,1260723580,368,70,1876287,9262023360,475,40,2456315,9263223200,580,90,3027339,0264223070,685,50,3590358,2265022960,789,30,4147375,0265722860,893,00,4699389,7266322780,996,20,5246403,1266822701,099,10,5790415,2267722641,2104,20,6865437,0268622491,4108,70,7931456,3269322371,6112,70,898473,1270322271,8116,81,003483,6270922172,0119,61,107502,4271022083,0132,91,618558,9273021714,05,06,0142,9151,1158,12,1202,6143,104601,1637,7667,9274427542768214121172095Приложение 3t,oC1510152030405060708090100Основные физические свойства молокаС,µ,λ,ρ,Pr3оокг/мПа⋅сВт/(м⋅ К) Дж/(кг⋅ К)234561032,60,48638683,0230,21031,70,48938702,5220,01030,70,49238802,1416,91028,70,49538901,8214,31024,80,50039001,3510,61020,90,50639101,108,51015,90,51638700,876,51011,10,51838500,725,351005,20,52438500,634,651000,30,53038500,584,29990,53138500,564,078870,54238500,543,84σ,Н/м7474545434242424242424242Приложение 4t,C150-5-10-15-20oОсновные физические свойства рассола(концентрация = 22,5%, температура замерзания 253 оК)С,µ,λ,ρ,ν⋅106,Pr3ом2/секкг/мПа⋅сВт/(м⋅оК) Дж/(кг⋅ К)23456711700,5633302,462,1014,711810,5433302,982,5218,411830,52333293,663,0823,411850,50533284,573,8630,111870,4933225,614,7338,211880,47633206,855,7747,5t,C1-50-2001020304050oПриложение 5Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давленииСр,λ,ρ,ν⋅106,Pr3ом2/секкг/мДж/(кг⋅ К) Вт/(м⋅оК)234671,58410352,039,230,7281,39510352,2612,790,7161,29310102,3713,280,7071,24710102,4414,160,7051,20510102,5215,060,7031,16510102,5716,000,7011,12810102,6616,960,6991,09310102,7217,950,698607080901001201401601801,0601,0291,0000,9720,9460,8980,8540,8150,7791010101010101010101010101015102510402,802,862,933,03,053,23,323,443,5618,9720,0221,0922,1023,1325,4527,8030,0932,490,6960,6940,6920,6900,6880,6860,6840,6820,681Список используемой литературы1.
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е М.;Химия, 1973, 750 с.2. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.; Химия, 1976, 552 с.3. Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Курсовое идипломное проектирование. М., 1991, 471 с.4. Федосеев К. Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико – фармацевтической промышленности. М., Медицина, 1969, 199 с..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
