水吸收氨氣的填料吸收塔設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-19 16:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ) ti=ti1+HdCL(xixi1) (35)ti,ti1——第i段兩端的液相溫度，℃；?x——第i段兩端的液相濃度差；L——溶液流率，kmol/h（由于?x很小，L可視為常數(shù)）；CL——溶液的平均比熱，kJ/(kmol?℃)。在塔頂液相濃度x溫度t2已知的情況下，可利用(35)式逐段計(jì)算出每個(gè)xi下的液相溫度ti，建立吸收塔鐘液相濃度x與溫度t的對應(yīng)關(guān)系。具體計(jì)算關(guān)系式為： Hd=34900625Hd (36) ti=ti1+HdCL(XiXi1) (37)ti,ti1——第i段兩端的液相溫度，℃；L——溶液流速，kmol/h（由于xixi1很小，L可視為常數(shù)）；CL——溶液的平均比熱，kJ/(kmol?℃)；Hd——溶質(zhì)的微分溶解熱，kJ/kmol (取xi與xi1之間的平均數(shù))。 CL=CpM (38) =18=(kmol?℃) logp=+ (39)x——氨在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)；T——溶液溫度，K；P——溶液上方氨的平均分壓，mmHg。 yi*=pp (310) Xi=Xi1Xi (311) 平衡關(guān)系的確定～，且xixi1=。由相關(guān)關(guān)系式計(jì)算相關(guān)未知量：（以第一段x=～） Hd=349006250x =349006250+= ti=ti1+HdCLXiXi1 =20+=℃ Logp=+ =++解 得： p=換算得： p=133= yi*=pp== Xi=Xi1Xi== 以下段依次計(jì)算，可得結(jié)果如下表：表31 氣液平衡數(shù)據(jù)表xiti(℃)Pi(Pa)yi*Xi20000由上表所得出的xi及值yi*，以xi為橫坐標(biāo)，yi*為縱坐標(biāo)作圖如下：圖31 氣液平衡圖 物料衡算空氣和水的物性常數(shù)如下： 查手冊得40℃空氣(1) 黏度： μL=105pa?s (2) 密度： ρL=20℃水(1) 密度： ρL=(2) 黏度： μL=105pa?s (3) 表面張力為： σt==940896kg/h3已知20℃下氨在水中的溶解度系數(shù) H=(m3?kpa)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為： Mvm=yiMi (312) =29+17=26kg/m3進(jìn)塔氣相摩爾比為： Y1=y11y1==出塔氣相摩爾比為： Y2=y21y2==對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為：X2=0（清水）由“圖31”查的當(dāng)y*=，對應(yīng)的x*=，則計(jì)算得： X1*=x1*1x1*== 惰性氣體流量： V= (313) ==最小吸收劑用量： Lmin=VY1Y2X*X2 (314) == 吸收劑用量吸收劑的用量直接影響吸收塔的尺寸、塔底液相濃度以及操作費(fèi)用等，故應(yīng)從工藝和經(jīng)濟(jì)兩方面權(quán)衡。一般，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，吸收劑用量在如下范圍內(nèi)比較合適： LV=(~)LV min (315)所以，該設(shè)計(jì)的吸收劑用量取L=2Lmin得： L=2Lmin= 操作線的計(jì)算 操作線溫度的計(jì)算 LV=Y1Y2X1X2 (316) ==解得： X1=又因?yàn)椋?X1=x11x1 (317)則： x1=X11+X1 (318) =+= 查“表31”，當(dāng)X1=，所對應(yīng)的溫度為tX，由內(nèi)插法得： =解得： tX=℃ 操作線溫度： t=t0+tX2 (319) =20+=℃即： T=+= 操作線方程的確定對于逆流操作的吸收塔在任意一截面mn與塔頂或塔底的物料衡算: VY+LX1=VY1+LX (320)于是，操作線方程為： Y=LVX+Y1+LVX1 (321) 即: y1y=LV?x1x+(y11y1LV?x11x1) (322) 因?yàn)镹H3%=25%10%，計(jì)算其操作線方程為：y1y=?x1x+?即y1y=+。 塔徑計(jì)算混合氣體的平均摩爾質(zhì)量： Mv，1=17+29=26kg/kmol Mv，2=29+17= Mvm=Mv，1+Mv，22 (323) =26+=混合氣體的密度: ρv=pMvmRT=103= kg/m3 混合氣體質(zhì)量流量： Wv=2400=2928kg/h液相質(zhì)量流量計(jì)算，即： WL,1=L18=18= WL,2=WL,1+WL,NH3(吸收) (324) WL,NH3吸收=WL,NH3，1+WL,NH3，2 (325) =17240017 = WL=WL,1+WL,22 (326) =+=由操作線溫度t=℃得：表32 水的物性表t1=20℃ρ1=μ1=105σ1=105N/mt2=30℃ρ2=μ2=105σ2=105N/m由內(nèi)差法求得操作線溫度下的ρL、μL及σL。 =(10058007)105(1005μ1)105得： ρL=得： μL=105pa?s 得： σL=105pa?s 填料總比表面積: αt=228m2/m3采用?？颂胤狐c(diǎn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)速度： lguf2g?atε3?ρvρL?=AK{wLwv}14{ρvρL}18 (327) =()14()18 = uF==μF——泛點(diǎn)氣速，m/s； g——重力加速度，；
at——填料總比表面積，m2/ m3； ε——填料層空隙率，m3/m3；
ρv , ρL——?dú)庀?、液相密度，k/m3；
μL——液體粘度，mPa?s；A，K——關(guān)聯(lián)常數(shù)。 A、 K取值可由表33表33 不同類型A、K的取值散裝填料類型AK規(guī)整填料類型AK塑料鮑爾環(huán)金屬階梯環(huán)金屬鮑爾環(huán)瓷矩鞍塑料階梯環(huán)金屬環(huán)矩鞍 泛點(diǎn)率校核：u=(~)uF ，即u==則 D=4Vsπ=42400/3600π= (328)D——塔徑，m； V——操作條件下混合氣體的體積流量，m3/s ； u——空塔氣速，即按空塔截面積計(jì)算的混合氣體線速度，m/s。 圓整后取 D=（常用的標(biāo)準(zhǔn)塔徑為400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200） u=2400/= uuF==(符合) 液體噴淋密度校核 Dd=60025=248取最小潤濕速率為： (Lw)min=(m?h) (329) αt=228m2/m3所以 Umin=(Lw)min?αt (330) =282=(m?h) U=?D2 (331) ==所以經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=。 填料層高度的計(jì)算因?yàn)镹H3%=25%10% 所以，本設(shè)計(jì)的填料吸收屬于高濃度NH3的
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