Расчет насадочного адсорбера (стр. 4 из 5)

Выразим

в выбранной для расчета размерности:

Найдем коэффициент массопередачи по газовой фазе по формуле (11):

1.7 Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера

Поверхность массопередачи в абсорбере определяется по формуле:

, (28)

где M - производительность абсорбера по поглощаемому компоненту, кг/с;

K_y - коэффициент массопередачи по газовой фазе, кг/м^2.с;

- средняя движущая сила процесса абсорбции, кг /кг.

Высоту насадки, требуемую для создания этой поверхности массопередачи, рассчитаем по формуле :

, (29)

где

- поверхность массопередачи, м²;

σ - удельная поверхность насадки, м²/м³;

- диаметр абсорбера, м;

- доля активной поверхности.

При U<0,003м³(м²с) для регулярной насадки, доля активной поверхности, может быть определено по приближенному выражению (Дытнерский 2-е изд 67стр).

Поставив численные значения, получим:

Плотность насадки составляет 670кг/м³, для сокращения действия массы насадок на решетки в скруббере используем два последовательно соединенных скруббера и соответственно высоту насадки для каждого скруббера принимаем 5м, следовательно общая высота насадки составит 10м.

1.8 Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

Величина гидравлического сопротивления колонных аппаратов (ректификационных, абсорбционных, экстракционных) влияет на технологический режим работы аппарата.

При расчете колонн определяют гидравлическое сопротивление аппарата, для того чтобы выбрать оптимальные скорости фазовых потоков, обеспечивающих эффективный массообмен. По гидравлическому сопротивлению колонны подбирают вентилятор, компрессор или насос для подачи газов и жидкостей, обеспечивающих скорость движения фаз.

Величину

находят по формуле (1, c. 201):

, (30)

где

- гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой жидкостью) насадки, Па;

- плотность орошения, м/с;

=144 – коэффициент (1, c. 201).

Гидравлическое сопротивление сухой насадки

определяют по уравнению (1, c. 201):

, (31)

где λ - коэффициент сопротивления насадки;

H - высота насадки, м;

- эквивалентный диаметр насадки, м;

- плотность газа, кг/м³;

- скорость газа в свободном сечении насадки, м/с;

Скорость газа в свободном сечении насадки определим из соотношения (1, c. 201):

, (32)

где

- рабочая скорость газа в абсорбере, м/с;

Vсв - доля свободного объема, м³/м³.

λ - коэффициент сопротивления насадки, учитывающий суммарные потери давления на трение и местные сопротивления насадки.

Коэффициент сопротивления регулярных насадок находят по уравнению (1, с.18):

, (33)

где:

, (34)

где d_В и d_Н – соответственно внутренний и наружный диаметр кольца; dэ – эквивалентный диаметр.

1.9 Механический расчет основных узлов и деталей абсорбера

Механический расчет состоит из проверки на прочность отдельных узлов и деталей и сводится к определению номинальных размеров (толщины стенок обечаек, фланцев, днищ и т.д.), которые должны обеспечить им необходимую долговечность.

Расчет толщины цилиндрических обечаек с учетом прибавок производится по формуле (6, с. 413):

, (35)

где s^/ - номинальная толщина стенки, мм;

- прибавка для компенсации коррозии и эрозии, мм;

- прибавка для компенсации минусового допуска, мм;

- технологическая прибавка для компенсации утонения стенки при технологических операциях, мм.

Так как

номинальную толщину стенки определяем по формуле (6, с. 413):

(36)

где

- расчетное давление, МПа;

- внутренний диаметр абсорбера, мм;

- допускаемое напряжение, МПа;

- коэффициент прочности сварного шва.

Коэффициент прочности сварного шва j = 1,0 при контроле шва на длине 100% и j =0,9 при 50% -ном контроле длины шва.

Исполнительную толщину стенки выбирают из стандартного ряда толщин труб или листового проката. Фактическая толщина должна быть больше расчетной величины и обеспечивать также необходимую жесткость обечайки.

Минимальная толщина цилиндрических обечаек без прибавки на коррозию и эрозию зависит от их диаметра:

Таблица 2

D, мм	от 150 до 400	свыше 400 до 1000	свыше 1000 до 2000
s, мм	2	3	4

(для стали 09Г2С при 20⁰С) (1, с. 394]

(при контроле шва на длине 100%)

Номинальная расчетная толщина стенки s^/ меньше минимальной толщины (таблица 2.), поэтому номинальную толщину принимаем равной 4мм, с учетом прибавок на коррозию и эрозию толщину стенки принимаем равной s=8мм.

Допускаемое давление в обечайке определим по формуле (6, с. 415):

, (37)

где

- допускаемое напряжение, МПа;

- толщина цилиндрический обечайки, мм;

- внутренний диаметр абсорбера, мм;