Đồ án các quá trình thiết bị_Tháp đệm hấp thụ SO2
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài thiết kế
Thiết kế hệ thống hấp thụ loại tháp đệm. Tháp làm việc ở điều kiện áp suất 5
atm và nhiệt độ 30°C. Dung môi hấp thụ là H2O.
Các số liệu ban đầu và tính toán
Hỗn hợp khí cần tách
: SO2 - không khí.
Dung môi
: H2O
Lưu lượng khí thải vào tháp (Nm3/h)
: 9 000
Nồng độ khí thải vào tháp
: 3,0
(% thể tích)
Nồng độ cuối của dung môi (% trọng lượng)
:1
Hiệu suất quá trình hấp thụ (%)
: 80
Phần I. Tính toán thiết kế tháp đệm
I.
Tính toán các điều kiện ban đầu
Theo bài hỗn hợp đầu vào là hỗn hợp khí nên nồng độ phần thể tích chính là
nồng độ phần mol.
⇒ yd=0,03 (kmol S O 2 /kmol pha kh í )
Chuyển nồng độ thể tích sang nồng độ phần mol tương đối.
Yd =
yd
1 − yd
⇒ Nồng độ đầu của SO2 trong pha khí:
Yd =
0, 03
= 0, 03093
1 − 0, 03
(kmol SO2/kmol khí trơ).
Nồng độ cuối của SO2 trong pha khí:
η=
Yd − Yc
= 0,8
Yd
⇒ Yd - Yc = 0,8Yd => 0,2Yd = Yc
⇒Yc = 0,2.0,03093 = 6,186.10-3 (kmol SO2/kmol khí trơ)
yc: nồng độ phần mol của khí cần hấp thụ trong hỗn hợp
Yc =
yc
= 6,186.10−3
1 − yc
⇒ yc =6,148.10-3 (kmol SO2/ kmol hỗn hợp khí).
Nồng độ mol tương đối trung bình:
Yd + Yc 0, 03093 + 6,186.10 −3
Ytb =
=
= 0, 0186
2
2
(kmol SO2/kmol khí trơ)
Nồng độ phần mol trung bình:
ytb =
Ytb
0, 0186
=
= 0, 01826
1 + Ytb 1 + 0, 0186
Lưu lượng hỗn hợp khí:
Lượng khí trơ: Gtrơ =
G y =n=
G y ( 1− y đ )
(kmol SO2/ kmol hỗn hợp khí).
9000
=401,786 kmol /h
22,4
=401,786.(1- 0,03)= 389,73 kmol /h
Lượng SO2 được hấp thụ:
(
G SO 2=G y . y đ .=401,786.0,03.0,8=9,64 kmol
Nồng độ đầu của SO2 trong nước :
S O2
.
h
)
x đ =0
Nồng độ cuối của SO2 trong nước : Theo bài ra x’c=1 % khối lượng.
⇒ Nồng độ phần mol của SO2 trong dung môi :
x 'c
1%
M SO2
64
xc =
=
= 2,833.10−3
x 'c
1 − x 'c 1% 1 − 1%
+
+
64
18
M SO2 M H 2O
( kmol SO2/kmol H2O)
Nồng độ phần mol tương đối của SO2 trong dung môi
xc
7, 044.10−4
Xc =
=
= 7, 05.10−4
−4
1 − xc 1 − 7, 044.10
I.
( kmol SO2/kmol H2O).
Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc
• Phương trình đường cân bằng có dạng
Y=
mX
1 + (1 − m) X
X=
Y
(m − 1)Y + m
m=
Với
ψ
ψ
P
kmol S O 2
¿
¿
)
¿
kmol S O 2
¿
¿
)
¿
hằng số cân bằng pha.
: Hệ số Henry (mmHg)
P : Áp suất chung của hỗn hợp khí. P=5atm , T=30°C.
Tra bảng IX.1( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2), ta có
Gx, Xd
Yc
Xc
Gy, Yd
ψ SO
2
(300C) = 0,0364.106 (mmHg).
⇒
0, 0364.106
m=
= 9,579
5.760
⇒ Phương trình cân bằng :
Y=
X=
9,579 X
1 − 8,579 X
(kmol SO2/kmol khí trơ)
Y
8,579Y + 9,579
( kmol SO2/kmol H2O)
• Phương trình đường làm việc
Phương trình cân bằng vật liệu đối với khoảng thể tích thiết bị kể từ một tiết diện
bất kỳ tới phần trên của thiết bị
Gtr(Y – Yc) = Gx(X – Xd)
Trong đó :
Xd: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi.
(kmol SO2/kmol H2O)
Yc: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí
(kmol/kmol khí trơ)
Gx: lưu lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h).
Gtr:: lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h).
Từ phương trình cân bằng vật liệu ta có:
- Nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi:
G
1
X c = tro (Yd − Yc ) = (Yd − Yc ) = 2,84.10 −3
Gx
l
(kmol SO2/kmol H2O)
- Lượng dung môi tiêu tốn thực tế:
Yd − Yc 0, 03093 − 6,186.10 −3
l=
=
= 8, 7
Xc
2,84.10−3
(kmol H2O/kmol không khí)
- Lưu lượng dung môi đi vào thiết bị Gx:
Gx = l.Gtrơ =8,7. 389,73
= 3390,65 (kmol/h)
- Phương trình đường làm việc cho một đoạn tháp bất kỳ:
Gtrơ(Y - Yc) = Gx(X - Xd)
Y=
=>
Gx
X + Yc = l. X + Yc
Gtro
⇒ Phương trình đường làm việc: Y = 8,7.X +
6,186.10−3
X
Y
Ycb
0
0.006186
0
0.0002
0.007926
0.001919093
0.0004
0.009666
0.003844794
0.0006
0.011406
0.005777137
0.0008
0.013146
0.007716158
0.001
0.014886
0.009661889
0.0012
0.016626
0.011614368
0.0014
0.018366
0.013573627
0.0016
0.020106
0.015539704
0.0018
0.021846
0.017512634
0.002
0.023586
0.019492451
0.0022
0.025326
0.021479194
0.0024
0.027066
0.023472898
0.0026
0.028806
0.025473599
0.0028
0.030546
0.027481335
0.00284
0.030894
0.027883729
Đồ thị đường cân bằng và đường làm việc trên cùng một hệ trục
tọa độ
II.
Tính các thông số của tháp
1. Tính đường kính tháp đệm.
a. Tính khối lượng riêng trung bình (tr 183)
• Đối với pha lỏng
aSO2 1 − aSO2
1
=
+
ρ xtb ρ SO2
ρ H 2O
Áp dụng công thức:
ρ xtb
aSO2
: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng, kg/m3.
: Phần khối lượng trung bình của SO2 trong hỗn hợp.
ρ SO , ρ H O
2
2
: khối lượng riêng của SO2 và H2O ở 30°C, kg/m3
Tra bảng: I.5 và I.2 ( Sổ tay quá trình và thiết bị-Tập 1) tại 30°C.
ρ H 2O
ρ SO2
= 995.68 (kg/m3)
(20°C)=1383(kg/m3) ,
Nội suy ⇒
ρ SO2
ρ SO2
(40°C)=1327 (kg/m3)
(30°C)= 1355 (kg/m3)
Phần khối lượng trung bình của SO2 trong pha lỏng.
aSO2 =
M SO .xtb
2
M SO2 .xtb + M H 2O (1 − xtb )
Với xtb là nồng độ phần mol trung bình của cấu tử cần hấp thụ trong pha
lỏng.
( kmol SO2/kmol H2O)
⇒
xd + xc 0 + 2,84.10 −3
xtb =
=
= 1, 42.10−3
2
2
aSO2
⇒
64.1, 42.10−3
=
64.1, 42.10−3 + 18.(1 − 1, 42.10−3 )
( kmol SO2/kmol H2O)
=5,03.10-3
Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng
ρ xtb =
aSO2
ρ SO2
1
1
=
= 997
−3
1 − aSO2 5, 03.10
1 − 5, 03.10 −3
+
+
1355
995, 68
ρ H 2O
(kg/m3)
• Đối với pha khí
Pj =
Áp dụng công thức:
mi
mj
V
.RT ⇒
mj
V
= ρj =
Pj .M
j
RT
Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí đi trong tháp:
⇒ ρ ytb =
P.M y
RT
=
M y T0 P
. . (kg / m3 )
22, 4 T P0
Với:
ρ ytb
: Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí đi trong tháp.
My: Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp khí.
T0: Nhiệt độ ở đktc. T0=273°K.
T: Nhiệt độ làm việc của tháp. T= 273+30=303 °K.
P0: Áp suất ở đktc P0=1 atm.
P: Áp suất làm việc của tháp P= 5atm.
Tính Mytb .
M SO
2
Mytb = ytb.
ρ ytb =
⇒
+ (1 - ytb).
M KK
=0,01826.64 + (1-0,01826).29= 29,64 (kg/kmol)
29, 64 273 5
.
. = 5,96
22, 4 303 1
(kg/m3)
µx , µ y
Tính độ nhớt
* Đối với pha lỏng
Áp dụng công thức:
µx
lg µ x = xtb . lg µ SO + (1 − xtb ). lg µ H O
2
2
Trong đó:
- xtb: phần mol trung bình của SO2 trong hỗn hợp lỏng,
xtb = 1,42.10-3 (kmol SO2/kmol H2O)
µ SO , µ H O
: độ nhớt của SO2 và H2O ở 300C, Ns/m2.
Tra bảng I.102 ( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Tr )
Ta có:
µH O
(300C) = 0,8.10-3 (Ns/m2)
Tra bảng I.101, ta có:
µ SO
(300C) = 0,279.10-3 (Ns/m2)
2
2
2
2
=> lg
=> lg
µx
µx
= 1,42.10-3. lg (0,279.10-3 )+ (1 – 1,42.10-3).lg(0,8.10-3)
= -3,0976
µx
=> = 7,988.10-4 (Ns/m2)
* Đối với pha khí:
Áp dụng công thức:
My
µy
=
y tb .M SO2
µ SO2
+
(1 − y tb ).M KK
µ KK
Trong đó:
µ y µ SO µ KK
,
,
: độ nhớt trung bình của pha khí, của SO 2 và của không khí
ở nhiệt độ làm việc t = 300C, Ns/m2.
2
M y , M SO2 , M KK
: khối lượng phân tử của pha khí, của SO 2 và của
không khí ở 30 C, P = 5 atm.
Tra đồ thị I-35( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1), ta có:
µ SO
(300C) = 128.10-7 Ns/m2
-
0
2
µ KK
⇒ µy =
(300C) = 181.10-7 Ns/m2
My
ytb .M SO2
µ SO2
+
(1 − ytb ).M KK
µ KK
=
29, 64
= 1, 78.10−5 ( Ns / m2 )
0, 01826.64 (1 − 0, 01826).29
+
128.10−7
181.10−7
b. Đường kính tháp.
D=
Áp dụng công thức:
4Vtb
Vtb
=
π .3600ωtb
0, 785ωtb
(m)
Vytb: lượng khí trung bình đi trong tháp, m3/h.
ω ytb
: tốc độ khí trung bình đi trong tháp, m/s.
* Tính lưu lượng thể tích khí và lỏng trung bình đi trong tháp:
-
Vtb =
G ytb .M ytb
ρ ytb
(m3/h)
Trong đó:
- Gytb : lưu lượng khí trung bình đi trong tháp, kmol/h
- Mytb: khối lượng phân tử trung bình của khí trong tháp, kg/kmol
ρ ytb
: khối lượng riêng trung bình của khí trong tháp, kg/m3
G + G yc
G ytb = yd
= Gtro (1 + Ytb )
2
=>
Ytb = 0,0186 (kmol SO2/kmol khí trơ)
- Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp Gytb:
=> Gytb = 389,73 (1 + 0,0186) = 396,98 (kmol/h)
⇒ Vytb =
396,98.29, 64
= 1974, 24
5,96
(m3/h)
Lượng hơi trung bình trong tháp(kmol/h):
Gy = Gytb. Mytb= 396,98. 29,64=11766,487 (kg/h).
- Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp:
G + G xc
G xtb = xd
2
(kg/h)
Gxd = 15306,62(kmol/h)
GSO
Gxc = Gxd +
bị hấp thụ
G SO2bihapthu
43, 47
⇒ Gxtb = Gxd +
= 15306, 62 +
= 15328, 355
2
2
2
(kmol/h)
Mxtb=xtb.MSO2 +(1- xtb).MH2O=1,42.10-3.64+(1-1,42.10-3).18=18,065
Lượng lỏng trung bình (kg/h).
×
Gx= Gxtb. Mxtb =15328,355 18,016 = 276155,6437 (kg/h)
Vxtb =
Gxtb .M xtb 276155, 6437.18, 065
=
= 5003,85
ρ xtb
997
( m3/h)
ω ytb
*Tính vận tốc của khí đi trong tháp
, m/s.
Áp dụng công thức:
Y =1,2.e-4X
0,16
Với
ωs2 .σ d .ρ ytb µ x
Y=
÷
g .Vd3 .ρ xtb µn
Gx
X =
Gy
ωs
1
4
1
8
ρ ytb
÷
÷ ρ xtb ÷
: tốc độ đảo pha, m/s
Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3
σd
: bề mặt riêng của đệm, m2/m3
Tháp hấp thụ SO2 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn:
đệm bằng sứ kích thước 30×30×3,5.
Vđ= 0,76 m3/m3
σd
= 165 m2/m3
Gx, Gy: lượng lỏng và lượng hơi trung bình (kg/s).
Gy =11766,487 (kg/h) = 11766,487/3600 (kg/s).
Gx= 276155,6437 (kg/h) = 276155,6437 /3600(kg/s).
g: gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2
µx , µn
: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của nước ở
200C, Ns/m2.
µ n (20 0 C )
= 1,005.10-3 (Ns/m2)
µ x (30 0 C )
= 7,988.10-4(Ns/m2)
ρ xtb , ρ ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí (kg/m3)
ρ x = ρ xtb
= 997 (kg/m3)
ρ y = ρ ytb
= 5,96 (kg/m3)
⇒
G
X = x
G
y
1
1
1
1
4 ρ ytb 8 246522,3 / 3600 4 5,96 8
=
÷
÷ = 0,513
÷ ρ ÷ 276155, 6437 / 3600 ÷
997
xtb
Từ phương trình của Y ta có:
ωs =
1, 2.e −4 X × g × Vd3 × ρ xtb
0,16
µ
σ d × ρ ytb × x ÷
µn
=
1, 2.e −4.0,513 × 9,81× 0, 763 × 996
0,16
7,988.10 −4
165.5,96 ×
−3 ÷
1, 005.10
= 0,835
m/s
Theo thực nghiệm thì quá trình chuyển khối ở chế độ sủi bọt là tốt nhất, xong thực
tế tháp đệm chỉ làm việc ở tốc độ đảo pha vì nếu tăng nữa sẽ rất khó bảo đảm quá
trình ổn định. Vì vậy
Tốc độ thích hợp tính theo phương pháp này thường bằng khoảng:
ωy
= (0,8
÷
0,9)
ω dp
ω dp
ωy
Ta chọn:
= 0,85.
= 0,85.0,835= 0,71 (m/s)
Thay các giá trị ta có đường kính tháp.
=> Đường kính của tháp:
D=
4.1974, 24
= 0,992(m)
3600.3,14.0, 71
Quy chuẩn D=1(m)
=> Lúc này tốc độ khí trung bình đi trong tháp là:
ϖ ytb =
4.Vytb
D 2 .3600.π
=
4.1974, 24
= 0, 70(m / s )
12.3600.3,14
ω ytb ≈
có
(0,8
÷
ω dp
0,9)
=> kết quả phù hợp
Kiểm tra điều kiện thiết kế
d dem 4.Vd
4.0, 76
1
=
=
= 0, 018 <
= 0, 02
D
σ d .D 165.1
50
⇒Đệm trên là phù hợp.
Kiểm tra theo mật độ tưới
U tt =
- Mật độ tưới thực tế:
Vx
Ft
,m3 /m2.h
Vx: Lưu lượng thể tích của chất lỏng ,m3/h.
Ft: Diện tích mặt cắt tháp.
Ft = .D2/4 = 3,14.12/4 = 0,785 ,m2.
Vx= 5003,85 (m3/h).
U tt =
⇒
-
Vx 5003,85
=
= 6374,33
Ft
0, 785
, m3 /m2.h
Mật độ tưới thích hợp:
Ut.h =
δd
.B (m3/m2.h)
3
B= 0,158 m /m.h ,
δd
: bề mặt riêng của đệm,
Ut.h=0,158.165=26,07 ,m3 /m2.h
U t .t 6374,33
=
= 244,5
U t .h
26, 07
⇒
>1
⇒ Đệm thấm ướt tốt.
2. Tính chiều cao tháp đệm
Áp dụng công thức xác định chiều cao của lớp đệm:
δd
=165 (m2/m3)
Hđ = my.hy ,m.
Trong đó:
my : số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ trong pha hơi (khí)
hy : chiều cao của một đơn vị chuyển khối.
* Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối
Ta áp dụng công thức:
hy = h1 + m.
Gy
Gx
.h2
,m.
Trong đó:
h1, h2 : chiều cao của một đơn vị chuyển khối pha khí, pha lỏng (m)
Gx, Gy: lưu lượng trung bình của pha lỏng, pha khí (kg/h)
m: hệ số góc của đường cong cân bằng
* Tính h1.
h1 =
Áp dụng công thức:
Vd
Re 0,25
.Pry2/3 , m
y
a.ψ .δ d
Trong đó:
Vđ: Thể tích tự do của đệm Vđ= 0,76 (m3/m3)
a: hệ số phụ thuộc vào dạng đệm. Đệm vòng a= 0,123.
Rey : chuẩn số Reynold cho pha hơi.
Pry : chuẩn số Prandt cho pha hơi.
Ψ: Hệ số thấm ướt của đệm
Re y =
Ta có:
4.ω y .ρ y
δ d .µ y
Trong đó:
ωy
: vận tốc khí đi trong tháp (m/s)
ω y = ω ytb = 0, 7(m / s)
ρy
: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí trong tháp (kg/m3)
ρ y = ρ ytb = 5,96(kg / m3 )
δd
: bề mặt riêng của đệm,
δd
=165 (m2/m3)
µy
:độ nhớt trung bình của pha khí, (Ns/m2)
Re y =
Pry =
0, 4.ω y .ρ y
δ d .µ y
=
0, 4 × 0, 70 × 5,96
= 568, 2
165 ×1, 78.10 −5
µy
ρ y .D y
Trong đó:
µy
: độ nhớt hỗn hợp khí, (Ns/m2)
ρy
: khối lượng riêng trung bình của pha khí, (kg/m3)
Dy : hệ số khuếch tán của pha khí, m2/s
Dy = DSO2 − kk
4,3.10−7.T 1,5
=
.
1/3 2
P (u1/3
+
u
)
SO2
kk
1
1 2
+
,m / s
÷
÷
M
M
kk
SO2
T : nhiệt độ K, T = 273 + 30 = 303K
P = 5 atm =5,163 at
M SO , M kk
2
: khối lượng mol của SO2, không khí (kg/kmol)
u SO , u kk
2
: thể tích mol của SO2, không khí (cm3/mol)
Tra bảng VIII.2 – II (tr 127).
uSO2 = 44,8(cm3 / mol )
=>
ukk = 29,9(cm3/mol)
⇒ DSO2 −kk
Pry =
=>
0, 0043.10−4 × 3031,5
1
1
=
×
+
= 2, 22.10−6 ( m 2 / s )
1/3
1/3 2
5,163 × (44,8 + 29, 9 )
64 29
µy
1, 78.10−5
=
= 1,345
ρ y .Dy 5,96 × 2, 22.10 −6
Tính ψ.
Ψ: phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tưới thực tế lên tiết diện ngang của tháp
và mật độ tưới thích hợp.
Ta có:
U t .t 6374,33
=
= 244,5
U t .h
26, 07
>1
⇒=1
h1 =
⇒
Vd
0, 76
Re0,25
.Pry2/3 =
.568, 20,25.1,3452/3 = 0, 223
y
a.ψ .δ d
0,123.1.165
* Tính h2 chiều cao của một đơn vị chuyển khối trong pha lỏng
1/3
µ x2
h2 = 256. 2 ÷ .Re0,25
.Prx0,5 ( m)
x
ρx
Trong đó:
µx
ρx
: độ nhớt trung bình của pha lỏng, Ns/m2
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng,kg/m3
Ta có:
Re x =
0, 04.Gx
0,04.276155, 6437
=
= 29, 63
Ft .δ d .µ x 3600.0,785.165.7,996.10−4
m
Với:
δd
2
3
: bề mặt riêng của đệm (m /m ),
δd
= 165(m2/m3)
Gx: lưu lượng trung bình của pha lỏng, Gx=276155,6437/3600 (kg/s).
Ft: Diện tích mặt cắt tháp. Ft = 0,785,m2.
µx
: độ nhớt trung bình của pha lỏng = 7,996.10-4 Ns/m2
Prx =
µx
Dx .ρ xtb
Trong đó:
ρ xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, kg/m3
: hệ số khuếch tán trong pha lỏng, m2/s
Dx
1
1
+
M SO M H O
10 −6
Dx20 =
2
AB. µ H O .(u
2
2
1/ 3
SO2
+u
1/ 3
H 2O
)
2
(m 2 / s )
Trong đó:
Dx20
: hệ số khuếch tán của dung dịch lỏng ở 200C (m2/s)
M SO , M H O
2
2
: khối lượng mol của SO2, H2O (kg/kmol)
M SO
2
= 64 (kg/kmol)
MH O
2
= 18 (kg/kmol)
A, B: hệ số liên hợp
Với các chất khí tan trong nước A = 1.
Với dung môi là nước B = 4,7.
µH O
2
µH O
: độ nhớt của nước ở 200C,
2
= 1cp = 10-3 Ns/s.
u SO , u H O
2
2
: thể tích mol của SO2, H2O (cm3/mol)
u SO
2
= 44,8 (cm3/mol)
uH O
2
= 18,9 (cm3/mol)
1
1
+
64 18
⇒ Dx20 =
= 1,469.10− 9
1/ 3
1/ 3 2
4,7 ⋅ 1 ⋅ (44,8 + 18,9 )
10 − 6
Dxt
Dx20
=
Trong đó:
[1 + b(t - 20)] (m2/s)
0,2. µ H O
b=
2
3
ρ
µH O
2
(m2/s)
µH O
0
: độ nhớt của nước ở 20 C,
2
= 1cp = 10-3 Ns/s.
ρ
: khối lượng riêng của nước ở 200C.
ρ
Tra bảng I.5 => = 998,23 (kg/m3)
b=
0,2. 1
= 0,02
3
998,23
=>
=> Dx 30 = 1, 469.10 −9 × [ 1 + 0, 02.(30 − 20) ] = 1, 763.10 −9
7,988.10 −4
=> Prx =
= 454, 45
997 ×1, 763.10 −9
2/3
⇒
7,988.10 −4
0,25
0,5
h2 = 256.
÷ 29, 63. .454, 45 = 1,1( m)
997
*Tính m hệ số góc của đường cân bằng
Dựa vào bảng số liệu =>
m
= 9,83
⇒ Chiều cao của một đơn vị chuyển khối
hdv = 0,223+
9,83.11766, 487
276155, 6437
.1,1 =0,27 m
*Tính số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ trong pha khí
my =
Yd
dY
∫ Y − Ycb
Yc
Y : thành phần làm việc của hơi.
Ycb : thành phần mol cân bằng của hơi.
Ta xác định số đơn vị chuyển khối theo phương pháp tích phân đồ thị. Việc tính
tích phân đó có thể dựa voà việc vận dụng đồ thị
1
Y − Ycb
trong hệ toạ độ
Y. Giá trị của tích phân bằn diện tích hình thang cong giới hạn bởi đồ thị
và đường Yd = 0,03093 (kmol SO2/kmol không khí)
1
Y − Ycb
1
Y − Ycb
Yc = 6,186.10-3 (kmol SO2/kmol không khí)
Bảng số liệu cho đồ thị tích phân
Y
Ycb
1/(Y-Ycb)
Si
0.006186
0
161.6553508
0.007926
0.001919093
166.4750201
0.285473423
0.009666
0.003844794
171.7857029
0.294286829
0.011406
0.005777137
177.6557791
0.304014089
-
0.013146
0.007716158
184.1674056
0.314786171
0.014886
0.009661889
191.4201415
0.326761166
0.016626
0.011614368
199.5357837
0.340131655
0.018366
0.013573627
208.664911
0.355134604
0.020106
0.015539704
218.995887
0.372064894
0.021846
0.017512634
230.7674693
0.39129412
0.023586
0.019492451
244.2868323
0.413297242
0.025326
0.021479194
259.9559227
0.438691197
0.027066
0.023472898
278.3110195
0.46829224
0.028806
0.025473599
300.0839164
0.503203594
0.030546
0.027481335
326.2998994
0.54495392
0.030894
0.027883729
332.1960289
0.114578292
�Si=5,5
Diện tích miền giới hạn của đường cong ta được: S = 5,5. Diện tích hình
thang cong chính bằng số đơn vị chuyển khối là my =5,5.
⇒ Chiều cao của lớp đệm: H = my.hdv=5,5.0,27=1,485 m.
Quy chuẩn H=1,5
Đây thực chất là chiều cao lớp đệm. Chiều cao của tháp ngoài chiều cao của
lớp đệm còn tính đến chiều cao từ mặt trên của đệm đến đỉnh tháp và từ mặt dưới
đệm tới đáy tháp.
Áp dụng công thức:
Htháp = Hđệm + Hđệm- nắp + Hđệm- đáy
• Hđệm-nắp
=1m
• Hđệm-đáy
=1m
Vậy chiều cao tháp Htháp = 1+1+1,5=3,5 m.
3. Trở lực
- Xem thêm -