Рис. 2.1 Скруббер Вентури

1 – форсунки

2 – сопло

3 – пылеуловитель

a1 = 28°;

a2 = 8°; l2 = 0.15 × d2;

3. Определить размеры, энергозатраты и время защитного действия адсорбера для улавливания паров этилового спирта, удаляемых местным отсосом от установки обезжиривания при условии непрерывной работы в течение 8 часов.

Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой среды. При расчете определяют необходимое количество сорбента, продолжительность процесса поглощения, размеры адсорбционной аппаратуры и энергетические затраты.

Исходные данные:

Производительность местного отсоса - Lм=250 м3/ч

Начальная концентрация спирта - Со=11 г/м3

Температура в адсорбере - tр=20 оС

Давление в адсорбере - Р=9.8*104 Н/м2

Плотность паровоздушной смеси - rг=1.2 кг/м3

Вязкость паровоздушной смеси - n=0.15*10-4 м2/с

Диаметр гранул поглотителя (активированный уголь) - d=3 мм

Длина гранул - l=5мм

Насыпная плотность - rн=500 кг/м3

Кажущаяся плотность - rк=800 кг/м3

Эффективность процесса очистки h = 0,99

По изотерме адсорбции (рис. 3.1) и заданной величине Со, г/м3, находим статическую емкость сорбента: a0=175 г/кг

Определяем весовое количество очищаемого газа:

кг/с

Переводим весовую статическую емкость сорбента a0, в объемную a0’:

кг/м3

Определяем массу сорбента:

, кг,

где К=1.1…1.2 – коэф. запаса;

t - продолжительность процесса сорбции, с.

Выбираем скорость потока газа в адсорбере W, м/с. Обычно фиктивная скорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение слоя, выбирается в пределах 0.1…0.25 м/с. Выберем W=0.2 м/с.

6. Определяем геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического аппарата:

- диаметр м

- длина (высота) слоя адсорбента

м

Находим пористость сорбента

Рассчитываем эквивалентный диаметр зерна сорбента:

м

9. Коэффициент трения находим в зависимости от характера движения

при Re<50 l=220/Re

при Re³50 l=11.6/Re0.25,

где - критерий Рейнольдса

откуда: l=220/Re=220/49 =4.5

Определяем гидравлическое сопротивление, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении через него потока очищаемого газа

, где Ф=0.9 – коэффициент формы

Определяем коэффициент молекулярной диффузии паров этилового спирта в воздухе при заданных условиях: Д0 = 0,101 × 10-4 при Т0 = 273° К и Р0 = 9,8 × 104 Па:

Находим диффузионный критерий Прантля

Для заданного режима течения газа (определяется значением Rе) вычисляем величину коэффициента массопередачи для единичной удельной поверхности, м/с

при Rе<30

при Rе>30

т.к. в нашем случае Re=49, то

По изотерме адсорбции (рис 2.1) находим:

- количество вещества, максимально сорбируемое поглотителем при данной температуре аµ=175 г/кг

- величину концентрации поглощаемого вещества на входе в адсорбер Сх= 2,5 г/м3

Рассчитываем удельную поверхность адсорбента:

м2/м3

Определяем концентрацию паров этилового спирта на выходе из аппарата:

, где h - эффективность очистки

Находим продолжительность защитного действия адсорбера:

Полученные в результате расчета параметры обеспечивают заданный режим работы адсорбера в течении более чем 8 часов. В целях экономии адсорбента можно уменьшить высоту его слоя.

1. труба для ввода газа

2. слой пористого сорбента

3. труба для удаления чистого газа

4. барбатер

5. труба для выхода пара

Список использованных источников

1. Безопасность жизнедеятельности: Уч. пособие под ред. Бережного С.А. и др. – Тверь: ТГТУ, 1996.

2. Бережной С.А., Седов Ю.С. Сборник типовых расчетов и заданий по экологии: Уч. пособие. - Тверь: ТГТУ, 1999.