Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя, составит:

(1.15)

кг/кг.

Движущая сила массопередачи

Движущая сила в соответствии с уравнением (1.1) может быть выражена в единицах концентраций как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы [1]:

, (1.16)

где - большая движущая сила на входе потоков в абсорбер

и на выходе из него, кг/кг;

- меньшая движущая сила на входе потоков в абсорбер

и на выходе из него, кг/кг.

1.2.1 Определим относительную массовую конечную концентрацию пропана в поглотителе

, (1.17)

кг/кг.

1.2.2 Определим равновесные относительные массовые концентрации пропана в газе

, (1.18)

кг/кг.

, (1.19)

кг/кг.

1.2.3 Построение рабочей и равновесной линии

На основании уравнения (1.2) и расчетов, в координатах строим зависимость между содержанием пропана в воздухе и поглотителе (Рисунок 1.1)

Из схемы следует

, (1.20)

кг/кг.

= 0,0053 кг/кг.

Значит

кг/кг.

1.3 Выбор типа насадки

Выбираем более дешевую насадку – деревянную хордовую, размером мм с шагом в свету 20 мм [1].

Характеристики насадки:

а = 65 м2/м3 – удельная поверхность насадки;

ε = 0,68 м3/м3 – свободный объем;

dэ = 0,042 м – эквивалентный диаметр;

ρ = 145 кг/м3 – насыпная плотность.

1.4 Скорость газа

, (1.21)

где - предельная фиктивная скорость газа, м/с

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по уравнению[2]:

, (1.22)

где – плотность газа, кг/м3;

– динамический коэффициент вязкости воды, = 0,801 мПа·с;

– плотность воды, = 996 кг/м3;

А – коэффициент, зависящий от типа насадки, А = 0;

В – коэффициент, зависящий от типа насадки, В = 1,75.

Пересчитаем плотность газа на условия в абсорбере:

, (1.23)

кг/м3.

Следовательно, предельная скорость будет равна

м/с.

Отсюда, скорость газа будет равна

м/с.

1.5 Диаметр абсорбера

Диаметр абсорбера находим из уравнения расхода:

, (1.24)

м.

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера d = 0,5 м. При этом действительная рабочая скорость газа в колонне:

м/с.

1.6 Плотность орошения и активная поверхность насадки

1.6.1 Плотность орошения (скорость жидкости)

(1.25)

где S – площадь поперечного сечения абсорбера, м2.

(1.26)

м2.

Значит

м3/(м2·с).

При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости плотность насадки может быть смочена не полностью. Но даже часть смоченной поверхности практически не участвует в процессе массопередачи ввиду наличия застойных зон жидкости или неравномерного распределения газа по сечению колонны.

Существует некоторая минимальная эффективная плотность орошения, выше которой всю поверхность насадки можно считать смоченной.

(1.27)

где Гmin – минимальная линейная плотность орошения, кг/(м·с).

, (1.28)

где σ – поверхностное натяжение, σ = 71,2 мН/м.

Тогда,

кг/(м·с).

Отсюда

м3/(м2·с).

В проектируемом абсорбере плотность орошения U выше Umin , поэтому в данном случае, коэффициент смачивания насадки ψ = 1.

1.6.2 Доля активной поверхности насадки

, (1.29)

где р – коэффициент зависящий от типа насадки, р = 0,0078;

q – коэффициент зависящий от типа насадки, q = 0,0146.

Значит

Как видно, не вся поверхность является активной. Наибольшая активная поверхность насадки достигается при таком способе подачи орошения, который обеспечивает требуемое число точек орошения n на 1м2 поперечного сечения колонны. Это число точек орошения и определяет выбор типа распределительного устройства.

1.7 Расчет коэффициентов массоотдачи

1.7.1 Коэффициент массотдачи в газовой фазе

, (1.30)