ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет основных размеров массообменных аппаратов из "Основные процессы и аппараты Изд10" При технологическом расчете массообменных аппаратов должны быть определены их основные размеры диаметр (для аппаратов цилиндрической формы), характеризующий производительность аппарата, и рабочая высота (длина), отражающая интенсивность протекающего в нем процесса. [c.423] Величина Усек обычно бывает задана, и для расчета О необходимо выбрать фиктивную скорость сплошной фазы (например, газа или пара). [c.423] Однако на практике часто ограничиваются расчетом фиктивной скорости, исходя из максимального ее значения. Упрощенный подход к вычислению фиктивной скорости обусловлен тем, что во многих случаях ее предельное значение определяется наступлением захлебывания в прб-тивоточных аппаратах (см. стр. 116), или чрезмерным возрастанием брызго-уноса. В процессах массообмена, где повышенное гидравлическое сопротивление не имеет весьма существенного значения, например при ректификации или при абсорбции, проводимых под избыточным давлением, оптимальная скорость обычно близка к предельной и может быть, в первом приближении, принята равной скорости захлебывания, уменьшенной, например, на 10—20%. [c.423] В остальных случаях следует учитывать, что в массообменных аппаратах, по мере увеличения относительной скорости фаз, возникают различные гидродинамические режимы, отличающиеся последовательно повышающейся интенсивностью массопередачи. Поэтому выбор фиктивной скорости производят в соответствии с намечаемым гидродинамическим режимом работы аппарата, проверяя выбранную скорость по величине предельно допустимой. Указания по выбору фиктивных скоростей приведены н иже в главах, посвященных конкретным массообменным процессам. [c.423] Высота аппарата. Высота массообменного аппарата определяется в зависимости от того, является контакт фаз в нем непрерывным или ступенчатым. [c.424] При этом общую высоту единицы переноса или определяют на основе уравнений аддитивности (Х,62) или (X,62а). [c.424] Для расчета Я через число ступеней в аппаратах со ступенчатым контактом необходимое число ступеней определяется аналитическими и графическими методами. До недавнего времени обычно пользовались методами, основанными на понятии о теоретической ступени изменения концентрации, или о теоретической тарелке. Такая ступень, или тарелка, соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновесными. Методу теоретических ступеней (тарелок) присущи серьезные недостатки (см. ниже), и обоснованный переход от теоретических к действительным тарелкам затруднителен. В связи с этим разработаны более совершенные методы, позволяющие определить аналитически или графически непосредственно число действительных ступеней (тарелок) аппарата. [c.425] Указания по выбору или расчету А приведены ниже для отдельных процессов массопередачи применительно к тарелкам различных типов. [c.425] Аналитический метод определения числа ступеней. Рассмотрим противоточный массообменный аппарат, состоящий из п ступеней, принципиальная схема которого показана на рис. Х-13. Пусть расходы фаз постоянны (L = onst и (3 = onst) и распределяемый компонент переходит из фазы (например, газовой фазы) в фазу Ф (например, жидкую фазу). Концентрация фазы Фу на входе в некоторую /7-ую ступень равна ур, а на выходе из нее — у . Следовательно, изменение концентрации этой фазы на ступени составляет ур — —Ур+i)- Обозначим через i/p концентрацию фазы Ф , равновесную с концентрацией другой фазы Хр (см. рис. Х-13) на р-ои ступени. Тогда движущая сила массопередачи на входе в ступень равна ур — у],. [c.425] Эффективность ступени обычно выражают отношением изжнения концентрации данной фазы на ступени к движущей сим на входе той же фазы в ступень. [c.425] Приведенный аналитический метод определения п применим только в том случае, если равновесная линия является прямой т. = onst) или близка к ней. [c.427] Графический метод определения числа ступеней. Этот метод основан на построении так называемой кинетической кривой. Для построения этой кривой на диаграмме у—х (рис. Х-14) проводят произвольно вертикальные отрезки между равновесной и рабочей линиями (например, отрезки А Сх, А С , Л3С3, А С ). Эти отрезки делят в отношении, рюшном коэффициенту извлечения Еу. Как видно из рис. Х-14, отрезок А В = Ур — ур+1 и отрезок АС = ур — у р. [c.427] Дальнейшее построение осуществляется способом, описанным выше. [c.428] Для пользования методом кинетической кривой необходимо знать величину Еу (или Е . Обычна массообменный аппарат, состоящий из последовательно соединенных ступеней, работает в целом по принципу противотока, однако на ступенях возможно любое (но, как правило, одинаковое) взаимное направление движения фаз — прямоток, противоток, перекрестный ток и т. д. Величина Е зависит от взаимного направления движения фаз и степени перемешивания каждой фазы на ступени (тарелке). [c.428] Рассмотрим, например, распространенный случай, когда жидкость на каждой ступени аппарата можно считать полностью перемешанной, а газ (пар) движется в режиме идеального вытеснения. В этом случае состав жидкой фазы на ступени одинаков, т. е. [c.428] В расчете числа ступеней методом кинетической кривой обычно не учитывается влияние перемешивания, в частности уноса, на движущую силу массопередачи. Влияние уноса на движущую силу сказывается тем больше, чем выше скорость газа (пара) и чем меньше расстояние между ступенями однако имеющиеся опытные данные недостаточны для точного количественного учета уноса при расчетах. [c.429] Согласно материальному балансу, состав жидкости х , стекающей со второй ступени, и состав газа у , удаляющегося с первой ступени, отвечают точке А на рабочей линии. Значит, горизонтальный отрезок Л С характеризует изменение состава жидкой фазы на теоретической ступени. [c.429] Определение рабочей высоты аппарата с помош,ью числа теоретических ступеней оправдано лишь в том случае, если отсутствуют данные о коэффициентах массопередачи или ВЕП, т. е. об истинной кинетике массопередачи в аппарате данной конструкции, или имеются сведения о к. п. д. тарелок для данной системы, полученные в промышленных условиях. [c.430] Вернуться к основной статье