Луганського обласного

Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 538

1. Рассчитать экспериментальное значение коэффициента массоотдачи в жидкой фазе b_ж, _эксп, используя (3.3.6) и (3.3.4). Для этого необходимо выполнить следующее:

1.1. Рассчитать молярные концентрации СО₂ в исходном растворе с_н и в десатурированной жидкости с_к.

При растворении диоксида углерода в воде образуется угольная кислота, которая диссоциирует в основном лишь по первой ступени. Тогда молярная концентрация растворённого вещества при измеренном значении рН раствора может быть найдена по формуле:

,

(3.3.8)

где К₁ = 4,45∙10⁻⁷ л/моль – константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени, учитывающая равновесие ионов со всем количеством диоксида углерода в растворе (как в форме СО₂, так и в виде угольной кислоты).

1.2. Рассчитать молярный расход десорбированного газа:

,

(3.3.9)

где – объёмный расход водного раствора диоксида углерода, л/с.

1.3. Рассчитать движущую силу массопередачи в аппарате.

При расчёте движущей силы процесса рекомендуется сделать допущение о том, что содержание СО₂ в атмосферном воздухе пренебрежимо мало, и, учитывая крайне низкую растворимость этого газа в воде, можно принять, что равновесная концентрацияСО₂ в растворе с^* = 0 по всему объёму аппарата.

Тогда движущая сила массопередачи в верхнем сечении аппарата

а в нижнем сечении аппарата

По формуле (3.3.5) рассчитать среднюю движущую силу массообменного процесса.

1.4. Рассчитать площадь поверхности массообмена, полагая, что она равна геометрической поверхности трубчатой колонки.

1.5. Рассчитать по (3.3.4) коэффициент массопередачи К_{ж, эксп} в аппарате.

Следует иметь в виду, что движущая сила процесса здесь выражена в единицах молярной концентрации [моль/л], или, что то же самое, [моль/дм³], а площадь поверхности массообмена – в [м²].

Рассчитанное значение кинетического коэффициента можно считать равным искомому коэффициенту массоотдачи b_{ж, эксп}.

2. Полученное экспериментально значение коэффициента массоотдачи сравнивается со значением b_{ж, расч}, рассчитанным по эмпирическим формулам. При этом может быть использовано критериальное уравнение Г. С. Борисова для определения коэффициента массоотдачи в жидкой фазе в аппарате плёночного типа:

▫ если 300 < Re < 1600, то

,

(3.3.12)

где – критерий Шервуда[6];

– критерий Рейнольдса;

– критерий Шмидта[7];

– критерий Галилея.

В выражениях критериев массообменного и гидродинамического подобия:

b_ж – коэффициент массоотдачи в жидкой фазе;

– приведённая толщина плёнки;

r_L – плотность жидкой фазы;

m_L – динамическая вязкость жидкой фазы;

g – ускорение свободного падения;

D – коэффициент диффузии распределяемого компонента в жидкости. Коэффициент диффузии СО₂ в воде при 20 °С D = 1,8∙10⁻⁹ м²/с;

– средняя скорость течения плёнки;

– объёмный расход жидкой фазы;

d_э – эквивалентный диаметр плёнки жидкости;

P – смоченный периметр. Здесь P = pd;

d – внутренний диаметр трубчатой колонки;

h – высота орошаемой поверхности.

Фигурирующие в уравнении (3.3.12) показатели степени зависят от числа Рейнольдса и определяются по формулам:

и  .

(3.3.13)

Результаты измерений и вычислений рекомендуется занести в таблицы:

№ п/п	s	дм3/с	рНн	сн∙104, моль/л	рНк	ск∙104, моль/л	, моль/с	, моль/л	bж, эксп, м/с

Все экспериментальные данные обобщаются и аппроксимируются зависимостью вида:

Проанализировать значения коэффициентов массоотдачи, полученных экспериментально и рассчитанных по эмпирической формуле, а также проанализировать значения коэффициентов С и п уравнения (3.3.14) и сделать выводы по работе.