Місця події

Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 604

1. Рассчитать экспериментальное значение коэффициента массоотдачи в газовой фазе b_г, _эксп, используя (3.4.3) и (3.4.1). Для этого необходимо выполнить следующее:

1.1. Рассчитать массовые отношения Н₂О к сухому воздуху в газе, поступающем в аппарат Y_н, и в воздухе, покидающем аппарат Y_к, используя формулу:

,

(3.4.5)

где р – парциальное давление водяного пара в воздухе;

р_атм – атмосферное давление в лабораторном помещении;

– молярная масса водяного пара;

– молярная масса сухого воздуха.

Парциальное давление водяного пара в воздухе при измеренных психрометром значениях температур может быть рассчитано по формуле:

,

(3.4.6)

где р_нас – давление насыщенного водяного пара при температуре «смоченного» термометра (см. с. 55);

t_с и t_м – температуры «сухого» и «смоченного» термометров, соответственно.

1.2. Рассчитать массовый расход сухого воздуха через массообменный аппарат.

Для этого использовать показание дифференциального манометра, соединённого с диафрагмой на линии подачи воздуха в колонну. Искомый расход воздуха определяется по формуле:

,

(3.4.7)

где r_G – плотность воздуха, поступающего в колонну;

a @ 0,62 – коэффициент расхода диафрагмы;

Dh_м – разность уровней манометрической жидкости в коленах дифференциального манометра;

r_м @ 1000 кг/м³ – плотность манометрической жидкости (воды);

d_о – диаметр отверстия в диафрагме.

1.3. Рассчитать массовый расход водяного пара, перешедшего из одной фазы в другую:

.

(3.4.8)

1.4. Определить движущую силу массопередачи в нижнем сечении аппарата (DY_н) и в верхнем сечении аппарата (DY_к), используя формулу:

где Y^* – равновесное с жидкой фазой массовое отношение водяного пара к сухому воздуху, определяемое по формуле (3.4.5), в которой теперь р = р^* – давление насыщенного водяного пара при температуре воды (t_L) на выходе её из колонны (для нижнего сечения) или на входе её в колонну (для верхнего сечения).

1.5. Рассчитать среднюю движущую силу массопередачи в аппарате по (3.4.2).

1.6. Рассчитать площадь поверхности массообмена по формуле:

,

(3.4.10)

где А_геом = а×V – геометрическая площадь поверхности насадки;

а = 330 м²/м³ – удельная площадь поверхности насадки;

V – объём, занятый насадкой в колонне;

– критерий Рейнольдса для жидкой фазы (воды);

– объёмный расход жидкой фазы (воды):

S – площадь поперечного сечения колонны;

r_L – плотность жидкой фазы при её средней температуре;

m_L – динамическая вязкость жидкой фазы.

1.7. Рассчитать по (3.4.3) коэффициент массопередачи К_{Y, эксп} в аппарате.

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

Найденное значение коэффициента массоотдачи выражено в [(кг сухого воздуха)/(м²×с)]. Для перевода b_Y в b_г, измеряемого в [м/с], используется соотношение:

,

(3.4.11)

где r_возд – плотность сухого воздуха.

2. Полученное экспериментально значение коэффициента массоотдачи сравнивается со значением b_{г, расч}, рассчитанным по эмпирическим формулам. При этом может быть использовано критериальное уравнение И. А. Гильденблата для определения коэффициента массоотдачи в газовой фазе в аппарате насадочного типа:

,

(3.4.12)

где – критерий Шервуда[8];

– критерий Рейнольдса для газа;

– критерий Шмидта[9].

В выражениях критериев массообменного и гидродинамического подобия:

b_г – коэффициент массоотдачи в газовой фазе;

– эквивалентный диаметр свободного пространства в насадке;

D – коэффициент диффузии распределяемого компонента в газе. Коэффициент диффузии Н₂О в воздухе при нормальных физических условиях (р_о = 101325 Па = 760 мм рт. ст. и Т_о = 273,15 К) D_о = 2,19×10⁻⁵ м²/с,

при других физических условиях ;

v_o – фиктивная скорость газа в аппарате;

e = 0,70 м³/м³ – доля свободного объёма насадки;

r_G – плотность газовой фазы;

m_G – динамическая вязкость газовой фазы.

Ввиду обычно малого содержания водяных паров в воздухе свойства газовой фазы могут считаться равными свойствам сухого воздуха, а фиктивная скорость газа в аппарате может рассчитываться по расходу сухого воздуха.

Результаты измерений и вычислений рекомендуется занести в таблицы:

№ п/п	Δhм, мм	кг/с	кг/с	s	л/с	ReL	А, м2	кг/кг	bY, эксп, кг/(м2×с)	bг, эксп, м/с

Все экспериментальные данные обобщаются и аппроксимируются зависимостью вида:

.

(3.4.13)

Проанализировать значения коэффициентов массоотдачи, полученных экспериментально и рассчитанных по эмпирической формуле, а также проанализировать значения коэффициентов С и п уравнения (3.4.13) и сделать выводы по работе.