化工原理课程设计(碳酸丙稀酯脱碳设计) - 图文(3)

2020-04-21 00:49

?Lw?min —— 最小润湿速率m3/(m2·h)

Umin —— 最小喷淋密度m3/(m2·h)

鲍尔环:查得?Lw?min= 0.08m3/(m2·h)

Umin= ?Lw?min? = 0.08×129=10.32m3/(m2·h)

填料截面积:Ω= 0.785D2 = 1.5386m2

V243549U = = = 133.36>10.32m3/(m2·h) 满足鲍尔环要求

1.5386?1187S阶梯环:由于数据相同,故也满足

?p?3.7 核算单位高度填料层压降???

?Z?选用Eckert通用关联图校核压降

10

Wv,WL—气液相流率,kg/s ; ?v?L— 液气相密度,kg/m3;

?L— 液相粘度,mPa.s; ? — 液相密度校正系数,?=?HO/?L;

2Φ — 填料因子,1/m ; g — 重力加速度, m/s2

图3-3Eckert通用关联图

鲍尔环: 横标计算:

WL??V?

WV???L?.5??8.2558??243549?= ?????1187.76855800.6?????0.50.5 = 3.5

纵标计算:

?2????v?0.20.132?140?998.2?8.2558?0.2??2.1782 = ××=0.0016 ???l??9.81?1187.7685.7685?g??l??1187??p?查图得:??= 20×9.81=196.2 Pa/m

?Z?阶梯环: 横标计算:

WL??V?

WV???L??? = 3.5 ?0.5纵标计算:

?2????v?0.20.132?161?998.2?8.2558?0.2??2.1782 = ××=0.0019 ???l??9.81?1187.7685.7685?g??l??1187??p?查图得:??= 29×9.81=284.49 Pa/m

?Z?

3.8 填料层高度得计算

计算填料层高度,即

Z=HOGNOG?VBY1dY

KYa??Y2Y?Y*3.8.1.传质单元高度HOG计算

11

HOG=

V KYa?111= + KGkGklH其中KY= KG P|

本设计采用(恩田式)计算填料润湿面积aw作为传质面积a,依改进的恩田式分别计算kL及kG,再计算KG 。 (1) 有效传质面积

aw?c0.75?GL'???1?exp??1.45()??at?L??at??????0.1??????2???G't??0.05?L???????L?at???????0.2?????????GL'a2?g2L

式中: a——单位体积填料的总表面积,㎡/m3 at——单位体积填料的总表面积,㎡/m3

?——液体的表面张力,N/m

?c——填料材质的临界表面张力,N/m GL——液体通过塔截面的质量流率,kg/m2?s ?L—— 液相粘度,Pa.s ?L—— 液气相密度,kg/m3 g ——重力加速度, m/s2

列出备关联式中的物性数据

液体性质?L=1187.7685 kg/m3;?L=2.1782×10?3Pa·s;

GL =

243549= 43.97kg( /m2.s)3600?1.5386?? ?L=41.457×10?3N/m 鲍尔环:?C=75×10?3 N/m

?2?G'??aw?c0.75?GL'?0.1???GL'at??0.05?L?0.2? ??1?exp??1.45()????????2???at????at?L???Lg???L?at???????????2??= 1?exp{-1.45(

75?10?341.457?10?3)0.75(

43.97129?2.1782?10?3)0.1

12

43.972?1291187.76852?9.81)-0.05(

43.9721187.7685?41.457?10?3?129)0.2}

故aw=123.47m2/m3 阶梯环:?C=75×10?3 N/m

?2?G'??aw?c0.75?GL'?0.1???GL'at??0.05?L?0.2? ??1?exp??1.45()????????2???at????at?L???Lg???L?at???????????2??=1?exp{-1.45(

75?10?3)0.75(

?343.97140?2.1782?10?3)0.1

4.457?1043.972?140(

1187.76852)-0.05(

43.9721187.7685?41.457?10?3?140)0.2}

?9.81故aw=133.45m2/m3 (2) 液相传质系数kL

kL=0.0051(式中:

GL`2/3?L1/\\3?Lg1/3

)()()(atdp)0.4

?L?LDLat?L DL——溶质在气相中的扩散系数,㎡/s

GL——气体通过空塔截面的质量流率,kg(m2?s) μL——气体粘度,Pa?s ?L——气体密度,kg/m3

CO2在PC中的扩散系数用经验公式DL=8.396×10?8T/?Lm2/s DL=8.396×10?8×293/2.1782 = 1.125×10?9m2/s 鲍尔环:atdp = 129×39/1000 = 4.902

kL=0.0051(

GL`2/3?L1/\\3?Lg1/3

)()()(atdp)0.4

?L?LDLat?L13

=0.0051(

43.97123.47?2.1782?10?3)2/3(

2.1782?10?3)1/3

?91187.7685?1.125?102.1782?10?9.81?3(

1187.7685)1/3(4.902)0.4=1.36×10-4 m/s

阶梯环:atdp = 140×38/1000 = 5.32

kL=0.0051(

GL`2/3?L1/\\3?Lg1/3

)()()(atdp)0.4

?L?LDLat?L43.97=0.0051(

)2/3(

?32.1782?10?3)1/3=1.85×10-4 m/s

?9133.45?2.1782?101187.7685?1.125?10(3) 气相传质系数

kG= 5.23(

式中:R——气体常数,8.314 kJ(kmol?K) T——气体温度,K

DV——溶质在气相中的扩散系数,㎡/s

GV——气体通过空塔截面的质量流率,kg(m2?s) μV——气体粘度,Pa?s ?V——气体密度,kg/m3

列出备关联式中的物性数据

5800.6 GV= = 1.047kg( ?V= 1.37×10?5 Pa·s /m2.s)3600?1.5386ρV = 8.2558 Kg/m3

GV`0.7?G1\\3atDV)()()(atdp)

RT?GDGat?G4.3559?10?5T3/2?MA?MB?扩散系数计算经验公式: DV?1/31/3?PVbA?VbB?MAMB??????1/2

查得 VbA= 15.27 MB= 7.28 VbB = 34.0 代入得:DV?4.3559?10?313P15.27?53/2?1/3?34.01/3??44?7.28???44?7.28????14

1/2 =1.68×10?6


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