Пример готовой контрольной работы по предмету: БЖ
Содержание
Задача 4.3
Задача 5.7
Задача 6.9
Вопрос 10.12
Вопрос 18.13
Литература 14
Выдержка из текста
Задача 4.
Рассчитать коэффициент массоотдачи загрязняющего вещества (ЗВ) в газовой фазе при абсорбции (удельная поверхность – 110 м 2/м 3, температура – 298 К)
Исходные данные:
- Объемный расход газового потока – 10 м 3/ч*10-3
Объем абсорбента – 9,0 м 3
Константа – me 0,0001 103
ЗВ – HF
Концентрация ЗВ – 0,6 г/м 3
Время обновления поверхности 0,6*103 с.
Время обновления поверхности – 0,6 с*103
Эффективность очистки – 94,0 %
Решение:
- Объем активной части абсорбента необходимый для обеспечения заданной эффективности очистки определяется:
Nег — число единиц переноса
Кv — коэффициент массопередачи рассчитанный по газовой фазе, с-1.
Число единиц переноса – это элемент адсорбера, в котором значение концентрации ЗВ в одной из двух фаз (в данном случае газовой) равно Δср в пределах данного элемента.
Уо, Ук – концентрации ЗВ в газовой фазе, соответственно на входе в абсорбент и выходе из него в мольных долях;
- Δср – средняя движущая сила абсорбции
Δ 1, Δ 2 – движущая сила абсорбции на входе в аппарат и на выходе из него.
Движущая сила представляет собой разницу между действительной концентрацией ЗВ в газе У и равновесной концентрацией ЗВ – У* над жидкостью данной концентрации Х.
У* = myx* X
Х – концентрация ЗВ в абсорбенте в мольных долях.
Для данного примера примем:
- Сжо = 0,06 г/л – концентрация ЗВ в отработанном абсорбенте;
- Сжк=0 — концентрация ЗВ в свежем абсорбенте;
- Исходя из вышесказанного следует, что
Δ 1 = Уо – myx*X0
Δ 2 = Ук – myx*Xк
Для пересчета концентрации ЗВ в газовой фазе выраженной в единицах кг/м 3 в концентрацию, выраженную в мольных долях компонента используется следующая формула:
где — объемная концентрация, ЗВ в газовой фазе, кг/м 3
R – универсальная газовая постоянная, равная 8314,4 м 3*ПА/кмоль*К
Т – температура, К
Мк – молекулярная масса компонента, кг/моль
Р – давление, Па
Пересчет концентраций в жидкой фазе:
где ж – объемная концентрация ЗВ в абсорбенте (воде), кг/м 3
Мж – молекулярная масса жидкости, кг/моль;
- ρж – плотность жидкости, кг/м 3.
При физической абсорбции равновесие между концентрациями ЗВ в газовой и жидкой фазе характеризуется константой газового распределения (равновесия).
В зависимости от способа выражения состава фаз константа m может быть выражена в различных единицах:
- myx=У*/Х;
- mе=с*г/сж
с*г, сж – объемная концентрация ЗВ, соответственно в газовой и жидкой фазах, кмоль/м 3
с*г= с/mк
Пересчет из одного способа выражения на другой можно осуществить следующим образом:
Основным уравнением массотдачи является уравнение аддитивности фазовых сопротивлений
βу, βх – коэффициенты массотдачи, соответственно в газовой и жидкой фазах, м/с
Согласно модели обновления поверхности, коэффициент массоотдачи в жидкой фазе вычисляется:
- βх = 1,12 √Дж/θ
где Дж – коэффициент диффузии ЗВ в жидкости, м 2/с
Дж для HF = 2,7*10-9 Дж
С повышением температуры коэффициент диффузии газа в жидкости увеличивается и для определения его можно использовать зависимость:
- , где
μ
20. динамическая вязкость растворителя в мПа*с, для воды μ 20 = 1,1 мПа*с
ρ – плотность растворителя, кг/м 3
t – температура, в 0С
Теперь рассчитаем коэффициент масоотдачи, используя все вышесказанное.
Концентрация ЗВ в газовой фазе, соответственно, на входе в абсорбер и на выходе из него в мольных долях:
- У 0 = 0,6*10-3 * 8314*298 / 20*105 =0,74 *10-3
У 0 = 0,06*10-3 * 8314*298 / 20*105 = 0,74 *10-4
Концентрация ЗВ в абсорбенте (воде), со стороны входа потока газов абсорбер (в отработанном абсорбере в мольных долях)
Х 0 = 0,06 *18 /20*1000 =0,54*10-4
Значение константы фазового равновесия выразим в следующем виде:
- Myx = 0,0001*10-3 * 8314*298*1000 / 105*18 = 1,38*10-3
Определим движущие силы абсорбции:
- Δ 1 = 0,74*10-3 – 1,38*10-3 * 0,54*10-4= 0,739*10-3
Δ 2 = 0,74*10-4 – 1,38*10-3 * 0,54*10-4= 0,74*10-4
Средняя движущая сила абсорбции:
- Δср = 7,39*10-4- 0,74 *10-4 / ln 7,39/0,74 = 2,89 *10-4
Число единиц переноса:
- Nег = 0,74*10-3- 0,74 *10-4 / 2,89 *10-4 = 2,3
Коэффициент массопредачи:
- Кv = 10000*2,3/ 3600*9 = 0,71 с-1
Ку = 0,71 / 110 = 0,006 м/с
Дж = 2,7*10-9 [1+0,2√ 1,1 / 1000 (25-20)]
= 2,7*10-9 м 2 / с
Коэффициент массотдачи в жидкой фазе:
- βх = 1,128 * √ 2,7*10-9/ 0,6* 10-3 =2,4*10-3 м/с
1/βу = 1/0,006 – 0,0001*10-3 / 2,4 = 167
βу= 0,006 м/с
Список использованной литературы
1.Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты газоочистки. Учебное пособие. – Пенза: Изд-во ПГУ, 2006. – 198 с.
2.Ветошкин А.Г. Теоретические основы защиты окружающей среды: Учебное пособие. — Пенза: Изд-во ПГАСА, 2002. — 290 с.
3.Теоретические основы охраны окружающей среды /Охрана атмосферного воздуха / — Л.М Исянов, Л.Н. Григорьев, А.В. Левин, Т.И. Буренина – СПБГТУРП, 1991 — 74 с
