Adszorpciós készülék kiszámítása
Fordítók: Assoc. GF Nafikov,
Art. a tanár. EG Garayshina
A vegyiparban a szellőzőnyílás-tisztítás kiszámításának módszerei: ipari porgyűjtők (ciklon, habgép, venturi-mosó), adszorpciós és abszorpciós eszközök.
A "Life Safety" és a "Chemical Technology Processes and Apparatus" tanfolyamokat tanuló technológiai és mechanikai szakos hallgatók számára tervezték.
Készült a Kémiai Technológiai Eljárások és Berendezések Tanszékén.
Az NHTS mechanikai profiljainak módszertani bizottságának döntése alapján készült.
Reviewers: Assoc. RN Salahiev
A szellőző tisztító berendezések kiszámítása
Az ember produktív tevékenységének természetes folyamatokkal való állandó dinamikus egyensúlyának biztosítása a környezet és a termelés közötti kölcsönhatás anyagi és energiamérlegének ellenőrzése függvénye. Ebben a tekintetben, egyre több figyelmet fordítanak létre hulladékmentes technológia, amely biztosítani fogja a környezetvédelem környezetszennyezés ellen, és javítja a termelés hatékonyságát a megtakarítás a nyersanyagok és egyéb természeti erőforrások beadva recirkulációs áramlás (víz, levegő, energia, stb), és az egyes komponensek befogásának folyamataival, az új berendezések használatával vagy a jelenlegi intenzitás növelésével.
A vegyipar iparági szellőztetési kibocsátásának tisztázása érdekében modern technikákat kell alkalmazni a szennyeződések legteljesebb kivonására a levegőből és gázáramokból.
A modern kémiai termelésnek szüksége van a gáztisztító berendezések hatékonyságának fokozására és javítására szolgáló lehetséges módszerek összehasonlító jellegére, amelyek lehetővé teszik a legmegfelelőbb megoldást egy adott problémára [1]. Az iránymutatásokban figyelembe veszik a gáztisztításhoz használt tipikus ipari eszközök számításait.
Ipari porfogók kiszámítása
A porgyűjtés hatékonyságára vonatkozó szükséges számítások végrehajtásához, valamint a portól por leválasztására szolgáló eszközök kiválasztásának igazolásához a következő poradatoknak kell rendelkezésre állniuk:
1) a (valós) részecskék sűrűsége, # 961; tv. kg / m3;
2) a por diszpergált összetétele (a porrészecskék megoszlási görbéje méret szerint);
3) fajlagos felület, Sud. m 2 / m 3:
ahol n a minta részecskék száma; Sv és Vh a dsp átmérőjének külső felülete és térfogata.
Ebben a szakaszban vegyük figyelembe néhány tipikus porgyűjtő számításának példáit: ciklon, habgép, venturi mosógép.
A ciklonokat a gázsebesség függvényében választják el - nélkülözhetetlen állapotban - egy adott porgyűjtés hatékonyságának biztosítása minimális energiaköltség mellett (minimális hidraulikus ellenállás mellett).
A kezdeti adatokat a táblázat tartalmazza. 1.1.
A teljes hidraulikus ellenállást a ciklonbejövő nagysebességű fején fejezzük ki, és a helyi ellenállás együtthatóinak összegét a ciklon hidraulikus ellenállásának teljes koefficiensével helyettesítjük # 950; in:
A teljes hidraulikus ellenállás kiszámításával gyakran a feltételes (fiktív) gázsebesség függvényében határozzák meg # 969; 0. a ciklon hengeres részének szabad szakaszának területére utalva:
ahol # 969; 0 = Vg / (0,785) a 3 és 3,5 m / s közötti tartományban van.
Általában tartsuk be a következő számítási eljárást:
1) a Vg termelékenység szempontjából az optimális körülmények között működő ciklon típusát (azaz, # 916; p / # 961; = 500 ÷ 750 m 2 / s 2);
2) az ipari adatok alapján meghatározza a hidraulikus ellenállást # 916; p;
3) a számított értékhez # 916; p plot frakcionális hatékonysági görbét # 951; φ = f (dh);
4) A részecskeméret-eloszlás (a kezdeti gázáramlás) és a frakcionális hatásfok alapján a teljes porgyűjtési hatékonyságot kiszámítják;
5) megtalálja a szemcseméret eloszlását a lerakott porban;
6) meghatározza a részecskeméret-eloszlást a ciklonból eltávolított port a gázárammal;
7) hasonlítsa össze a számított általános hatékonyságot (vagy a szemcseméret eloszlását a lerakott porban) a megadott (szükséges) porgyűjtési hatékonysággal.
Ha a számítás azt mutatja, hogy a kiválasztott ciklon nem biztosítja a szükséges hatékonysággal (tisztítás) a kiválasztott elem ciklon álló n ciklonok párhuzamosan működő, és a számítást a ismételjük, amíg Vn / n arány.
Jelenleg az ILO által kifejlesztett módszert [2] használják a ciklonok kiszámításához, amelyek szerint a kísérleti adatok # 951; φ = f (dh) átkerül egy logaritmikus valószínűségi hálózatba, és a d50 medián részecskeméretet finomítjuk a vonalak ábrázolásával # 951; φ = f (dh).
A kapott függések alapján a d50 értékek (az arány # 963; = d50 / d16 = const) a működési módokból és ciklonméretekből, a ciklonok hatékonyságának kiszámításához nomográfiai módszer kidolgozására került sor.
1.1. Példa. Határozza meg a ciklon általános hatékonyságát logaritmikus valószínűségi vonalzó segítségével [2]. Meg kell határozni a levegő teljes tisztítási sebességét Vg m 3 / h levegővel t = 50 ° C-on a szénporból egyetlen ciklon TsN-11-ben.
1. Határozza meg a teljes ciklikus hidraulikus ellenállást a (1.3) képlet szerint (az 1. táblázatban szereplő kezdeti adatok) a kiválasztott ciklonra és a Vg áramlási sebességre a ciklon hidraulikus ellenállása miatt # 916; p (1.1. Ábra).
2. Határozza meg a ciklon átmérőjét a nomogramból (1.2 ábra).
3. Tegyük fel, hogy a medián átmérője d50 porrészecskék (átmérő, amely tömege tekintetében méretű szemcsék kisebb vagy nagyobb 50%) egyenlő 20 mikron, és D16 (a részecskék átmérője, illetőleg, amelynél a tömeg az összes részecskék mérete 4. Határozza meg a porszerű terhelések frakcionált hatékonyságát a Stokes-törvény alapján: A d # 951; = 50% érték a grafikonból származik # 951; ф = f (Дц) az 1.2 ábrán bemutatott ciklonhoz [2]. Mivel a grafikon a kvarc por sűrűségének megkötésével jött létre # 961; ч1 = 2650 kg / m3 (a levegő viszkozitása 20 ° C-on) # 956; 1 = 0.0183 · 10 -3 Pa · s), majd a d # 951; # 967; a por hőmérsékletére és sűrűségére vonatkozó korrekciókat be kell vezetni a számításba: az (1.5) képletben a levegő viszkozitását 50 ° C-on és a szénpor # 961;
1.1 ábra. A Vg légáram függésének névleges értéke a hidraulikus ellenálláson # 916;
1.2. A d50 részecskeátmérő függvénye. a ciklonban 50% -kal, a hidraulikus ellenállástól # 916; p és a DC ciklonátmérő.
5. Határozza meg a porgyűjtés általános hatékonyságát a pontozó vonalon keresztül (1.3 ábra). Ehhez a 2 vonalzó motorját úgy helyezzük el, hogy a sugárvonalak csúcsa (paraméter # 963;) egybeesett a d # 951; # 967; (az abszcissza tengelyen). Ugyanabban az abszcisszus tengelyen találjuk a d50 = 20 μm értéket, és visszaállítjuk a merőlegeset a réz metszéspontjára # 963; = 4. A megtalált keresztezési pont koordinátája megfelel a teljes porgyűjtés kívánt teljes mértékének # 951;,%.
6. Ellenőrizze, hogy a számított teljes hatékonyság meg van határozva vagy szükséges-e.
1.3. Valószínűségi vonalzó (a ciklon kiszámításához).
A porrészecskék lerakódási sebességének kiszámítása Stokes-törvény által jellemzett körülmények között a következő képlet segítségével hajtható végre:
ahol a kicsapódó részecskék átlagos átmérője.
Mivel a lerakódási rendszer esetében:
akkor az (1.6) képlet alkalmazhatóságát ez a kifejezés igazolja a Reos esetében. Ha Reoc> 0,2, akkor az elméleti lerakódási sebességet kiszámítjuk a szétválasztási tényező alkalmazásával:
Az Archimedes-kritérium értéke kiszámításra kerül:
Ezután Ar · Kp <8,4·10 -4 используют формулу:
és Ar · Kp> 8,4 · 10 -4 - a képlet:
A Reos kapott értékéből kiszámítjuk az elméleti lerakódási arányt:
7. A ciklon fő dimenzióit az előzetesen kiválasztott Dts vagy a b belépőág cső szélességének megfelelően kell meghatározni.
Az NIIOGaza ciklonok esetében:
A szívócső szélessége ..................
A kipufogócső belső átmérője:
Ezután a kipufogócső külső átmérője:
8. A kiválasztott ciklonátmérő helyességét az alábbi képlettel ellenőrizzük:
A hk kúpos rész magassága a fenti összefüggésekből (b vagy DC frakciókból) határozható meg.
9. Az akkumulátor ciklon kiszámításánál az elemek számát az empirikus képlet határozza meg:
hol van az akkumulátor ciklon teljes ellenállási tényezője a feltételes sebesség kiszámításánál (a kísérleti adatok szerint = 85).
1.2. Példa. Habszámítás
A porból történő gáz tisztítására használt habgépet általában habszivárgásgátlónak vagy habszivattyúnak nevezik.
A porgyűjtő működési módját befolyásoló fő tényezők a következők:
1) a gáz sebessége a készülék teljes keresztmetszete szempontjából;
2) rácsos kialakítás.
A helyes rácsokkal rendelkező gépek esetében a habszerű rendszer lineáris gázsebességgel kezdődik a készülék szabad szakaszában 1,0 - 1,2 m / s.
A gázsebesség felső határa 2,3 - 2,5 m / s, amikor a hullámképződés megkezdődik.
A habosított porgyűjtőt a megfelelő lemezekkel a következő adatok alapján kell kiszámítani:
1) Porgáz fogyasztása Vg m 3 / h;
2) hőmérséklete és nyomása;
3) por a porgyűjtő bejáratánál SN kg / m 3;
4) a szükséges teljes gázfogyasztás mértékét # 951; %.
A kezdeti adatokat a táblázat tartalmazza. 1.2.
A számítás az alábbi séma szerint történik:
1) határozza meg a f készülék vagy annak átmérőjének keresztmetszetét Dap:
3) határozza meg a Gulben (kg / h):
4) kiszámítja a lemezen lévő szuszpenzió létrehozásához szükséges L (kg / h) mennyiséget (víz) meghatározott T: F:
ahol s = Т: Ж = 0,1 ÷ 0,2.
5) válassza ki a lemez típusát és szabad részét. Habgyártó gépek esetében a lemez szabad keresztmetszetű rácsai # 966; 0 = 0,2 - 0,5 m 2 / m 2.
6) ellenőrizze a készülék hidraulikus ellenállását:
ahol A jelentése olyan paraméter, amely a gáz és a folyadék terhelésétől, és ezáltal a berendezés hidrodinamikai üzemmódjától függ; # 916; p # 963; - veszteségek a felületi feszültség erõinek leküzdésére.
A helyes csőlemezekhez szabad szakasz # 966; 0 = 0,3 ÷ 0,5 m 2 / m 2, az A paramétert az alábbi képlet adja meg:
ahol L a folyadék tömegáramlási sebessége, kg / s; G - tömegáram gáz, kg / s:
Ipari habgépek esetében a hidraulikus ellenállás 0,3 és 1,7 kPa között van. Olyan eszközök esetében, mint az LTI. Lensovet P 916; p 0,6-0,8 kPa.
7) ellenőrizni kell a porgyűjtés általános hatékonyságát.
1.3. Példa. Venturi mosógép számítása
A kezdeti adatokat a táblázat tartalmazza. 1.3.
Az ebből a képletből számított értékek a variáció tartományában # 969; g; 30-140 m / s és m = 0,3-1,25 l / m 3 a négy frakciójú részecskék esetében = 1; 3; 5 és 10 μm mennyiségeket a táblázatban foglaljuk össze. 1.4.
A táblázat lehetővé teszi a (% -ban) és a () kivételével # 916; p (Pa-ben), a megadott értékeken működik # 969; g és m. Ezután meghatározhatja a porgyűjtés általános hatékonyságának értékét # 951; a képlet szerint:
hol van az i-os frakció porgyűjtési hatékonysága, amelyet a dsp ennek a frakciónak számít; Фi az i-frakció tömegtöredéke.
A Venturi-tisztítóberendezés hatékonysága a konkrét energiaköltségektől függ:
ahol A és B olyan kísérleti értékek, amelyek a por tulajdonságaitól függnek (lásd az 1.5. táblázatot); CT - energiaköltségek:
A (1.29) képlet segítségével meghatározható egy CT (kJ / 1000 m3 gáz) energiaköltsége meghatározása vagy kiszámítása # 951; Például a metán elektrokrakkálásának koromja (A = 0,686, B = 1,36) a # 951; = 0,95 KT 2,8 kJ / 1000 m3 gáz, és mikor # 951; = 0,99 KT 3,9 kJ / 1000 m3 gáz.
A venturi-scrubber hidraulikus ellenállása a Venturi és a cseppfogó hidraulikus ellenállásának összege, és a fejvesztés oroszlánrésze a Venturi-csőben van [4].
Venturi cső hidraulikus ellenállása:
ahol # 916; pT - a "száraz" cső ellenállása; # 916; рж - ellenállás a visszafolyó folyadék bevezetése miatt.
A "száraz" cső ellenállása:
hol van a "száraz" Venturi-cső hidraulikus ellenállásának együtthatója? # 969; kilépési sebesség a Venturi kimeneten, m / s; # 961; - a gáz sűrűsége azonos körülmények között, kg / m 3. Az együtthatót az empirikus képlet határozza meg:
Az A és B együtthatók értékei
ahol # 969; - fiktív gázmennyiség [7].
A súlyozott adszorbens réteg magasságát a lemezen a reláció alapján határozzuk meg:
ahol # 949; - a felfüggesztett réteg porozitása empirikus függés alapján határozható meg:
ahol Re = # 969; · dz · # 961; / # 956; - a Reynolds-kritérium; Ar = Archimedes kritérium.
A célösszetevõ koncentrációját a gázfázisban az egyes rétegek magasságában a függõség jellemzi:
Figyelembe véve a folyamatot alulról felfelé a készüléket, megmutatható, hogy bármelyik lépésnél:
ahol A = 12 # 916; ds Di / (# 948; # 969;) egy dimenzió nélküli komplexum.
A rétegek számát úgy határozzuk meg, hogy megszámoljuk a célösszetevõ koncentrációjának a gázfázisban bekövetkezõ változásainak számát.
Az elméleti lemezek (rétegek) számának kiszámítása után nt. határozza meg az nD lemezek tényleges számát.
Az elsõ közelítésben a Kn hosszirányú keverési együttható értéke a következõ kifejezésbõl áll:
ahol # 951; k = # 969; (cn-ck) / (L · a0); L az adszorbens fajlagos fogyasztása; a0 az adszorpció határértéke; # 969; - a gázáram sebessége.