химия абсорбция аммиака водой из газовой смеси с азотом

6.2. Расчет высоты слоя насадки и высоты аппарата
Для данного диаметра аппарата определим необходимую высоту выбранной насадки путем применения критериев подобия Рейнольдса , Прандтля. При помощи которых можно оценить высоту единицы переноса в каждой фазе.
В газовой фазе
Определим плотность орошения и оптимальную плотность орошения
U = V1 / S (19)
U opt = b . f (20)
Здесь b – коэффициент орошения ,равный 0,158 м3/ м сек
Исходя из относительной плотности орошения (U / U opt ) определим коэффициент смачиваемости ( Ψ ) по кривой Рисунка 3.



Рисунок 3. Зависимость коэффициента смачиваемости от относительной плотности орошения

Высота единицы переноса в газовой фазе
h 1 = 8,13 . ε. Re 0,25 Pr 0,66 / (Ψ . f) (21)
Критерии определяются по формулам
Re = 4 ωг / ( f μг ) (22)
Pr = μг / (ρ г D г ) (23)
D г  коэффициент диффузии в газовой фазе ( для аммиака в азоте 1,89 10-6)

В жидкой фазе
Высота единицы переноса в жидкой фазе
h 2 = 119. . δ прив Re 0,25 Pr 0,5 (24)
Приведенная толщина пленки жидкости на поверхности насадки
δ прив = [ μ ж 2 / (ρ ж 2 g )] 0,35 (25)
Re = 4 ωж / f / μж (26)
Pr = μж / (ρ ж D ж ) (27)
Где D ж – коэффициент диффузии аммиака в воде равный 2,08 10-9
Полная высота единицы переноса определится следующим образом
h = h 1 + K . h 2 . ( G/L) (28)
Средний наклон линии равновесия
K = ( Y равн 1 - Y равн 2) / ( X 1 - X 2) (29)
Высота слоя насадки определим через число единиц переноса n
H = 1,25 . n . h (30)
Подставляем числовые значения в формулы 19-30
U = V1 / S = 0,24/ 1,83 = 0,131 ( м3 /м2 сек)
U opt = 0,158 . 95 = 0,15 ( м3 /м2 сек)
По значению отношения U / U opt = 0,874, значение коэффициента смачиваемости находим из графика ( рис. 3) Ψ = 0,85
Re г = 4 . 2,7 / ( 95 1,8 10-5 ) = 6315
Pr г = 1,8 10-5 / (12,76 1,89 10-6 ) = 0,75

h 1 = 8,13 . 0,79 6315 0,25 0,75 0,66 / (0,85. 95) = 0,588 ( м )

δ прив = [ 0,000852 / (941 2 9,81 )] 0,35 =1.02 10-5 (м)

ωж = 214/941/1,83 = 0, 124 (м/сек)

Re = 4 . 0,124 / 95/ 0,00085 =6,14

Pr = 0,00085 / (941 . 2,08 10 -9 ) = 434

h 2 = 119. . 1,02 10-5 6,14 0,25 434 0,5 = 0,12 ( м )

h = 0,588+ 0,133 . 0,12 . ( 63/214) = 0,6 (м)

H = 1,25 . 4 . 0,6 = 3 (м)

Рабочая высота слоя насадки с 25% запасом составляет 3 м. Для полученных диаметра аппарата 1500 мм и высоты слоя насадки 3000 мм, выбираем аппарат из каталога [16] диаметром 1600 мм и с конструкционными характеристиками, приведенными в Таблице 4.