Контрольная по теоретическим основам окружающей среды, вариант 10, СПбГУРП. Рассчитать коэффициент массоотдачи загрязняющего вещества (ЗВ) в газовой фазе п

Краткая выдержка из текста работы (Аннотация)

Задача 4.

Рассчитать коэффициент массоотдачи загрязняющего вещества (ЗВ) в газовой фазе при абсорбции (удельная поверхность – 110 м2/м3, температура – 298 К)

Исходные данные:

Объемный расход газового потока – 10 м3/ч*10-3

Объем абсорбента – 9,0 м3

Константа – me 0,0001 103

ЗВ – HF

Концентрация ЗВ – 0,6 г/м3

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

Δ1, Δ2 – 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

Δ1 = Уо – myx*X0

Δ2 = Ук – myx*Xк

Для пересчета концентрации ЗВ в газовой фазе выраженной в единицах кг/м3 в концентрацию, выраженную в мольных долях компонента используется следующая формула:

где - объемная концентрация, ЗВ в газовой фазе, кг/м3

R – универсальная газовая постоянная, равная 8314,4 м3*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/м3

Мж – молекулярная масса жидкости, кг/моль;

ρж – плотность жидкости, кг/м3.

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/м3

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, м2/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

μ20- динамическая вязкость растворителя в мПа*с, для воды μ20 = 1,1 мПа*с

ρ – плотность растворителя, кг/м3

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:

У0 = 0,6*10-3 * 8314*298 / 20*105 =0,74 *10-3

У0 = 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)

Х0 = 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:

Δ1 = 0,74*10-3 – 1,38*10-3 * 0,54*10-4= 0,739*10-3

Δ2 = 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 м2 / 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

Содержание работы

Задача 4. 3

Задача 5. 7

Задача 6. 9

Вопрос 10. 12

Вопрос 18. 13

Литература 14

Использованная литература

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

Другие похожие работы

• Курсовая - Функция контроля в управлении организацией
• Реферат - Организация Гражданской обороны в РФ
• Контрольная - Основы охраны труда
• Реферат - Правила безопасности при проведении художественно-декоративных работ в театрах и концертных залах
• Реферат - Электротравмы и утопления
• Реферат - Охрана труда
• Реферат - Тяжесть труда. Классификация производственных факторов работа с электричеством. Защита.
• Курсовая - Автономное существование человека в природе
• Курсовая - Особенности устройства и нормы жилых помещений
• Реферат - Френсис Бэкон - пионер индустриальной эры