|
Расчет процессов абсорбции основывается на материальном балансе, из которого определяют расходные параметры по абсорбенту и размеры аппаратов. Объем очищаемого газа Gi известен, известна также и начальная концентрация поглощаемого компонента в газовом потоке yi и в абсорбенте, подаваемом на очистку, x1. Необходимо знать конечную концентрацию x2 абсорбента, то есть степень насыщения потока абсорбента L поглощаемым компонентом. Тогда количество поглощаемого компонента Gk определяют по формуле:
где у2 - концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее уравнение материального баланса имеет вид:
 Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую определяют по формуле:
 где Хг* - равновесная концентрация компонента в жидкости, отвечающая его содержанию в газовой фазе у2; т - константа фазового равновесия (константа Генри).
Определение эффективности реальных аппаратов должно быть основано на кинетических закономерностях процессов массопередачи, что можно записать через скорость растворения газа в жидкости за время через поверхность контакта фаз F, м2:
 Каждая из независимых переменных (К - коэффициент массопередачи и А - движущая сила процесса) зависит от многих параметров (технологических режимов, конструкций аппаратов) и может измеряться в различных единицах. Широко применяют выражение для коэффициента массопередачи Ks как отношение его к площади поверхности контакта фаз или к площади насадки, тарелки. Если при этом движущая сила выражена через дельта, кг/м3, то единица измерения Ks - м/с.
Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая объемный коэффициент массопередачи Кv, с-1 или ч-1:
где а - удельная поверхность контакта фаз.
Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный коэффициент массоотдачи вг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж) различна, то значение bг и bж определяют по разным зависимостям, и их соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего коэффициента массопередачи через частные имеет вид:
Соотношение между 1/bг и 1/mbж позволяет определить долю сопротивления в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от абсорбента, степени его насыщения, температуры и др.
Значения bг и bж находят по экспериментальным зависимостям, рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.
В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и pж по высоте абсорбера количество переданной массы
 или
 Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с записью коэффициентов массопередачи можно записать
 где Nг и Nж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах соответственно.
Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:
 где Van - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н - высота аппарата.
Тогда высота аппарата
причем G/(Kv) отвечает высоте аппарата, для которого число единиц переноса равно единице и называется высотой единицы переноса.
Число единиц переноса N можно определить графически. Площадь, ограниченная кривой на таком графике, соответствует общему числу единиц переноса, а угол ее наклона позволяет определить константы b и к.
|