Абсорбция сероводорода (стр. 4 из 5)
Рассчитаем критерий Рейнольдса:
Диффузионный критерий Прандтля
Коэффициент массоотдачи
Выразим
в выбранной для расчета размерности 
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе
находят по обобщённому уравнению, пригодному как для регулярных, так и для неупорядоченных насадок [1,3] 
где
-- диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы; 
-- модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости; 
-- диффузионный критерий Прандтля для жидкости; 
-- приведённая толщина стекающей пленки жидкости, м; 
-- коэффициент диффузии абсорбируемого компонента в жидкой фазе, м2/с; 
-- коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, м/с.Отсюда
равен: 
Коэффициент диффузии
в разбавленных растворах может быть достаточно точно вычислен по уравнению [1,3] 
где
-- мольная масса растворителя, кг/кмоль; 
-- температура растворителя, К; 
-- мольный объём поглощаемого компонента, м3/кмоль; 
-- поправочный коэффициент.Для воды
Тогда для рассматриваемого случая получим:
Выразим
в выбранной для расчета размерности: 
Определим Коэффициент массопередачи по газовой фазе:
3.6 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбера
Определим величину поверхности массопередачи в абсорбере из основного уравнения массопередачи, с учетом проведённого расчета:
Высоту насадки, требуемую для создания этой поверхности массопередачи, рассчитываем по формуле:
Расстояние между днищем абсорбера и насадкой Нн определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Обычно его рассчитывают, исходя из соотношения Нн = (1,0….1,5) D.
Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера Нв зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают каплеотбойные устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны). С учетом этого, примем Нв = 2 м.
Тогда общая высота высота абсорбера:
4. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера
Необходимость расчета гидравлического сопротивления
обусловлено тем, что оно определяет энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер.Величину
можно рассчитать по формуле [3]: 
где
-- гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой) насадки, Па; 
-- коэффициент, зависящий от типа насадки.Для насадки типа сёдла "Инталокс" 50мм
Гидравлическое сопротивление сухой насадки
определяют по уравнению: 
где
-- коэффициент сопротивления; 
-- действительная скорость газа (скорость газа в свободном сечении насадки), м/с.Коэффициент сопротивления
является здесь некоторым эффективным коэффициентом, учитывающим потерю давления как от трения газа о поверхность насадочных тел, так и от изменения скорости и направления газового потока при протекании его по каналам между элементами насадки. Коэффициент зависит от типа насадки, режима движения газа и является функцией критерия 
.Коэффициент сопротивления нерегулярных насадок, кроме кольцевых, в которых пустоты распределены равномерно по всем направлениям (шары, седлообразная насадка), рекомендуется рассчитывать по уравнению:
5. Прочностной расчет
Расчету на механическую прочность от внутреннего избыточного давления и внешних нагрузок (силы тяжести, ветровых, сейсмологических и др.) должны подвергаться все основные элементы аппарата (обечайки, днища, крышки и другие несущие нагрузку детали).
Стандартные узлы и детали при применении их в конструктивном аппарате выбираются на ближайшее большее давление для рабочей температуры и, как правило, на прочность не рассчитываются.
Расчет элементов стальных сварных аппаратов производится по предельным нагрузкам, допускающим в отдельных напряженных местах рассчитываемой детали, наряду с упругими, наличие пластических деформаций.
Прочностной расчет аппарата начинается с выбора материала.
В нашем случае (сероводород не является агрессивной средой для сталей) выбираем дешевую сталь марки Ст 20 с допускаемым напряжением при температуре 1000С
Принимаем модуль продольной упругости
Прибавку на коррозию примем
5.1. Расчет толщины стенки обечайки
Расчет цилиндрических обечаек проводится по ГОСТ 14249-80, СТ СЭВ 597-77
Гладкие цилиндрические обечайки (см. рис.2)
Расчет обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением. Толщина стенки определяется по уравнению [4]:
Принимаем
Допускаемое внутреннее избыточное давление определяется по формуле:
Расчет обечайки, нагруженной внешним давлением. Толщина стенки приближенно определяется по формулам:
 |
Конструкция гладкой цилиндрической обечайки
Коэффициент
определяется в зависимости от значений коэффициентов К1 и К3: 
Тогда
Принимаем
Допускаемое наружное давление определяется по формуле:
где допускаемое давление из условия прочности определяется по формуле: