Определение продолжительности защитного действия адсорбера

Основные обозначения и единицы измерения:

§ Расход очищаемого газа - W_, м³/ч;

§ Начальная концентрация - С_о, г/м^3;

§ Температура в адсорбере - t_р, ^оС;

§ Давление в адсорбере – Р, Н/м^2;

§ Плотность паровоздушной смеси - r_г, кг/м^3;

§ Вязкость паровоздушной смеси - n, м²/с;

§ Диаметр гранул поглотителя – d, мм;

§ Длина гранул – l, мм;

§ Насыпная плотность - r_н, кг/м^3;

§ Кажущаяся плотность - r_к, кг/м^3;

§ Эффективность процесса очистки h;

По изотерме адсорбции и заданной величине С_о, г/м³, находим статическую емкость сорбента: a₀, г/кг

1) Задаемся температурой рабочего процесса t=20 , определяем плотность и вязкость газового выброса:

=

= 16,3 10^-3 0,93 1,04=15,77 10^-6 Па с (17)

2) Выбираем параметры сорбента, к расчету примем универсальный сорбент (активированный уголь) марки АГЗ с характеристиками:

- статическая весовая емкость = 0,450кг/кг,

- пористость =0,52

- насыпная плотность = 400 – 500 кг/м³

- d = 1,5 мм, l = 2,8 мм.

3) Переводим статическую емкость сорбента в объемную кг/м³ (18)

4) Определяем исходную концентрацию загрязнения

С_м =

5) Определить массу сорбента:

(19)

где К = 1.1…1.2 – коэф. запаса;

t – заданная продолжительность процесса сорбции, с.

Выбрать скорость потока газа в адсорбере w, м/с. Обычно фиктивная скорость паровоздушной смеси или скорость, рассчитанная на полное сечение слоя, выбирается в пределах 0.1…0.25 м/с.

6) Определить геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического аппарата:

- диаметр м (20)

пересчитываем

- длина (высота) слоя адсорбента м (21)

- принимаем H_с = 0,5 м (22)

7)Рассчитать эквивалентный диаметр зерна сорбента:

м (23)

Коэффициент трения найти в зависимости от характера движения

критерий Рейнольдса (24)

при R_e<50 l=5,4/R_e=0,39

8) Определить гидравлическое сопротивление, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении через него потока очищаемого газа

Па (25)

где Ф – коэффициент формы

9) Определить коэффициент молекулярной диффузии паров этилового спирта в воздухе при заданных условиях: Д₀, при Т₀ и Р₀ , Па:

Па с (26)

10) Найти диффузионный критерий Прантля

= (27)

Для заданного режима течения газа (определяется значением R_е) вычислить величину коэффициента массопередачи для единичной удельной поверхности, м/с

при R_е<30 = м/с (28)

По изотерме адсорбции найти:

- количество вещества, максимально сорбируемое поглотителем при данной температуре; С_к

- величину концентрации поглощаемого вещества на входе в адсорбер С_х;

11) Рассчитать удельную поверхность адсорбента: м²/м³ (30)

12) Определить требуемый эффект очистки:

h_tot= =98% (31)

где h - эффективность очистки в долях единицы

13) Находим продолжительность защитного действия адсорбера:

25714,3 с (32)

Вывод: Полученные в результате расчета параметры должны обеспечивать заданный режим работы адсорбера в течении более чем t времени. При наших расчетах t < t: 12342,8 < 28800 при заданных условиях адсорбер применять не рекомендуется.