Определение коэффициента массопередачи

Коэффициент массопередачи определяется по формуле (3.13). Константа в этом уравнении φ определяется по формуле

, (4.26)

где К – коэффициент Генри для водных растворов, определяется по [8, с. 539] или приложению Б данного пособия. Для водного раствора SO₂ при t = 35 ⁰С коэффициент Генри К = 42950 мм рт. ст. = 5725 кПа. Молекулярная масса и плотность воды: М_Н2О=18кг/кмоль; ρ_Н2О =1000кг/м³ .

.

Коэффициент массоотдачи со стороны газа определяется по формуле (3.14)

где D_y – коэффициент диффузии SO₂ в воздухе при рабочих условиях; ρ_у=1,63 кг/м³– средняя плотность газовой фазы при рабочих условиях;

dэ =0,0145 м– эквивалентный диаметр насадки;

Р_иг– среднее парциальное давление инертного газа (в данном случае воздуха) в газовой смеси, кПа;

Мсм = 29,53 кг/кмоль – средняя молекулярная масса газовой смеси.

Критерий Рейнольдса определяется по формуле (3.16)

.

Коэффициент диффузии при рабочих условиях определяется по формуле

(4.27)

где D₀=D_SO2=10,3·10^-6– коэффициент диффузии газа SO2 в воздухе, определяется по [8, с. 540, таблица XLII].

.

При отсутствии экспериментальных данных коэффициент (молекулярной) диффузии газа А в газе В (или газа В в газе А) может быть вычислен по формуле (6.20)

(4.28)

где Т – температура, К; р – давление (абсолютное), ; ν_Аи ν_В – мольные объемы газов А и В, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав газа (атомные объемы некоторых элементов и мольные объемы некоторых газов приведены в [8, с. 288, таблица 6.3]; МА и МВ – мольные массы газов А и В, кг/кмоль.

Критерий Прандтля – по формуле (3.17) .

Критерий Нуссельта – по формуле (3.15)

.

Среднее парциальное давление инертного газа определяется по формуле

; (4.29)

Определяем коэффициент массоотдачи со стороны газа по формуле (3.14)

Коэффициент массоотдачи со стороны жидкости (жидкостной пленки) определяется по формуле (3.18)

где Nu_x – критерий Нуссельта в жидкой фазе, определяется по формуле (3.19); D_x– коэффициент диффузии SO₂ в воде, см²; dэ=0,0145м – эквивалентный диаметр насадки.

Коэффициент диффузии SO₂ в воде

определяется согласно [8, с. 540, таблица XLII] или рассчитывается по приближенной формуле (6.22) [8, с. 289] при 20 ⁰С:

(4.30)

где D_x – коэффициент диффузии, м²/с; А и В – коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя (значения коэффициентов А и В для некоторых веществ приведены в [8, с. 289]; μ – динамический коэффициент вязкости жидкости, мПа·с⋅; v_A и v_B – мольные объемы газов А и В, определяемые как сумма атомных объемов элементов, входящих в состав газа (приведены в [8, с. 288, таблица 6.3]; МА и МВ – мольные массы газов А и В, кг/кмоль.

Определяем критерии Re, Pr и Ga в жидкой фазе.

Критерий Рейнольдса определяем по формуле (3.20)

,

где S_K– площадь поперечного сечения колонны, м², S_K=0,785·D²_K=0,785·2,2=3,8м²

Критерий Прандтля – по формуле (3.21)

.

Критерий Галилея – по формуле (3.22)

,

где D_н – наружный диаметр элемента насадки, м (d_н= 0,025 м).

Подставляем в формулу (3.19) и находим критерий Нуссельта:

.

Подставляем в формулу (3.18) и находим коэффициент массоотдачи со стороны жидкости

.

Подставляем все найденные значения в формулу (3.13) и находим коэффициент массопередачи

.