ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МАССОПЕРЕДАЧИ В ПРОЦЕССЕ АБСОРБЦИИ
создание документов онлайн
Документы и бланки онлайн

Обследовать

Администрация
Механический Электроника
биологии
география
дом в саду
история
литература
маркетинг
математике
медицина
музыка
образование
психология
разное басни загадки журналистика известные личности спортивный
художественная культура
экономика





















































ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МАССОПЕРЕДАЧИ В ПРОЦЕССЕ АБСОРБЦИИ

разное



Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 1286



дтхзйе дплхнеофщ

МЕТОДЫ ИНДУКТИВНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
Простые методы наведения транса
Выращивание роз желтого цвета
ДОЛИНЫ СМЕРТИ
Спрос и предложение
ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ ПЕРСОНАЛОМ
Ошо - ЖИЗНЬ ЛЮБОВЬ СМЕХ
Как китайцы придумали материал для газеты (история бумаги).
Расчет координат объекта и ошибок их определения по отсчетам пеленга
Метод упаковки чая
 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА МАССОПЕРЕДАЧИ В ПРОЦЕССЕ АБСОРБЦИИ

Цель работы: практическое изучение работы абсорбера и определе­ние коэффициента массопередачи на основе получен­ных экспериментальных данных.

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглоти­телем, в котором газ растворим в той или. иной степени.

На практике абсорбции подвергаются большей частью не отдель­ные газы, а газовые смеси, составные части которых могут погло­щаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые сос­тавные ча 333d31cd сти - инертным газом.

В данной работе взяты: в качестве абсорбируемого компонен­та - аммиак, в качестве поглотителя (абсорбента) - вода. Воздух рассматривается как инертный газ, не растворимый в воде.

Описание лабораторной установки

Работа проводится на абсорбционной установке, схема которой представлена на рис. 1.1. Внутри колонны КА внавал помещена на­садка из керамических колец Рашига (15х15х3 мм). В низ колонны по­дается аммиачно-воздуш­ная смесь, получаемая при смешении аммиака из баллона БА с воздухом, нагнетаемым воздуходувкой ВЦ. Оро­шающая вода подается на верх колонны из водопроводной сети. Обра­зовавшаяся в результате процесса абсорбции аммиачная вода слабой концентрации сбрасывается в слив, а очищенный воздух выбрасывает­ся в атмосферу. Расходы воды и аммиака регулируют­ся вентилями ВР1, ВР2 и замеряются соответственно ротаметра­ми 1 и 2. Уровнемер 5 позволяет следить за уровнем аммиачной во­ды в нижней части колонны. Содержание аммиака определяется отбо­ром проб с последующим титрованием.



   Порядок выполнения работы.

1. Открыть вентиль подачи воды и установить ее заданный расход.

2. Пустить воздуходувку и установить расход воздуха, соответствующий пленочному режиму работы колонны (визуально).

3. Открыть вентиль для подачи аммиака и установить его расход.

4. Через 10 минут отобрать пробы газа в точках 6 и 7 и пробу жидкости в точке 8, замерить температуру в точках 3 и 4.

5. Повторить отбор проб.

Рис. 1.1. Схема экспериментальной установки.

6. По окончании работы закрыть подачу аммиака, выключить газодувку и перекрыть воду.

Отбор проб и титрование

1.    На содержание аммиака в воде: открыть пробоотборник 8 и налить в колбу 250 мл аммиачной воды; пипеткой отобрать в коническую колбу 10 мл раствора и разбавить дистиллированной во­дой; к полученному раствору добавить 3-4 капли фенолфталеина и титровать 0,1 н. раствором серной кислоты. Записать в табл. 1.1 количество израсходованной серной кислоты.

2.    На содержание аммиака в газе: отобрать 100 мл газовой смеси с помощью шприца, медленно пропустить смесь через поглотительную склянку, в которой находится 10 мл 0,01 н. раствора H2SO4. Слить полученный раствор в коническую колбу, добавить 3-4 капли фенолфталеина и титровать 0,01 н. раствором NaOH. Записать в табл. 1.1 количество израсходованной щелочи.

Результаты анализа и замеров                       Таблица 1.1

Газ на входе в абсорбер

Газ на выходе из абсорбера

Вода на выходе из абсорбера

Расход воды L, м3

Расход аммиака М, м3

Температура газа перед абсорбером t, oC

Температура газа после абсорбера t1, oC

Количество 0,01 н. раствора H2SO4 в поглотительной склянке, мл

Количество газа, пропущенного через поглотительную склянку, мл

Количество 0,01 н. раствора NaOH, затраченного на титрование, мл

Количество аммиака, поглощенного в склянке, мл

Количество 0,01 н. раствора H2SO4 в поглотительной склянке, мл

Количество газа, пропущенного через поглотительную склянку, мл

Количество 0,01 н. раствора NaOH, затраченного на титрование, мл

Количество аммиака, поглощенного в склянке, мл

Количество воды, взятое на анализ, мл

Количество 0,1 н. раствора H2SO4, затраченного на титрование, мл

                 

Обработка опытных данных.

В пленочном режиме работы насадочной колонны поверхность контакта жидкости и газа F весьма близка к площади поверх­ности насадочных тел, и коэффициент массопередачи может быть оп­ределен из основного уравнения массопередачи [1]:                             M = K× DYср × F,

где F = H × f × s  - поверхность фазового контакта, м2; H - вы­сота слоя насадки, м; s - удельная поверхность насадки, м23; f - площадь поперечного сечения колонны, м2; М - количество абсорбированного аммиака, кмоль/час; Кy - коэффициент массопередачи, отнесенный к концентрации газа, кмоль/(м2×ч); DYср - средняя движущая сила абсорбции в единицах концентрации газовой фазы, кмоль NH3/кмоль воздуха.            

Расход воздуха и количество абсорбированного аммиака опре­деляется материальным балансом абcорбции:             M = L(Xк - Хн) = Gв (Yн - Yк),

где Gв расход воздуха, кмоль/час;   L  - расход во­ды, кмоль/час; Yн, Yк - концентрация аммиака в воздухе до и после колонны, кмоль NH3/кмоль воздуха; Xк, Хн - кон­центрация аммиака в воде на входе и выходе из колонны, кмоль NH3 / кмоль воды. 




При небольших концентрациях раствора растворимость аммиака в воде подчиняется закону Генри, и равновесие в системе следует уравнениям:

У* = 2,37 X   при t = 10 oС;      У* = 2,74 X  при t = 20 °С.

Для этих условий движущая сила абсорбции может быть рас­считана как среднелогарифмическая величина:       DYср = (DYб - DYм) / 2,3 lg (DYб /DYм),               

где DYб = Yн - Yн* -  движущая сила процесса внизу абсорбера; DYм = Yк - Yк* - движущая сила процесса вверху абсорбера.

Рассчитанный коэффициент массопередачи Кy соответствует скорости воздуха в свободном сечении колонны, определяемой по уравнению расхода:                              

W = Gв ×22,4 × (273 + t) / (273 × f ×3600).

Пример расчета концентраций

На титрование 10 мл 0,01н. раствора H2SO4, через который было пропущено 100 мл смеси воздуха с аммиаком, затрачено 6,8 мл 0,01н. раствора NaOH. Определить концентрацию аммиака в газо­вой смеси Ун.                       

1. Объем 0,01н. раствора H2SO4 прореагировавший с аммиа­ком смеси газа:                                     H2SO4 = 10 - 6,8 = 3,2 мл

2. Количество аммиака в 100 мл смеси газа:

1 мл 0,01 н. раствора H2SO4 реагирует с 0,224 мл NH3:

Х = 3,2 × 0,224 = 0,716 мл.

3. Содержание NH3 в 1 мл газа:

100 мл смеси - 0,716 мл NH3

1000 мл смеси - X мл NH3

Х = 7,16 мл NH3 / л смеси = 0,00716 л NH3/л смеси = 0,00716 / (1 - 0,00716) =

= 0,00721 кмоль NH3 / кмоль воздуха = Yн.

Аналогично определяем концентрацию Yк в газе на выходе.

На титрование 10 мл аммиака в воде затрачено 8 мл 0,1 н. раствора Н2SO4. Определить концентрацию аммиака в воде Xк, принимая  Xн = 0.   

1. В 1 л 0,1 н. раствора содержится 4,9 г Н2SO4

10 мл 0,1 н. раствора - 0,049 г Н2SO4

8 мл 0,1 н. раствора - X Н2SO4

X = 0,0392 г Н2SO4

2. Количество NH3 в 10 мл раствора NH4OH:

         2 NH4OH + Н2SO4= (NH4)2SO4 + 2 Н2О

44,8 л NH3 - 98 г Н2SO4

Х л NH3 - 0,0392 г Н2SO4

           X = 0,0179 л NH3

3. Концентрация аммиака в жидкости:

10 мл раствора NH3 в воде - 0,0179 л NH3

1000 мл раствора NH3 в воде - X л NH3

Х = 1,79 л NH3/ л раствора NH3 в воде

1,79 л NH3 / л воды = 1,79×18 / 22,4 ×1000 = 1,44×IO-3 кмоль NH3/кмоль воды =

= Хк.

Отчетная таблица                                    Таблица 1.2

Концентрация аммиака

Скорость газовой смеси в колонне W, м/с

Расход  воздуха Gв, м3

Кy,

Yн, кмоль NH3/ кмоль воздуха

Yк, кмоль NH3/ кмоль воздуха

Хк, кмоль NH3/ кмоль воды

Yн*, кмоль NH3/ кмоль воздуха

Yк*, кмоль NH3/ кмоль воздуха

DYср, кмоль NH3/ кмоль воздуха

Содержание отчета:

1. Схема установки.                  

2. Отчетная табл. 1.2.

3. Расчетная часть.                                    

4. Фазовая диаграмма У - Х.     

Контрольные вопросы

1. Абсорбция и ее применение.

2. Способы выражения состава фаз.     

3. Материальный баланс процесса абсорбции.

4. Понятия о молекулярной и турбулентной диффузиях.

5. Основное уравнение массоотдачи и массопередачи.

6. Средняя движущая сила процесса абсорбции и способы её расчета.

7. Поверхность контакта фаз при пленочном режиме работы.

6. Изображение процесса на фазовой диаграмме.

Литература [4, с. 227-265].