В ходе процесса абсорбции будет изменяться содержание целевого компонента (аммиака) в газе. Для определения концентраций аммиака до и после абсорбции на газовых линиях предусмотрен отбор газа на анализ при помощи трѐхходового крана 11 и кранов 6 и 7. Пропуская смесь воздуха с аммиаком через известное количество 0,1 Н раствора серной кислоты в колбах 12 и 13, по убыли H2SO4 можно определить число молей вступившего в реакцию аммиака.
где Нк – нормальность серной кислоты;
Vщ и Нщ – объем и нормальность щелочи, затраченной на титрование.
Объѐм прошедшего воздуха определяется по объѐму вытекшей из аспиратора воды, которая собирается в мерный цилиндр 15. Дифманометр 10 служит для определения разрежения Рразр в аспираторе. Это значение будет нужно для приведения объѐма прошедшего воздуха к нормальным условиям.
Относительная молярная концентрация аммиака в воздухе до абсорбции Yн и после абсорбции Yк находится по соотношению чисел киломолей аммиака и воздуха:
Количество аммиака, поглощаемое водой в 1 времени, и относительная молярная концентрация аммиака в воде на выходе из абсорбера определяются из уравнения материального баланса: M = G*(Yн – Yк) = L*(Xк – Xн)
Для расчѐта средней движущей силы процесса абсорбции ∆Yср необходимо знать равновесную концентрацию аммиака в газе *Yн. Еѐ значение можно найти из уравнения линии равновесия, подставив в него значение Хк.
Средняя движущая сила определяется по уравнению:
При заданной поверхности контакта фаз (внутренняя поверхность насадки) коэффициент массопередачи будет выражаться из основного уравнения Ку = M/(F Dycp)
Для проверки заданного допущения о лимитированной стадии процесса и полученного в следствие этого равенства Кх примерно = βх рассчитаем коэффициент массоотдачи в газовой фазе, исходя из пленочного режима движения фазы, по следующим уравнениям:
|
|
, (1)
(2)
где Dж – коэффициент молекулярной диффузии в жидкой фазе (1*10-9 м2/с).
- критерий Рейнольдса для жидкой пленки
- диффузионный критерий Прандтля для жидкости
- приведенная толщина пленки.
Значения В, т и р для различных режимов движения пленки представлены в таблице 1.
Таблица 1
| Режим движения | В | т | р |
| Re < 300 300 < Re<1600 Re>1600 | 0,888 1,21×106×0,909 р 7,7×10-5 | 0,45 (p /3)-2,18 1,0 | 0,5 (3,20-lgReж)/1,47 |
Подставляя все известные значения в уравнения (1) и (2), найдем диффузионный критерий Нуссельта и коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, и, следовательно, коэффициент массопередачи.
Как и везде, в абсорбере присутствует гидравлическое сопротивление со стороны жидкой фазы.
Гидравлическое сопротивление DP пленочных абсорберов определяют по уравнению:
где wотн = w + wж.ср. -относительная скорость газа (при противотоке); l- коэффициент трения.
Коэффициент трения рассчитывают по уравнениям:
при Rer < Reг.кр.
при Rer >Reг.кр.
где 
- критерий Рейнольдса для газа; Rer кр- критическое значение критерия Рейнольдса с учетом влияния на режимы движения газового потока скорости движения и физических свойств жидкой пленки; s - поверхностное натяжение жидкости.
Значение Rer.кp определяется зависимостью
Пределы варьирования аргумента определяются критическим значением Рейнольдса, когда появляется турбулентность в газовом потоке при наличии волнения поверхности пленки.
|
|
Вывод: таким образом, результатом анализа проведенного эксперимента является получение адекватных зависимостей, которые дальше могут использоваться для описания технологического процесса в целом.