Download Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ khí SO2 miễn phí
Nguyên tắc hoạt động: Bơm ly tâm làm việc theo nguyên tắc ly tâm. Chất lỏng được hút và đẩy cũng như nhận thêm năng lượng là nhờ tác dụng của lực ly tâm khi cánh guồng quay. Bộ phận chính của bơm là cánh guồng trên có gắn những cánh có hình dạng nhất định, bánh guồng được đặt trong thân bơm và quay với tốc độ lớn. Chất lỏng theo ống hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc rồi vào rãnh giữa các guồng và cùng chuyển động với guồng. Dưới tác dụng của lực ly tâm, áp suất của chất lỏng tăng lên và văng ra vào thân bơm, vào ống đẩy theo phương tiếp tuyến. Khi đó ở tâm guồng tạo nên áp suất thấp. Nhờ áp lực mặt thoáng bể chứa, chất lỏng dâng lên trong ống hút vào bơm. Khi guồng quay chất lỏng được hút liên tục, do đó chất lỏng được chuyển động đều đặn. Đầu ống hút có lắp lưới lọc để ngăn không cho rác và vật rắn theo chất lỏng vào bơm gây tắc bơm và đường ống. Trên ống hút có van một chiều giữ cho chất lỏng trên đường ống hút khi bơm ngừng làm việc. Trong ống đẩy có lắp van một chiều để tránh chất lỏng bất ngờ dồn vào bơm gây ra va đập thủy lực làm hỏng bơm
/tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-9209/
++ Ai muốn tải bản DOC Đầy Đủ thì Trả lời bài viết này, mình sẽ gửi Link download cho!Tóm tắt nội dung:
phía dưới đáy tháp. Nước từ bể chứa được bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, trên đường ống có van điều chỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng. Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xuống dưới theo chiều cao tháp hấp thụ
Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra quá trình hấp thụ sẽ đi lên đỉnh tháp và ra ngoài theo đường ống thoát khí. Khí sau khi ra khỏi tháp có nồng độ khí SO2 giảm, mức độ giảm tùy thuộc vào hiệu suất hấp thụ của tháp hấp thụ
Nước sau khi hấp thụ SO2 đi xuống đáy tháp đi và ra ngoài theo đường ống thoát chất lỏng. Nước sau khi hấp thụ nếu nồng độ SO2 cao sẽ được xử lý và tái sử dụng.
Gọi:
Gy: lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp( kmol/h)
Gx: lưu lượng nước vào tháp( kmol/h)
Gtrơ: lưu lượng khí trơ( kmol/h)
Yđ: nồng độ phần mol tương đối của SO2 trong khí đi vào tháp ( kmol SO2/kmol kk)
Yc: nồng độ phần mol tương đối của SO2 trong khí đi ra khỏi tháp ( kmol SO2/kmol kk)
Xđ: nồng độ phần mol tương đối của SO2 trong nước đi vào tháp( kmol SO2/kmol dm)
Xc: nồng độ phần mol tương đối của SO2 trong nước đi ra khỏi tháp( kmol SO2/kmol dm)
Theo đề bài: yđ = 0,028 (mol/mol) → Yđ = = 0,0288 (kmol SO2/kmol kk)
Biết hiệu suất hấp thụ là: h= 84%
Do đó: Yc = Yđ( 1-η) =0,0288.( 1-0,84)= 4,608.10-3 (kmol SO2/kmol kk)
→ yc = =4,587.10-3 (kmol/kmol)
→ ytb= = = 0,0163 kmol/kmol
Dung môi ban đầu là nước → Xđ = 0
Giả sử điều kiện làm việc của tháp là T =250C→T =298K
P =1atm = 760mmHg
P=1 atm = 1,0326 at
Ta coi hỗn hợp khí là lý tưởng. Theo phương trình trạng thái khí lý tưởng ta có:
Gx, Xd
Yc
Xc
Gy, Yd
Gy = n = = 1023,08( kmol/h)
→ Gtrơ = = 994,44( kmol/h)
Thiết lập phương trình đường cân bằng:
Theo định luật Henry ta có: ycb = mx
→ Ycb=
Ta có m=
Ở 250C với khí SO2 thì ψ =0,031.106 mmHg
→ m = = 40,79
→ Ycb =
Thiết lập phương trình đường làm việc:
Phương trình cân bằng vật liệu cho thiết bị:
Gtrơ. Y + Gx. Xđ = Gtrơ. Yc + Gx. X
→ Gtrơ( Y- Yc) = Gx( X- Xđ)
Do Xđ = 0 nên pt trở thành: Gtrơ.( Y- Yc) = Gx. X
→ Y= .X+Yc
Giả thiết Xc= Xcbc thì lượng dung môi tối thiểu cần để hấp thụ là:
Gxmin = Gtro.
Từ phương trình đường cân bằng Ycb=
→ Xcb=
Yđ = 0.0288(kmol SO2/kmol kk)
→ Xcbc = =6,868.10-4 (kmol SO2/kmol nước)
→ Gxmin = 994,44.= 35028,38 kmol/h
Lượng dung môi cần thiết để hấp thụ : Gx = β. Gxmin
Thông thường β = 1,2÷1,5. Chọn β = 1,2
→ Gx = 1,2.35028,38 = 42034,056 kmol/h → ==42,269
→ Y = 42,269X+ 4,608.10-3
→ khi Yd = 0.0288 thì Xc = == 5,723.10-4 (kmol SO2/kmol H2O) → xc = = 5,72.10-4( kmol/kmol)
→ xtb= = =2,86.10-4( kmol/kmol)
X
Y
Ycb
0
4,608.10-3
0
0,0001
8,835.10-3
4,095.10-3
0,0002
0,013
8,223.10-3
0,0003
0,0173
0,0124
0,0004
0,0215
0,0166
0,0005
0,0257
0,021
0,0005723
0,0288
0,0239
0,0006868
0,0288
Vẽ đồ thị đường cân bằng và đường làm việc
II.1 Tính đường kính tháp:
1. Tính khối lượng riêng:
Đối với pha lỏng:
Áp dụng công thức:
Trong đó:
: Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng, kg/m3.
Phần khối lượng của SO2 trong pha lỏng
: Khối lượng riêng của SO2 và H2O ở 250C, kg/m3.
- Tra bảng I.5 ở 250C có: = 997,08 (kg/m3)
- Tra bảng I.2 ở 250C có: (200C) = 1383 (kg/m3)
(400C) = 1327(kg/m3)
Dùng phương pháp nội suy => (250C) = 1369 (kg/m3)
- Tính
Áp dụng công thức
Trong đó
Phần khối lượng trung bình của SO2 trong hỗn hợp.
xtb: Nồng độ phần mol trung bình của SO2 trong pha lỏng, (kmol SO2/kmol H2O)
xtb = 2,86.10-4 (kmol SO2/kmol H2O)
→ = = 1,016.10-3
- Tính khối lượng phân tử của hỗn hợp lỏng Mx
= xtb.+(1–xtb). = 2,86.10-4×64+(1-2,86.10-4)×18 =18,013156
Làm tròn Mx =18
Đối với pha khí:
- Tính My
Áp dụng công thức: My = ytb.+ (1 - ytb).
Trong đó:
My: Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp khí, (kg/kmol)
, : Khối lượng phân tử của SO2 và không khí, (kg/kmol)
ytb: Phần mol trung bình của SO2 trong hỗn hợp
(kmol SO2/kmol hỗn hợp khí)
→ My = 0,0163×64 + (1-0,0163)×29 = 29,5705
Tính ==
→ = 1,209 kg/m3
Tính :
→ (kg/m3)
2. Lượng khí trung bình đi trong tháp:
Vytb = (m3 / h) (II.183)
với: Vđ: Lưu lượng hỗn hợp đầu ở điều kiện làm việc (m3/ h)
Vc: Lưu lượng khí thải đi ra khỏi tháp (m3 / h): Vc = Vtr * (1 + ) (II.183)
Vđ = = m3/h
với: Mytb: Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp khí (kg / kmol)
: Khối lượng riêng trung bình của pha khí (kg / m3)
Tương tự: Vtr = = m3/h
Vc = Vtr ×(1+ ) = 24322,65×(1+4,608.10-3 )=24434,73 m3/h
→ Vytb = 24728,94 m3/h
3. Độ nhớt :
Đối với pha lỏng:
Áp dung công thức: I-84
Trong đó:
: độ nhớt của SO2 và H2O ở 250C, Ns/m2
Tra bảng I-101 sổ tay I: (200C)= 0,304.10-3 Ns/m2
(300C)= 0,279.10-3 Ns/m2
→ (250C) =0,2915.10-3Ns/m2
Tra bảng I-102 sổ tay I: (250C)= 0,8937.10-3Ns/m2
xtb: Nồng độ phần mol trung bình của SO2 trong pha lỏng, (kmol SO2/kmol H2O)
xtb = 2.86*10-4 (kmol SO2/kmol H2O)
→= 2,86.10-4×lg(0,2915.10-3)+(1-2,86.10-4)×lg(0,8937.10-3)= -3,0489
→ = 8,935.10-4 Ns/m2
Đối với pha khí:
Áp dụng công thức:
Trong đó : độ nhớt trung bình của pha khí, của SO2 và của không khí ở điều kiện làm việc 250C, Ns/m2
: khối lượng phân tử của pha khí, của SO2 và của không khí ở điều kiện làm việc 250C và P=1atm
Tra đồ thị I-35 ta có : (250C)=0,0125.10-3, Ns/m2
(250C)=0,018.10-3, Ns/m2
4. Tính vận tốc đảo pha:
Áp dụng công thức:
Y =1,2.e-4X ( II-187 )
Với
: tốc độ đảo pha, m/s
Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3
: bề mặt riêng của đệm, m2/m3
Tháp hấp thụ SO2 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm bằng sứ kích thước 25×25×3.0
Vđ= 0,75 m3/m3
= 195 m3/m3
g: gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2
Gx, Gy là lượng lỏng và lượng hơi trung bình( kg/s)
Gx == 42034,056+
→Gx = 42046,08 kmol/h
→Gx=42046,08 ×18=756829,44 kg/h→ Gx=kg/s
Gy =
→ Gy = 1011,05 kmol/h
→Gy=1011,05 ×29,5705=29897,25 kg/h→ Gy=kg/s
→
Từ phương trình của Y ta có:
m/s
Thông thường:
Chọn =0,85→=0,85×0,666=0,5661 m/s
5. Tính đường kính tháp
Đường kính tháp:
Công thức: D= =m→ Quy tròn D=3,9 m
Kiểm tra:
+
Ta có
→
→ thỏa mãn điều kiện
Kiểm tra theo mật độ tưới U = (m2/m2h)
Với V1 là lưu lượng thể tích chất lỏng, m3/h
f: tiết diện tháp, m2
f=m2
→ U=> 1,5 là giá trị mật độ tưới tối thiểu
Mật độ tưới tới hạn Uth = sđ.b (m3/m2h) (II.177)
Trong đó:
b: hằng số (chọn b = 0,158)
Þ Uth = 195×0,158 = 30,81 m3/m2h
Vậy =2,06>1
→Đệm thấm ướt rất tốt
II.2 Tính toán chiều cao tháp:
Chiều cao tháp được xác định theo phương pháp số đơn vị chuyển khối:
H = hdv.my (m)
Trong đó: H: chiều cao tháp, m
hdv: chiều cao một đơn vị chuyển khối, m
my: số đơn vị chuyển khối
Xác định chiều cao một đơn vị chuyển khối:
hdv = h1 + (m)
Trong đó: h1: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối ứng với pha khí
h2: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối ứng với pha lỏng
m’: giá trị trung bình của tg góc nghiêng đường cân bằng Y*=f(X) với mặt phẳng ngang
Tính h1 và h2:
, m
Trong đó: a : hệ số phụ thuộc vào dạng đệm, với đệm vòng a=0,123
: hệ số thấm ướt của đệm, do nên =1
Rey: chuẩn số Renoyd đối với pha khí
→
Pry: chuẩn số Pran:
Dy = (m2/s)
Trong đó: T: nhiệt độ làm việc tuyệt đối T=298K
P: áp suất làm việc P=1atm
: thể tích mol của SO2, =44,8 cm3/mol
: thể tích mol của không khí, =29,9 cm3/mol
→ Dy = m2/s
Vậy=1,3523
→ = 0,119 m
Trong đó : Gx=42046,08×18=756829,44 kg/h→ Gx=kg/s
Rex là chuẩn số Renoyd đối với pha lỏng: == 4,03886
Prx là chuẩn số Pran đối với pha lỏng:
Dx: hệ số khuếch tán của SO2 vào nước ở nhi
