Экстракторларнинг синфлари

9.6- §. Абсорберларни ҳисоблаш

Абсорберларни ҳисоблаш учун қуйидаги параметрлар берилиши керак: газнинг сарф миқдори; унинг дастлабки ва жараён охиридаги концентрацияси; абсорбентнинг бошланғич концентрацияси. Бу катталиклар асосида абсорбентнинг сарф миқдори L, абсорбернинг баландлиги ва диаметри ҳамда унинг гидравлик қаршилиги аниқланади. Газ колонна бўйлаб харакатланганда у гидравлик қаршиликни енгади, кириш ва чиқишдаги газ босимлари фарқи газнинг ҳаракат қилиши учун тўсқинлик қилган гидравлик қаршиликнинг миқдорига тенг бўлади.

Абсорбернинг гидравлик қаршилиги унинг конструкциясига, газ тезлигига, аппаратнинг гидродинамик режимига боғлиқ. Умуман олганда эса гидравлик қаршилик асосан газнинг тезлигига боғлиқ. Абсорбердаги газнинг оптимал тезлиги газнинг тезлигига боғлиқ бўлган барча факторларни ҳисобга олган ҳолда фақат техник-иқтисодий ҳисоблашлар орқали аниқланади. Агар абсорбция жараёни юқори босим остида борса, абсорбердаги гидравлик қаршиликни енгиш учун кетган босим йўқотишлари умумий босимнинг жуда кичик улушларини ташкил қилиб, абсорберларнинг иқтисодий кўрсаткичларига ҳеч қандай таъсир қилмайди. Бу вақтда абсорбердаги газнинг тезлигини энг катта миқдорда олиш мумкин, масалан (0,8 ... 0,9) ω. Бу ерда ω — тиқилиб қолиш нуқтасига тўғри келган газнинг тезлиги.
Колонна атмосфера ёки ундан паст босимда ишласа, газни узатишда сарф бўладиган энергиянинг миқдорини камайтириш учун абсорбердаги газнинг тезлигини кичик қилиб олинади.
Ҳар қандай аппаратни иқтисодий жиҳатдан тежамли қилиб лойиҳалаш учун колонна диаметрини кичикроқ қилиб аппаратдаги газ оқимининг тезлигини ошириш керак. Абсорбернинг диаметри секундли сарф тенгламаси орқали қабул қилинган газнинг фиктив тезлиги ω₀ воситасида ифодаланади:
(9.20)

бу ерда: V_c — кoлоннадан ўтаётган газнинг ҳажмий сарф миқдори, м³/с.

Абсорбернинг баландлиги, агар жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи газ фазасининг контцентрацияси билан ифодаланса модда ўтказишнинг асосий тенгламасидан аниқланади:


(9.21)

бу ерда: М — ютилган газ миқдори, — модда ўтказиш коэффициенти, а — контактлашувчи фазаларнинг солиштирма юзаси, S — колоннанинг кўндаланг кесими, Δу_ў — жараённинг ўртача ҳаракатлантирувчи кучи.

Контактлашувчи фазаларнинг юзаси номаълум бўлса, абсорбернинг баландлиги модда ўтказишнинг ҳажмий коэффициенти ёки бир фазадан иккинчи фазага ўтаётган моддаларнинг миқдори билан аниқланади.
Плёнкали абсорберларни ҳисоблаш. Бу абсорберларда газ оқими билан суюқлик тўхтовсиз таъсир қилиб, суюқлик плёнка ҳолида колонна баландлиги бўйича оқиб тушиб туради. Плёнканинг гидравлик қаршилиги қуйидаги тенглама билан аниқланади:


(9.22)

бу ерда: Н—оқиб тушаётган плёнка юзасининг баландлиги, м; —газ ҳаракатланаётган каналнинг эквивалент диаметри м; ω — суюқлик плёнкасининг ўртача тезлиги, м/с; ρ — газнинг зичлиги; кг/м³; λ, — ишқаланиш коэффициенти.

Ишқаланиш коэффициенти газ ҳаракатининг режимига, яъни газ учун олинган Rе критерийсининг миқдорига ҳамда ўлчовсиз комплекс ωμ/δ нинг қийматига боғлиқ; бу ерда μ—суюқликнинг қовушқоқлиги; δ—сирт таранглик; λ нинг қиймати қуйидаги тенгламадан аниқланади:

агар Re_г< Re_кр бўлса

(9.23)
Агар Rе_г>Rе_кр бўлса
(9.24)
бу ерда: Rе_г = ωd_э ρ_г/μ_г — газ фазаси учун Рейнольдс критерийси; Rе_кр — суюқлик плёнкасининг физик хусусиятларини, газ оқимининг ҳаракат тезлигини ва режимини ҳисобга олувчи Рейнольдс критерийсининг критик қиймати. Rе нинг критик қиймати қуйидаги тенгламадан аниқланади:
(9.25)

Трубали абсорберларнинг диаметрини аниқлаш учун трубалардаги газнинг қабул қилинган тезлиги бўйича трубаларнинг умумий кўндаланг кесим юзаси аниқланади:

Трубаларнинг ички диаметрини (0,02 ... 0,05) м деб олиб, трубаларнинг умумий сони аниқланади:
(9.26)

Трубалар орасидаги масофа t = (1,25 ... 1,5) d_т ни ва қалинлиги δ_тр ни аниқлаб, абсорбернинг диаметри секундли сарф тенгламасидан аниқланади. Бу ерда d_т трубанинг ташқи диаметри.

Тиқилиб қолиш нуқтасига тўғри келган газнинг тезлиги ω_т қуйидагича аниқланади:
(9.27)
бу ерда: — суюқлик зичлиги, кг/м³; μ, — суюқлик қовушқоқлги, Нс/м²; ва G' — суюқлик ва газнинг сарф миқдори, кг/с.
(9.27) тенглама насадкали ва плёнкали абсорберлар учун умумий бўлиб, фақат А нинг киймати билан фарқланади. Плёнкали абсорберлар учун:

Трубали абсорберларнинг баландлиги қуйидагича аниқланади:
(9.28)

бу ерда: - трубаларнинг умумий ички юзаси, — трубанинг ички диаметри.

Трубалардан оқиб тушаётган плёнканинг қалинлиги эътиборга олинмаса, у ҳолда трубаларнинг ички юзаси газ ва суюқликларнинг контакт юзасига тенг бўлади: = , бунда:
=π·n· ·Н.
F нинг қийматини модда ўтказишнинг асосий тенгламасига қўйсак, унда абсорбернинг баландлиги қуйидагича топилади:
(9.30)

Модда ўтказиш коэффициентларини ҳисоблашда газ фазасидаги модда бериш коэффициенти қуйидаги тенглама билан аниқланади:

(9.31)

бу ерда: λ — ишқаланиш коэффициентининг қаршилиги.

Газ фазадаги ўтказиш сонининг баландлиги:

(9.32)

(9.31) (9.32) тенгламалардаги Nu΄=βd_э/D ифода диффузион Нусельт критерийси; D — газ фазасидаги молекуляр диффузия коэффициенти, м²/с; - диффузион Прандтл критерийси.

Суюқлик фазасидаги модда бериш коэффициенти қуйидаги тенглама билан аниқланади:

(9.33)

бу ерда: Nu΄— суюқ плёнка учун диффузион Нусельт критерийси;

d_э =4π·dδ/π·d=4δ суюқлик плёнкасининг эквивалент диаметри;


- суюқлик плёнкаси учун Рейнольдс критерийси;
Pr_c^/ =µ/p ·D_c — суюқлик учун Прандтл критерийси; О₀ — суюқлик фазасидаги молекуляр диффузия коэффициенти,
δ_k = [µ²(pg)]^1/3 —плёнканинг қалинлиги.


В коэффициент ва даража кўрсаткичлари m, п, р қийматларининг суюқлик плёнкаси режимининг характерига боғлиқлиги 9.2- жадвалда келтирилган:

Ҳаракат режими	В	т	п	р
Rec<300 ламинар	0,888	0,45	0,5	0,5
300c 1600, ўтиш режими	1,21·10^6·0,909^p	-2,18	0,5	3,2-1gRec
				1,47
Rec>1600, турбулент	7,7 · 10^-5	1,0	0,5	0

Худди шу режимлар учун ўтказиш сонининг баландлиги (Rе_с<300 бўлганда);

h_c = 0,282 δ_kRe_c^0,55·(Pr_c^/)^0,5· (9.34)
300c<1600 бўлганда
h_c = 0,206 δ_kRe_c^2,18-(Р/3) ·(Pr_c^/ )^0,5· (9.35)
Re>1600 бўлганда
h_c = 3250· δ_k ·(Pr_c^/ )^0,5 (9.36)