 |
|
Определение коэффициента диффузии ацетона в воде
Коэффициент молекулярной диффузии ацетона в воде определяется по
формуле /1, с.278-279/:
B
1 3 1 3 2
6 1 1
( )
1 10
AB M M
D
Ж A B A
Ж +
+
×
=
-
m u u
, (5.3)
где DЖ - коэффициент диффузии, м2 с ;
Ж m - динамический коэффициент вязкости жидкости, Ж мПа с m = 1 × ;
A u - мольный объем ацетона, = 74 A u см3 моль ;
B u - мольный объем воды, = 18,9 B u см3 моль ;
MA - мольная масса ацетона, = 58 MA кг кмоль ;
MB - мольная масса воды, = 18 MB кг кмоль ;
A, B - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества
и растворителя. По рекомендациям /1, с.278/ A = 1 , B = 4,7 .
Подставив численные значения в формулу (5.3), получим:
9
1 3 1 3 2
6
1 ,22 10
18
1
58
1
1 4,7 1 (74 18,9 )
1 10 -
-
+ = ×
× × × +
×
= DЖ м с 2 .
Поверхность массопередачи
Поверхность массопердачи в абсорбере определяется по формуле
/1, с.280/:
KY YСР
M
F
D
= , (5.4)
где F - поверхность массопередачи в абсорбере, м2 ;
M - расход поглощаемого компонента, кмоль с ;
KY - коэффициент массопередаци,
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × ;
DYСР - средняя движущая сила, кмоль воздуха
кмоль ацетона .
стр. 13 из 22
13
Формула для расчета коэффициента массопередачи
Коэффициент массопередачи, отнесенный к движущей силе DYСР ,
выраженный через мольные доли компонента в газовой фазе находим по
формуле /1, с.275-276/:
Y X
Y m
K
b b
+
=
1
1
,
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × , (5.5)
где Y b - коэффициент массоотдачи для газовой фазы,
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × ;
m - тангенс угла наклона линии равновесия, можно найти из
уравнения линии равновесия y* = 1 ,68x , т.е. m = 1 ,68 ;
X b - коэффициент массоотдачи для жидкой фазы,
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × .
концентрация ацетона в воде, вытекающего снизу из абсорбера:
Определение коэффициента массоотдачи для газовой фазы
Коэффициент массопередачи газовой фазы определяется по формуле
/3, с.106/:
Э
Г Г
Y d
Nu¢D
b = ,
м2 с ( кмоль м3 )
кмоль
× × , (5.6)
где NuГ¢ - диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы;
DГ - коэффициент диффузии ацетона в воздухе, м с 2 ;
dЭ - эквивалентный диаметр насадки, м .
Для колон с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи Y b
можно находить из уравнения /3, с.106/:
0,407 Re0,655 Pr 0 ,33 NuГ¢ = Г Г¢ , (5.7)
Здесь ReГ - критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке; RrГ¢ -
диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы.
стр. 14 из 22
14
Критерий Рейнольдса для газовой фазы находится по рекомендациям
/3, с.106/:
св Г
Э Г
Г V
d
m
w r
Re = .
Здесь Г сCдС°CЏВхm - динамический коэффициент вязкости газовой смеси, Па × с , условно
равный динамическому коэффициенту вязкости воздуха, = 18,4 ×10 -6 Г m Па × с .
626,66
0,7 18,4 10
0,79 0,0085 1 ,202
Re 6 =
× ×
× ×
= Г -
Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы находи по
рекомендациям /3, с.106/:
Г Г
Г
Г r D
m
Pr¢ = ,
1 ,66
1 ,202 9,2 10
18,4 10
Pr 6
6
=
× ×
×
¢ = -
-
Г .
Согласно формуле (5.7):
7, 32 66 , 1 66 , 626 407 , 0 33 , 0 655 , 0 = × × = ¢ГNu .
Подставив численные значения в формулу (5.6), получим:
0,0354
0,0085
32,76 9,2 10 6
=
× ×
=
-
Y b
м2 с ( кмоль м3 )
кмоль
× × .
Для того чтобы получить Y b в нужной нам размерности
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × ,
необходимо разделить полученное число на объем 1 кмоль газа при н.у.
(22,4 м3 ) :
= 0,04286 22,4 = 0,0019 Y b
м2 с ( кмоль кмоль)
кмоль
× × .
стр. 15 из 22
15