Конструктивный расчёт печи-абсорбера

Расчет размеров печи и горелки

1) Диаметр горелки. Диаметр горелки определяется критерием Рейнольдса Re. Этот критерий должен быть больше, чем Re, определяющий переход в турбулентную область, т. е. должно наблюдаться неравенство

 

 

где – скорость газовой смеси, м/с;

– диаметр, м;

– плотность газовой смеси, кг/ ;

– вязкость газовой смеси.

 

Если это условие не соблюдается, то возможно поступление жидкости в горелку. Для расчетов принято принимать левую часть неравенства 25000, тогда допускаем равенство

 

 

Тогда, обозначая секундный объем газов, проходящих через горелку, через v_сек,имеем

 

 

где – секундный объем газа.

Подставляя полученное значение в выражение для Re, получаем

 

 

(29)

Однако учитывая, что есть масса продуктов, проходящих через горелку в секунду, т. е. , производим в предыдущем уравнении соответствующую замену и получаем

 

 

где – секундная масса.

 

Отсюда диаметр горелки зависит от величины определяемой из материального расчета горелки, и от вязкости газовой смеси, для расчета которой необходимо знать объемный состав и температуру газов

 

 

Исходя из материального баланса, делаем расчет состава газовой смеси

 

 

 

 

 

При таком составе газовой смеси вязкость можно принять равной вязкости хлористого водорода.

 

 

Таким образом, диаметр горелки на выходе газов равен 0,15 м.

2) Размеры печи. Расстояние от конца горелки до дна печи должно быть равна диаметру горелки, т. е. 0,15 м. Высота печи должна быть больше расстояния от конца горелки до дна печи в 34 раза

 

 

Зазор между стенками печи и горелки должен быть не менее двух диаметров горелки, т. е. внутренний диаметр печи должен составлять около 5,3 диаметров горелки

 

 

где – внутренний диаметр.

 

Внешний диметр должен составлять около 1,25 от внутреннего диаметра.

 

 

где – внешний диаметр.

 

Печь представляет собой стальной вертикальный цилиндр, в верхней части которого находится абсорбер. Толщина стенки аппарата 10 мм. В кольцевом сечении между внутренним корпусом из диабона и внешним – кожухом печи (из углеродистой стали) проходит поток теплоносителя – захоложенной воды.

 

 

Расчет скруббера

 

Для расчета материального баланса скруббера имеем следующие исходные данные: количество и состав поступающих газов, количество жидкости, уходящей в печь и в холодильник.

Площадь сечения скруббера рассчитывается по формуле

 

(31)

 

где – расход газа, который поступает в аппарат, ;

– скорость газа в аппарате, м/с, (пункт 22);

– площадь сечения аппарата, .

 

Суммарный расход газа, который поступает в аппарат рассчитывается по формуле

 

(32)

 

где – расход углекислого газа, , (пункт 27);

– расход водорода, , (пункт 27);

– расход хлористого водорода, , (пункт 27).

 

 

Количество расходуемого газа в секунду рассчитывается по формуле

 

(33)

 

 

Следовательно

 

 

Количество воды, подаваемое на орошение скруббера рассчитывается по формуле

 

(34)

 

где – масса воды, подаваемая на орошение печи-абсорбера, кг/ч, (пункт 28);

– масса воды в составе газа, выходящего из печи-абсорбера, кг/ч, (пункт 29.)