3.2.8. Расчет распыливающих абсорберов

К аппаратам этого типа относятся полые, скоростные прямоточные и механические аб­сорберы.

В полых абсорберах жидкость распыливается форсунками. Эффективность абсорбера зависит от количества распыляемой жидкости, угла конусности факела распыла, дисперсности ка­пель и распределения их в сечении факела.

Производительность форсунки определяют по формуле (в м³/с):

, (3.107)

где Р — давление жидкости перед форсункой, Па; ρ_ж — плотность жидкости, кг/м³; f — площадь выходного отверстия форсунки, м²; ξ — коэффициент расхода жидкости, равный 0,2…0,3.

Средний размер капель d определяют по формуле

, (3.108)

где d₀ — диаметр выходного отверстия форсунки; A — коэффициент пропор­циональности; w_ж — скорость истечения жидкости из форсунки.

Удельная поверхность капель равна

, (3.109)

где U — плотность орошения, м³/(м^2.с); и — абсолютная скорость капель, м/с, u = (w₀ — скорость падения капли, м/с, w — скорость газа, м/с).

Массоотдачу в газовой и жидкой фазах можно определить по формулам

Nu_г' = 2 + 0,552^.Re_г^0,5 (Рr_г')^0,33, (3.110)

Nu_ж' = 1,65 (d/d₀)^0,73 Re_ж ^0,5 (Рr_ж')^0,33, (3.111)

где Nu_ж' = 1,13/(F₀')^1/2; F₀' = D_ж^./d²;  — время падения капли.

К прямоточным распыливающим абсорберам относятся фор­суночные и бесфорсуночные аппараты Вентури типа APT и ударно-распыливающие. Гидравлическое сопротивление абсор­беров Вентури является суммой гидравлических сопротивлений трубы-распылителя и каплеуловителя. Гидравлическое сопро­тивление трубы-распылителя равно

, (3.112)

, (3.113)

, (3.114)

где ξ_c — коэффициент гидравлического сопротивления сухой трубы-распылителя; ξ_ж — коэффициент гидравлического сопротивления при вводе жидкости; w_г — скорость газа в горловине, м/с; ρ_г, ρ_ж — плотность газа и жидкости, кг/м³; l_г — длина горловины, м; d_э — эквивалентный диаметр горловины; w_зв — скорость звука, м/с; w_г/w_зв = М — число Маха; А и В — коэффициен­ты, определяемые по справочникам.

Средний размер капель, образующихся при распылении жид­кости пневматической форсункой

. (3.115)

При равенстве скоростей капель газа удельная поверхность контакта фаз равна

. (3.116)

Коэффициенты массоотдачи в форсуночном абсорбере мож­но определить по формулам

Nu_г' = 0,36^.10^-4 Re_г^0,81 (Pr_г')^0,67, (3.117)

Nu_ж' = (0,145 - 0,0081w_г) (Re_ж - 30)^p (Pr_ж')^0,5, (3.118)

где Nu_г' = (μ_ж/μ_г)(β_гV^.R^.T^.d₀/D_г)(σ/g^.ρ_ж)^1/2; Nu_ж' = β_жV^..ν_прив^.d₀/D_ж; β_гV и β_жV — объемные коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах, 1/с; ν_прив = (μ²/ρ_ж^2.g)^1/3 — приведенная толщина пленки; p =7,4^.10^-4.w¹⁶⁴; в выра­жениях Re_г и Rе_ж за линейный размер принят диаметр горловины d₀.

Гидравлическое сопротивление и число единиц переноса в бесфорсуночных абсорберах вычисляют по формулам

ΔР = ΔР_с + 18^.w_г^1,08.m^0,63. (3.119)

Для пульсирующего режима число единиц переноса равно:

N_0г = 0,847(L/G)^0,32. (3.120)

Для равномерного режима используется другая формула:

N_0г = 0,477^. w₀^0,35 (L/G)^0,44. (3.121)

Для абсорберов типа APT коэффициент сопротивления равен:

ξ = 1,32 (1 + а^.mⁿ), (3.122)

число единиц переноса

N_0г = 0,43 + B^.m, (3.123)

где а = φ(w_г) и B = φ(w_г); для пульсирующего режима n = 0,68; для равно­мерного n = 1,9.