Microsoft Word Vi du tinh toan qua trinh hap phu doc Baøi taäp hấp phụ QTCN MT2 Du Myõ Leä Khoa Moâi tröôøng, ÑHBK TpHCM 1 VÍ DUÏ TÍNH TOAÙN QUAÙ TRÌNH HẤP PHỤ Ví dụ 1 Haõy xaùc ñònh löôïng nhieät sin[.]
Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 VÍ DỤ TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP PHỤ Ví dụ Hãy xác định lượng nhiệt sinh chu kỳ hấp phụ (τ = 133ph) etylic than Đường kính tháp 2m, cao L = 1m; vận tốc ω = 25 m/ph; C =0,029 kg/m3; C c = 0,0002 kg/m3; ρt = 500 kg/m3 Giải Lượng khí cần xử lý chu kỳ: V = ϖ Sτ = 25 0,785 D2 133 = 10440 m3 Lượng hấp phụ: G = 10400 ( 0,029 – 0,0002 ) = 300 kg Lượng than Gt = S H ρt = 0,785 D 500 = 1570 kg q = m an Lượng hấp phụ kg than l/kg a= 300 22,4 1000 = 93 l / kg 1570 46 m = 3,65.103 ; n = 0,928 q = 245 kJ/kg Lượng nhiệt phát sinh chu kỳ : Q = qGt = 245 1570 = 385000 KJ Lượng nhiệt tiêu hao cho việc làm nóng than, thiết bị thất thoát chủ yếu làm nóng hỗn hợp khí Nếu giả sử toàn lượng nhiệt tiêu hao cho làm nóng than nhiệt độ hỗn hợp tăng lên: ΔT = Q 385000.10 = = 30,5 C Vρ C 10400.1,2.1,1.10 ρ = 1,2 kg/m3 ; C = 1,01.103 [ J/kg.độ] Ví dụ Thí nghiệm cho thấy cho hỗn hợp khí chứa 15g/m3 CCL4 với vận tốc 5m/ph qua lớp than hoạt tính đường kính 3mm, thời gian hấp phụ sau; - Nếu chiều dày lớp than 0,1 m – 220 ph - Nếu chiều dày lớp than 0,2 m – 505 ph Hãy xác định: a hệ số làm việc an toàn lớp than b thời gian thất thoát Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 c đặc tính động học B1 B2 Giải Công thức tính thời gian làm việc an toàn τ = K.L - τo ta có cặp số liệu thực nhiệm τ - K, 220 = K 0,1 - τo 505 = K 0,2 - τo suy K = 2850 ph/m τo = 65 ph Đặc tính động học B1 = K.w = 2850 x = 14250 B2 = τ0 ω d = 65 = 48533 0,003 Ví dụ Với liệu 1, cho vận tốc hỗn hợp khí 10 m/ph, xác định a Hệ số làm việc an toàn b Thời gian c Thời gian làm việc an toàn lớp than dày 1m Giải Ta có đặc tính động học hấp phuï: B1 = K.w = const = 14250 K = B1/w = 14250 / 10 = 1425ph/m B2 = τ0 = τ0 ω d B2 d ω = const = 48533 ∗ 0,003 10 = 46 ph τ = K.L -τo = 1425 x – 46 = 1379ph Neáu vận tốc 5m/ph thời gian làm việc an toaøn laø: τ = 2850 x1 – 65 = 2785 ph Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 Ví dụ Hãy xác định thời gian hấp phụ rượu etilic than hoạt tính với nồng độ ban đầu Co = 8g/m3, nồng độ cuối 0,08g/m3, vận tốc hỗn hợp khí w = 12m/ph, chiều cao lớp than L = 0,7 m Các đặc tính than: đường kính d = 3mm, chiều dài l = 5mm, diện tích bề mặt riêng phần f = 720m2/m3, khối lượng riêng đổ đống ρt = 0,5 g/cm3 Đường đẳng nhiệt hấp phụ dạng I mô tả theo hình bên Quá trình làm việc chủ yếu diễn vùng II tiến hành 25oC, áp suất 1at a I II III C Cho Do = 0,102.10-4 m2/s μ = 0,018.10-3 Pa.s ρ = 1,2 kg/m3 Giải Theo đường đẳng nhiệt hấp phụ C = g m3 ⇒ a = 0,160 kg kg = 0,16kg 500kg = 80 kg m3 kg m nằm vùng II a ∞ = 0,180 kg kg , ρ = τ= = a∞ = 0,09 kg kg ⇒ y ∗ = 2,7 g m3 C0 = =3 ∗ 2,7 y a ⎧⎪ ω ⎨L − β ω ⎪⎩ 80 12.8.10 −3 ⎡ ⎛ C0 ⎤ ⎫⎪ ⎞ C − 1⎟⎟ + ln − 1⎥ ⎬ ⎢ ln⎜⎜ Cc ⎥⎦ ⎪⎭ ⎠ ⎣⎢ ρ ⎝ C c ⎧ ⎤⎫ 12 ⎡ ⎛ 0,008 0,008 ⎞ − 1⎟ + ln − 1⎥ ⎬ = 562 ph ⎨0,7 − ⎢ ln⎜ 41.60 ⎣ ρ ⎝ 0,00008 ⎠ 0,00008 ⎦ ⎭ ⎩ Ví dụ Hãy xác định lượng than cần thiết, chiều cao lớp hấp phụ đường kính tháp hoạt động gián đoạn để hấp phụ xăng hỗn hợp không khí Lưu lượng hỗn hợp khí 3450m3/h, nồng độ xăng ban đầu C = 0,02 kg Vận tốc hỗn hợp w = m 0,23m/s tính toàn diện tích tháp, hoạt tính động than theo xăng 7% Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 (khối lượng), hoạt tính dư sau nhả hấp chứa 0,8% (khối lượng), khối lượng riêng đổ đống than ρt =500kg/m3 Thời gian nhả hấp, sấy làm nguội than 1,45h Giải Để hấp phụ xăng 1,45h cần lượng than G= V C 0τ 3450.0,02.1,45 = = 1612kg ac − a d 0,07 − 0,008 Đường kính thiết bị hấp phụ D= V 3450 = = 2,3 m ω y 0,785.3600 3600.0,23.0,785 Chieàu cao lớp hấp phụ H = G 1612 = = 0,8 m 2 ρ t 0,785.D 500.0,785.(2,3) Ví dụ Một thiết bị hấp phụ hoạt động gián đoạn với lưu lượng hỗn hợp kí xử lý chu kỳ 2000m3, có nồng độ dietylete C0 = 0,006 kg nhiệt độ 20oC áp m sấut khí quyển, vận tốc khí w = 13m/ph Nồng độ hỗn hợp khí đầu C c = 3.10 −5 kg m3 Chất hấp phụ than hoạt tính có đường kính hạt de = 0,004m khối lượng riêng đổ đống 500kg/m3 Chiều cao lớp than H = 0,7m, theo đường đẳng nhiệt hấp phụ benzen 20oC Hãy tính: Đường đẳng nhiệt hấp phụ dietylete Lượng than cần thiết cho chu kỳ hấp phụ Đường kính thiết bị hấp phụ Thời gan hấp phụ đến thời điểm trượt Giải Xác định đường đẳng nhiệt hấp phụ: a2* = a1* T P* V1 = lg p2 = lg p2* − β lg V2 T2 P1 Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 P*1, P*2 áp suất bão hoà benzen ete nhiệt độ 20oC, mmHg T1, T2: nhiệt độ hấp phụ benzen ete T1 = T2 = 293 β= V1 = V1 V2 M1 ρ1 = 78 = 0,089 879 P1 = 75mmHg M2 V2 = ; P2 = 442mmHg Đẳng nhiệt hấp phụ benzen ρ2 = 74 = 0,104 714 ; Đẳng nhiệt hấp phụ ete a*1 kg/kg P1, mmHg a*1, kg/kg P2, mmHg 0,103 0,105 0,0837 0,0202 0,122 0,223 0,0992 0,1501 0,208 0,169 2,2 0,233 0,190 10,1 0,262 0,212 32,2 0,276 13 0,224 56,9 0,294 19 0,24 88,2 0,308 33 0,258 169,2 0,338 42 0,273 224,5 0,359 50 0,292 275,0 Hoaït tính tónh than ete nồng độ hỗn hợp ban đầu C0 = 0,006kg / m Xác định từ đồ thị với : P0 = C ρ y RT = 0,006 848 = 0,0688 74 a0* = 0,132kg / kg a Lượng than cần thiết cho chu kỳ hấp phụ tức thời (vận tốc hấp phụ ∞) G1 = V C0 0,006 = 2000 = 91kg hoaëc 0,182 m3 a 0,132 b Tính đường kính thiết bị : Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM Bài tập hấp phụ - QTCN MT2 D= V = H 0,785 0,182 = 0,69m 0,7.0,785 Nồng độ C tương ứng vùng 1, thời gian hấp phụ tính theo công thức : τ = Her = H L=B ϖ a0* C0 = 0,132 H βY 500 = 11000 0,006 ω = 13 m/ph ; L = 0,7m C 0,00003 = = 0,005 0,006 C0 βy = 1,6 Tra bảng ta có b = 1,84 D yϖ 0,54 ν y0,54 de1, 46 μy = 0,018.10-3Pa.S ; μy Vy = = 0,15.10 − m / s ρy ρy = 1,2 kg/m3 ω = 13 m/ph = 0,217 m/s de = 0,004 m P Dy = D0 P ⎛ T ⎞3 ⎜⎜ ⎟⎟ = 0,0864.10 − m / s ⎝ T0 ⎠ D0 = 0,028 m2/h = 0,0778.10-4 m2/s T = 273 + 20 = 293 (oK) βy = 7,75 ( 1/s) τ = 11000 11000 0,7 − 1,84 = 188,1 − 69,4 = 118,7 0,217 7,75 ⇒ τ = 14090 s = 3,9 h = 234,9 ph Xaùc định lượng hỗn hợp khí qua tháp chu kỳ tính theo công thức : V = 0,785 D2 ω τ = 2000 m2 Do : D = 2000 = 0,83 m 0,785.0,217.234,9 Lượng than cần thiết cho chu kỳ : G = 0,785 D2 Hρt = 190 kg Du Mỹ Lệ - Khoa Môi trường, ĐHBK TpHCM