Приведенная толщина пленки вычисляется по формуле

(26)

Критерии Re_ж и Pr¢ _ж можно определить по формулам (22) и (24), но вместо вязкости и плотности носителя (воздуха) нужно подставить значения вязкости и плотности абсорбента, а вместо массовой скорости газа - массовую скорость абсорбента, которую определяют по формуле (23), подставляя в неё вместо расхода газа G расход абсорбента L.

После того как высота насадки рассчитана по формуле (16), для определения высоты абсорбера следует провести его секционирование, а также выбрать высоту наднасадочной (от верхнего уровня насадки до крышки) и поднасадочной (от нижней решетки под насадку до днища колонны) частей абсорбера.

Гидравлическое сопротивление абсорберов. При расчете гидравлического сопротивления абсорбера предварительно определяют сопротивление сухой насадки DР по известному выражению

(27)

где l -коэффициент сопротивления, учитывающий суммарные потери давления на трение и местные сопротивления насадки; d_экв -эквивалентный диаметр насадки.

Значения l обычно определяют по эмпирическим уравнениям.

Для кольцевой насадки, загруженной внавал, коэффициент сопротивления определяют по следующим зависимостям:

при Re_r < 40 (ламинарный режим)

(28)

при Re_r > 40 (турбулентный режим)

(29)

Для правильно уложенных насадок

(30)

причем для кольцевой насадки а = 9, 2, а для хордовой определяется по формуле

(31)

где h – высота насадки в одном ряду, м; t - расстояние между досками в свету, м; s - толщина доски, м.

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки Dр больше сопротивления сухой насадки (вследствие сужения каналов между элементами насадочных тел и увеличении при этом скорости газа).

Сопротивление орошаемой насадки при плотности орошения менее 50 м³/м²× ч, приближенно можно определить по формуле

(32)

где U – плотность орошения, м³/м²× ч; k – опытный коэффициент (для беспорядочно засыпанных и хордовых насадок k = 0, 06, для правильно уложенных кольцевых насадок k = 0, 04).

3.2. Расчет барботажных абсорберов

Расход абсорбента. Количество поглотителя L на проведение процесса абсорбции для барботажных абсорберов определяют также как для насадочных.

Диаметр абсорбера. Диаметр абсорбера определяют аналогично диаметру насадочных абсорберов по принятой скорости газа по уравнению (9). При выборе скорости w₀ следует исходить из условий работы тарелок.

Различают следующие режимы работы барботажных тарелок:

1. Режим неравномерной работы наблюдается при скорости газа w₀ < 0, 5¸ 0, 6 м/с. В колпачковых тарелках прорези колпачков при такой скорости газа открыты не полностью. В ситчатых тарелках при малых скоростях газа жидкость проливается через отверстия, и газ проходит только часть отверстий.

2. Режим равномерной работы наступает при дальнейшем увеличении скорости газа. В колпачковых тарелках прорези колпачков полностью открываются, а на ситчатых – газ проходит через все отверстия. Образуется пена ячеистой структуры.

3. Режим газовых струй и брызг наблюдается при w₀ > 0, 9¸ 1, 1 м/с. В этом случае газ движется через жидкость в виде струй (факелов), которые выходят на поверхность пены, причем пена разрушается. В результате над пеной появляется большое количество брызг.

Для достижения достаточной интенсивности барботажа, скорость газа в прорезях колпачков или отверстиях ситчатой тарелки не должна быть меньше величины w¢ ₀, соответствующей началу режима равномерной работы и приближенно равной

(33)

где а – коэффициент, равный 1 для колпачковых тарелок и 0, 67 для ситчатых тарелок; g – ускорение силы тяжести, м/с²; z - коэффициент сопротивления; r_ж, r_г – плотность жидкости и газа, кг/м³; l – высота прорези (для колпачковых тарелок) или высота слоя жидкости на тарелке (для ситчатых тарелок), м.

Коэффициент сопротивления z имеет значения, приведенные в таблице 5

Таблица 5

Скорость газа в свободном сечении колонны w₀ в зависимости от скорости газа w¢ ₀ в прорезях и отверстиях, составляет:

(34)

где j - живое сечение прорезей и отверстий (отношение их суммарной площади на тарелке к площади поперечного сечения колонны).

Для провальных тарелок скорость в свободном сечении колонны находят, исходя из уравнения (35), характеризующего переход от одного режима к другому.

(35)

где d – диаметр отверстий или эквивалентный диаметр щелей, причем ситчатые тарелки имеют диаметр 2 – 8 мм; клапанные – диаметр отверстий 35 –40 мм, диаметр клапана 45 – 50 мм; провальные тарелки: решетчатые и трубчато-решетчатые – щели шириной 3 – 8 мм, дырчатые диаметр отверстий 4 – 10 мм.

При скорости газа, соответствующей переходу от неравномерному к равномерному режиму В = 2, 95, а при переходе к режиму газовых струй В = 10.

Скорость w₀ не должна превышать некоторого предельного значения w_пред, при котором резко увеличивается брызгоунос.

Значение w_пред для тарелок с круглыми колпачками можно приблизительно определить по графику (рис. 6) в зависимости от расстояния между тарелками и отношения плотностей газа и жидкости. Для тарелок других конструкций значение w_пред , найденное по графику следует умножить на соответствующий поправочный коэффициент. Для тарелок с прямоугольными колпачками коэффициент равен 0, 7, для ситчатых – 1, 35, для провальных – 1, 5.

Рекомендуется принимать рабочую скорость газа w₀ = (0, 8¸ 0, 9) w_пред.

В аппаратах, работающих при атмосферном давлении скорости практически составляют 0, 5 – 2 м/с, в аппаратах, работающих при разряжении, принимают более высокие скорости, а при работе под давлением – более низкие.

Высота абсорбера. Высоту абсорбера находят по формуле

(36)

где n –число действительных тарелок (ЧЕП); h_п - высота пены, м; H_с.п. - высота сепарационного пространства, м; h_в - высота от верхней тарелки до крышки абсорбера, м; h_н - расстояние между днищем и нижней тарелкой, м.