Амалий машгулот№11

Absorbsiyaning moddiy balansi va kinetik qonuniyatlari

Absorbsiya jarayonining moddiy balansi quyidagi ko’rinishdagi umumiy tenglama bilan ifodalanadi:

G(dy)=L·dx

Oxirgi tenglamani boshlang’ich va oxirgi konsentratsiyalar oralig’ida integrallagandan so’ng, undan absorbent sarfini (kmol/s) aniqlash mumkin:

(9.5)
1 kmol inert gaz uchun zarur solishtirma sarf:


(9.6)
Jarayon ishchi chizig’i y – x koordinatalarida to’g’ri chiziq ko’rinishida bo’ladi. Uning qiyalik burchagi tangensi l = L/G.
Absorbent solishtirma sarfining absorber o’lchamiga va suyuq fazada tarqalayotgan moddaning oxirgi konsentratsiyasiga ta’sirini ko’rib chiqamiz.
Absorberda fazalar yo’nalishi parallel deb qabul qilamiz.
y – x koordinatalarning B nuqtasida aniqlanayotgan suyuq fazada tarqalayotgan moddaning boshlang’ich konsentratsiyasi x_b, gaz fazasidagi boshlang’ich kon-sentratsiya y_b, oxirgisi esa y_ox (9.2-rasm).
Fazalar muvozanat holati y_M=f(x) tenglamaga binoan, turli qiyalik burchagi ostida bir nechta ishchi chiziqlar o’tkazamiz. Rasmdagi A₁, A₂, A₃ nuqtalar gaz faza va absorbentdagi boshlang’ich va oxirgi konsentratsiyalarni xarakterlaydi. Jarayonni harakatga keltiruvchi kuchi ishchi va muvozanat chiziqlar o’rtasidagi farq bilan aniqlanadi, ya’ni Δy=y–y_M. Butun qurilma uchun o’rtacha harakatga keltiruvchi kuch o’rtacha logarifmik qiymat sifatida topiladi. Agar, ishchi chiziq BA vertikal chiziq bilan ustma – ust tushsa, harakatga keltiruvchi kuch eng katta qiymatga ega bo’ladi. Agar, (6) tenglamaga x_ox – x_b qo’yilsa, absorbentning sarfi cheksiz bo’ladi.
Boshqa holatda esa, ya’ni ishchi chiziq BA₃ muvozanat chizig’i bilan tutashsa, absorbentning sarfi minimal va tutashish nuqtasida harakatga keltiruvchi kuch nolga teng bo’ladi, chunki y_b = y_M.
Birinchi holatda absorberning o’lchamlari minimal bo’ladi, chunki absorberning cheksiz sarfida Δy_o’r maksimal qiymatga egadir. Ikkinchi holatda esa, absorbentning sarfi minimal bo’lganda absorbentning o’lchamlari cheksiz bo’ladi.
Massa almashinish, shu jumladan, absorbsiya jarayonida ham muvozanatga erishib bo’lmaydi, chunki har doim (x_oxM). Demak, absorbentning sarfi har doim minimal qiymatdan katta bo’lishi kerak. Absorbentning minimal sarfini quyidagi tenglamadan topish mumkin:


(9.7)
Absorbentning optimal sarfi texnik – iqtisodiy hisoblashlar asosida aniqlanadi,
1 kmol gazni yutish uchun zarur sarflar gaz va ekspluatatsiya narxi S₁, amortizasiya va ta’mirlash uchun sarflar, energiya narxi S₂, gazni uzatish va desorbsiya S₃ ga ketadigan harajatlar yig’indisiga teng:

Ma’lumki, S₁ kattalik absorbentning solishtirma sarfiga bog’liq emas. Agar, l ortsa, absorberning ishchi balandligi va uning gidravlik qarshiligi kamayadi. Lekin, bunda qurilmaning diametri kattalashadi.

Shunday qilib, S₂ = f(l) funksiya minimumga ega bo’lishi mumkin.
Absorberning solishtirma safri l oshishi bilan gazni uzatish va desorbsiyasiga ketadigan sarflar S₃ ko’payadi. 9.3–rasmda yuqorida keltirilgan bog’liqliklar xarakteristikalari tasvirlangan. Hamma egri chiziqlar ordinatalarini qo’shsak, 1 kmol gazni absorbsiya qilish uchun zarur sarflar yig’indisi egri chizig’ini olamiz. Ushbu egri chiziqning minimumi, absorbent optimal solishtirma sarfiga to’g’ri keladi.