Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường

Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 1 ~

Tài liệu chỉ mang tính chất tham khảo không sử dụng vào mục đích khác nếu chưa có sự cho 
phép của tác giả-BQT diễn đàn kysumoitruong.vn  

Mục Lục



Lời mở đầu ................................................................................................................................. 3
 
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC .................................................................................................. 4
 
Phần I. Tính toán thiết kế tháp đệm ............................................................................................. 4
 
I.
 
Tính toán các điều kiện ban đầu ....................................................................................... 4
 
II.
 
Tính các thông số của tháp ........................................................................................... 9
 
1.
 
Tính đường kính tháp đệm. .............................................................................................. 9
 
2.
 
Tính chiều cao tháp đệm ................................................................................................ 15

 
3.    Tính trở lực tháp đệm ..................................................................................................... 16
 
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ .......................................................................... 24
 
I.
 
Các thông số đặc trưng của bơm .................................................................................... 24
 
II.
 
Máy nén khí ............................................................................................................... 29
 
1.
 
Công của máy nén ly tâm ............................................................................................... 30
 
2. Công suất máy nén............................................................................................................ 34
 
4.
 
Công suất của động cơ điện............................................................................................ 35
 
PHẦN III. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ ............................................................................................. 36
 
I.
 
Chiều dày thân tháp ....................................................................................................... 36
 
II.

 
Chiều dày nắp và đáy thiết bị ...................................................................................... 39
 
1.
 
Chiều dày của nắp thiết bị .............................................................................................. 39
 
2.
 
Chiều dày của đáy thiết bị .............................................................................................. 40
 
III.
 
Đường kính của ống dẫn khí và lỏng. ......................................................................... 41
 
1.
 
Đường kính ống dẫn vào và dẫn khí ra. .......................................................................... 41
 
2.
 
Đường kính ống dẫn lỏng vào và ra ................................................................................ 42
 
IV.
 
Bích ghép thân, nắp, đáy............................................................................................. 42
 
1.
 
Bích nối nắp và đáy với thân thiết bị .............................................................................. 42

 
2.
 
Bích nối ống dẫn lỏng với thân thiết bị. .......................................................................... 43
 
3.
 
Bích nối ống hơi với thân thiết bị ................................................................................... 43
 
V.
 
Kết cấu đỡ tháp .......................................................................................................... 44
 
1.
 
Khối lượng thân thiết bị ................................................................................................. 44
 
2.
 
Khối lượng của đáy và nắp tháp: .................................................................................... 44
 
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 2 ~
 
3.
 
Khối lượng của đệm ....................................................................................................... 44
 
4.
 

Khối lượng bích ............................................................................................................. 45
 
VI.
 
Bộ phận phân phối lỏng. ............................................................................................. 47
 
KẾT LUẬN .............................................................................................................................. 49
 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 50





Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 3 ~

Lời mở đầu
 
Hiện nay, do sự phát triển của các nghành công nghiệp tạo ra các 
sản phẩm phục vụ con người , đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải 
vô cùng  lớn  làm  phá  vỡ  cân  bằng  sinh  thái  gây ô  nhiễm  môi  trường 
nghiêm trọng . 
Trong các loại ô nhiễm , ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp 
đến con người , động vật , thực vật và các công trình xây dựng . Sức 
khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của 
môi trường.Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các 
nghành sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không 
chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó 
đã lên đến mức báo động . 

SO
2
 là  một  trong  những chất ô  nhiễm  không khí được sản sinh 
nhiều trong các nghành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt . Việc xử lý 
SO
2
 có nhiều phương pháp khác nhau . Phương pháp nào được áp dụng 
để xử lý tùy thuộc vào hiệu quả và tính kinh tế của phương pháp . Vì 
vậy , đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế tháp đệm hấp thu SO
2
 là một 
trong những phương án ghóp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm. 
Trong đồ án này sẽ đi khảo sát một phương án: Xử lý SO
2
 bằng 
phương pháp hấp thụ với dung môi là nước. 
Sau 15 tuần tìm hiểu, tính toán và nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình 
của cô giáo hướng dẫn và các thầy cô bộ môn  nhưng do chưa có nhiều kinh 
nghiệm tính toán, nên không thể tránh khỏi những sai sót, em rất mong nhận 
được ý kiến của các thầy, cô để đồ án sau có kết quả tốt hơn. 
                                                                  Em xin chân thành cảm ơn! 





                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 4 ~
 

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài thiết kế
Thiết kế hệ thống hấp thụ loại tháp đệm. Tháp làm việc ở điều kiện áp suất 5 
atm và nhiệt độ 30°C. Dung môi hấp thụ là H
2
O.
Các số liệu ban đầu và tính toán
Hỗn hợp khí cần tách                                           : SO
2 
- không khí. 
Dung môi                                 : H
2
O 
Lưu lượng khí thải vào tháp (Nm
3
/h)      : 9 000 
Nồng độ khí thải vào tháp    (% thể tích)    : 3,0 
Nồng độ cuối của dung môi  (% trọng lượng)  : 1 
Hiệu suất quá trình hấp thụ (%)       : 80 
Phần I. Tính toán thiết kế tháp đệm
I. Tính toán các điều kiện ban đầu
Theo bài hỗn hợp đầu vào là hỗn hợp khí nên nồng độ phần thể tích chính là 
nồng độ phần mol. 
⇒ y
d
=0,03 (kmol SO

kmol pha khí
⁄
) 

Chuyển nồng độ thể tích sang nồng độ phần mol tương đối. 
d
d
d
y
y
Y


1

⇒ Nồng độ đầu của SO
2
 trong pha khí: 
0,03
0,03093
1 0,03
d
Y  

(kmol SO
2
/kmol khí trơ). 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 5 ~

Nồng độ cuối của SO
2
 trong pha khí: 
8,0



d
cd
Y
YY
h
⇒ Y
d
 -  Y
c
 = 0,8Y
d
  => 0,2Y
d
 = Y
c 
⇒Y
c
 = 0,2.0,03093 = 6,186.10
-3
 (kmol SO
2
/kmol khí trơ) 
y
c
: nồng độ phần mol của khí cần hấp thụ trong hỗn hợp 
3
6,186.10
1

c
c
c
y
Y
y

 

⇒ y
c
 =6,148.10
-3 
(kmol SO
2
/ kmol hỗn hợp khí). 
Nồng độ mol tương đối trung bình: 
3
0,03093 6,186.10
0,0186
2 2
d c
tb
Y Y
Y



  
(kmol SO

2
/kmol khí trơ) 
Nồng độ phần mol trung bình: 
0,0186
0,01826
1 1 0,0186
tb
tb
tb
Y
y
Y
  
 
(kmol SO
2
/ kmol hỗn hợp khí). 
Lưu lượng hỗn hợp khí: G

= n =

,
= 401,786 kmol/h 
Lượng khí trơ: G
trơ 
= G

(
1 −y
đ

)
 =401,786.(1- 0,03)= 389,73  kmol/h 
Lượng SO
2
 được hấp thụ:  
G
SO2
= G

.y
đ
. h = 401,786.0,03.0,8 = 9,64 kmol
SO

h
. 
Nồng độ đầu của SO
2
 trong nước : x
đ
= 0 
Nồng độ cuối của SO
2
 trong nước : Theo bài ra  x’
c
=1 % khối lượng. 
⇒ Nồng độ phần mol của SO
2
 trong dung môi :  
2

2 2
3
'
1%
64
2,833.10
' 1 ' 1% 1 1%
64 18
c
SO
c
c c
SO H O
x
M
x
x x
M M

  
 

 ( kmol SO
2
/kmol H
2
O) 
 
Nồng độ phần mol tương đối của SO
2

 trong dung môi  
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 6 ~
 
4
4
4
7,044.10
7,05.10
1 1 7,044.10
c
c
c
x
X
x



  
 
( kmol SO
2
/kmol H
2
O). 
Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc
 Phương trình đường cân bằng có dạng
1 (1 )
mX

Y
m X

 
( kmol SO

kmol
⁄
khí trơ) 
( 1)
Y
X
m Y m

 
 ( kmol SO

kmol
⁄
khí trơ) 
Với 
P
m


 hằng số cân bằng pha. 

 : Hệ số Henry (mmHg) 
P  : Áp suất chung của hỗn hợp khí. P=5atm , T=30°C. 
Tra bảng IX.1( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2), ta có  

 
2
SO

(30
0
C) = 0,0364.10
6
  (mmHg). 
⇒  
6
0,0364.10
9,579
5.760
m  
 
⇒ Phương trình cân bằng : 
9,579
1 8,579
X
Y
X


  (kmol SO2/kmol khí trơ) 
8,579 9,579
Y
X
Y



  ( kmol SO2/kmol H
2
O) 
 Phương trình đường làm việc
Phương trình cân bằng vật liệu đối với khoảng thể tích thiết bị kể từ một tiết diện 
bất kỳ tới phần trên của thiết bị 
  G
tr
(Y – Y
c
) = G
x
(X – X
d
) 
Trong đó :  
G
x
, X
d
Y
c
X
c
G
y
, Y
d
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 

~ 7 ~

X
d
: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi.  
(kmol SO
2
/kmol H
2
O) 
Y
c
: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí  
(kmol/kmol khí trơ) 
G
x
: lưu lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h). 
G
tr:
: lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h). 
Từ phương trình cân bằng vật liệu ta có: 
- Nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi: 
3
1
( ) ( ) 2,84.10
tro
c d c d c
x
G
X Y Y Y Y

G l

    
 (kmol SO
2
/kmol H
2
O) 
- Lượng dung môi tiêu tốn thực tế: 
3
3
0,03093 6,186.10
8,7
2,84.10
d c
c
Y Y
l
X




  
 (kmol H
2
O/kmol không khí) 
- Lưu lượng dung môi đi vào thiết bị G
x
: 

  G
x
 = l.G
trơ
 =8,7.

389,73

= 3390,65 (kmol/h) 
- Phương trình đường làm việc cho một đoạn tháp bất kỳ: 
  G
trơ
(Y - Y
c
) = G
x
(X - X
d
) 
  => 
cc
tro
x
YXlYX
G
G
Y  .
 
⇒ Phương trình đường làm việc: Y = 8,7.X + 
3

6,186.10

 
 
X
Y Ycb
0
0.006186 0
0.0002
0.007926 0.001919093
0.0004
0.009666 0.003844794
0.0006
0.011406 0.005777137
0.0008
0.013146 0.007716158
0.001
0.014886 0.009661889
0.0012
0.016626 0.011614368
0.0014
0.018366 0.013573627
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 8 ~
 
0.0016
0.020106 0.015539704
0.0018
0.021846 0.017512634
0.002

0.023586 0.019492451
0.0022
0.025326 0.021479194
0.0024
0.027066 0.023472898
0.0026
0.028806 0.025473599
0.0028
0.030546 0.027481335
0.00284 0.030894 0.027883729
 

Đồ thị đường cân bằng và đường làm việc trên cùng một hệ trục
tọa độ


-0.005
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003
X
Y
Ycb
Y

Y
Ycb
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 9 ~

II. Tính các thông số của tháp
1. Tính đường kính tháp đệm.
a. Tính khối lượng riêng trung bình (tr 183)
 Đối với pha lỏng 
 Áp dụng công thức: 
2 2
2 2
1
1
SO SO
xtb SO H O
a a
  

 
 
xtb

: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng, kg/m
3
. 
2
SO
a
 : Phần khối lượng trung bình của SO

2 
trong hỗn hợp. 
OHSO
22
,

: khối lượng riêng của SO
2 
và H
2
O ở 30°C, kg/m
3 
Tra bảng: I.5 và I.2 ( Sổ tay quá trình và thiết bị-Tập 1) tại 30°C. 
2
H O

= 995.68 (kg/m
3
) 
2
SO

 (20°C)=1383(kg/m
3
) ,   
2
SO

(40°C)=1327 (kg/m
3

) 
Nội suy ⇒
2
SO

 (30°C)= 1355 (kg/m
3
) 
Phần khối lượng trung bình của SO
2 
trong pha lỏng. 
2
2
2 2
.
. (1 )
SO
tb
SO
SO tb H O tb
M x
a
M x M x

 

Với x
tb
 là nồng độ phần mol  trung bình của  cấu  tử cần hấp  thụ trong pha 
lỏng. 

( kmol SO
2
/kmol H
2
O) 
⇒
3
3
0 2,84.10
1,42.10
2 2
d c
tb
x x
x




  
 ( kmol SO
2
/kmol H
2
O) 
⇒
2
3
3 3
64.1,42.10

64.1,42.10 18.(1 1,42.10 )
SO
a

 

 
=5,03.10
-3
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 10 ~
 
Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng 
2 2
2 2
3 3
1 1
997
1
5,03.10 1 5,03.10
1355 995,68
xtb
SO SO
SO H O
a a

 
 
  





  (kg/m
3
) 
 Đối với pha khí 
Áp dụng công thức: 
.
.
i
j j j j
j j
m
m m P M
P RT
V V RT

   
 
Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí đi trong tháp: 
3
0
0
.
. . ( / )
22, 4
y y
ytb
P M M

T
P
kg m
RT T P

  
 
Với: 
ytb

: Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí đi trong tháp. 
M
y
: Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp khí. 
T
0
: Nhiệt độ ở đktc. T
0
=273°K. 
T: Nhiệt độ làm việc của tháp. T= 273+30=303 °K. 
P
0
: Áp suất ở đktc P
0
=1 atm. 
P: Áp suất làm việc của tháp P= 5atm. 
Tính M
ytb 
. 
 M

ytb
 = y
tb
.
2
SO
M
+ (1 - y
tb
).
KK
M
=0,01826.64 + (1-0,01826).29= 29,64 (kg/kmol) 
⇒
29,64 273 5
. . 5,96
22, 4 303 1
ytb

 
(kg/m
3
) 
Tính độ nhớt
yx

,
 

* Đối với pha lỏng 

x

 
Áp dụng công thức: 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 11 ~

 
OHtbSOtbx
xx
22
lg).1(lg.lg


 
Trong đó: 
- x
tb
: phần mol trung bình của SO
2
 trong hỗn hợp lỏng,  
  x
tb
 = 1,42.10
-3
 (kmol SO
2
/kmol H
2
O) 

-
OHSO
22
,

: độ nhớt của SO
2
 và H
2
O ở 30
0
C, Ns/m
2
. 
Tra bảng I.102 ( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Tr )   
Ta có:  
 
OH
2

(30
0
C) = 0,8.10
-3
 (Ns/m
2
) 
Tra bảng I.101, ta có: 
   
2

SO

(30
0
C) = 0,279.10
-3
 (Ns/m
2
) 
=> lg
x

= 1,42.10
-3
.
 
lg (0,279.10
-3
 )+ (1 – 1,42.10
-3
).lg(0,8.10
-3
) 
=> lg
x

= -3,0976 
=> 
x


= 7,988.10
-4
 (Ns/m
2
) 
* Đối với pha khí:
Áp dụng công thức: 
 
KK
KKtb
SO
SOtb
y
y
My
My
M

).1(
.
2
2


         
Trong đó: 
-
y

, 

2
SO

, 
KK

: độ nhớt trung bình của pha khí, của SO
2
 và của không khí 
ở nhiệt độ làm việc t = 30
0
C, Ns/m
2
. 
-
KKSOy
MMM ,,
2
:  khối  lượng  phân  tử  của  pha  khí,  của  SO
2
  và  của 
không khí ở 30
0
C, P = 5 atm. 
Tra đồ thị I-35( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1), ta có: 
 
2
SO

 (30

0
C) = 128.10
-7
 Ns/m
2
  
 
KK

 (30
0
C) = 181.10
-7
 Ns/m
2
 
 
2
2
5 2
7 7
29,64
1,78.10 ( / )
. 0,01826.64 (1 0,01826).29
(1 ).
128.10 181.10
y
y
tb SO
tb KK

SO KK
M
Ns m
y M
y M

 

 
   




 
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 12 ~
 
b. Đường kính tháp.
Áp dụng công thức: 
4
.3600 0,785
tb tb
tb tb
V V
D
  
 
   (m)       
- V

ytb
: lượng khí trung bình đi trong tháp, m
3
/h. 
-
ytb

: tốc độ khí trung bình đi trong tháp, m/s. 
* Tính lưu lượng thể tích khí và lỏng trung bình đi trong tháp:
 
ytb
ytbytb
tb
MG
V

.

 (m
3
/h) 
Trong đó: 
- G
ytb 
: lưu lượng khí trung bình đi trong tháp, kmol/h 
- M
ytb
: khối lượng phân tử trung bình của khí trong tháp, kg/kmol 
ytb


: khối lượng riêng trung bình của khí trong tháp, kg/m
3 
  =>
)1(
2
tbtro
ycyd
ytb
YG
GG
G 


 
  Y
tb
 = 0,0186 (kmol SO
2
/kmol khí trơ) 
- Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp G
ytb
: 
       => G
ytb
 = 389,73 (1 + 0,0186) = 396,98 (kmol/h)  
 
396,98.29,64
1974,24
5,96
ytb

V  
(m
3
/h) 
Lượng hơi trung bình trong tháp(kmol/h):  
 G
y 
= G
ytb
. M
ytb
= 396,98. 29,64=11766,487 (kg/h). 
- Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp: 
 
2
xcxd
xtb
GG
G


 (kg/h) 
  G
xd
 = 15306,62(kmol/h) 
  G
xc
 = G
xd
 + 

2
SO
G
bị hấp thụ
 
2
SO
G
15306,62  15328,35
43
5
7
2
4
2
,
bihapthu
xtb xd
G G     
 (kmol/h)  
M
xtb
=x
tb
.M
SO2
 +(1- x
tb
).M
H2O

=1,42.10
-3
.64+(1-1,42.10
-3
).18=18,065 
Lượng lỏng trung bình (kg/h). 
    G
x
= G
xtb
. M
xtb
 =15328,355

18,016 = 276155,6437 (kg/h) 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 13 ~

xtb xtb
xtb
.M 276155,6437.18,065
V 5003,85
997
xtb
G

  
( m
3
/h) 

*Tính vận tốc của khí đi trong tháp
ytb

, m/s. 
Áp dụng công thức:  
                               Y =1,2.e
-4X
            
Với   
0,16
2
3
. .
. .
s d ytb
x
d xtb n
Y
g V
  

 
 

 
 
 

1
1

4
8
ytb
x
y xtb
G
X
G


 
 

 
 
 
 
 
 
s

: tốc độ đảo pha, m/s 
V
đ
: thể tích tự do của đệm, m
3
/m
3
 
d


: bề mặt riêng của đệm, m
2
/m
3
 
Tháp hấp thụ SO
2
 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: 
đệm bằng sứ kích thước 30×30×3,5. 
V
đ
= 0,76 m
3
/m
3
 
d

 =  165 m
2
/m
3 
G
x
, G
y
: lượng lỏng và lượng hơi trung bình (kg/s). 
          G
y 

=11766,487 (kg/h) = 11766,487/3600 (kg/s). 
G
x
=  276155,6437 (kg/h) = 276155,6437 /3600(kg/s). 
g: gia tốc trọng trường, g=9,81m/s
2
 
         
nx

,
: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của nước ở 
20
0
C, Ns/m
2
. 
 
)20(
0
C
n

= 1,005.10
-3
 (Ns/m
2
) 
 
)30(

0
C
x

= 7,988.10
-4
(Ns/m
2
) 
ytbxtb

,
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí (kg/m
3
) 
 
xtbx


= 997 (kg/m
3
) 
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 14 ~
 
 
ytby


= 5,96 (kg/m

3
) 
⇒
1
1
1
1
4
8
4
8
246522,3/ 3600 5,96
0,513
276155,6437 / 3600 997
ytb
x
y xtb
G
X
G


 
 
 
 
  
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
Từ phương trình của Y ta có:  
4 3
4.0,513 3
0,16 0,16
4
3
1,2.
1,2. 9,81 0,76 996
0,835
7,988.10
165.5,96
1,005.10
X
d xtb
s
x
d ytb
n
e g V
e




 





  
  
  
   

 
   
 
 
m/s 
Theo thực nghiệm thì quá trình chuyển khối ở chế độ sủi bọt là tốt nhất, xong thực 
tế tháp đệm chỉ làm việc ở tốc độ đảo pha vì nếu tăng nữa sẽ rất khó bảo đảm quá 
trình ổn định. Vì vậy 
Tốc độ thích hợp tính theo phương pháp này thường bằng khoảng:  
 
y

= (0,8 

0,9) 
dp

  
Ta chọn:  

y

 = 0,85. 
dp

 = 0,85.0,835= 0,71 (m/s) 
Thay các giá trị ta có đường kính tháp. 
=> Đường kính của tháp: 
 
4.1974,24
0,992( )
3600.3,14.0,71
D m 
 
Quy chuẩn D=1(m) 
=> Lúc này tốc độ khí trung bình đi trong tháp là: 
2 2
4.
4.1974,24
0,70( / )
.3600. 1 .3600.3,14
ytb
ytb
V
m s
D


  
 

có 

ytb

 (0,8 

0,9) 
dp

=> kết quả phù hợp
 
Kiểm tra điều kiện thiết kế
 
4. 4.0,76 1
0,018 0,02
. 165.1 50
dem d
d
d V
D D

    
  
⇒Đệm trên là phù hợp. 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 15 ~

Kiểm tra theo mật độ tưới
- Mật độ tưới thực tế: 
x

tt
t
V
U
F

  ,m
3 
/m
2
.h 
V
x
: Lưu lượng thể tích của chất lỏng ,m
3
/h. 
F
t
: Diện tích mặt cắt tháp. 
    F
t
 = .D
2
/4 = 3,14.1
2
/4 = 0,785 ,m
2
. 
   V
x

= 5003,85 (m
3
/h). 
⇒
5003,85
6374,33
0,785
x
tt
t
V
U
F
  
 , m
3 
/m
2
.h 
- Mật độ tưới thích hợp: 
                  U
t.h
 = 
d

.B (m
3
/m
2
.h)   

B= 0,158 m
3 
/m.h ,   
d

: bề mặt riêng của đệm, 
d

=165 (m
2
/m
3
) 
U
t.h
=0,158.165=26,07 ,m
3 
/m
2
.h 
⇒ 
.
.
6374,33
244,5
26,07
t t
t h
U
U

 
 > 1 
⇒
Đệm thấm ướt tốt.
2. Tính chiều cao tháp đệm
Áp dụng công thức xác định chiều cao của lớp đệm: 
   H
đ
 = m
y
.h
y 
 ,m.               
Trong đó:  
m
y 
: số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ trong pha hơi (khí) 
h
y 
: chiều cao của một đơn vị chuyển khối. 
* Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối
Ta áp dụng công thức: 
 
1 2
. .
y
y
x
G
h h m h

G
 
      ,m.                              
Trong đó: 
h
1
, h
2 
: chiều cao của một đơn vị chuyển khối pha khí, pha lỏng (m) 
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 16 ~
 
G
x
, G
y
: lưu lượng trung bình của pha lỏng, pha khí (kg/h) 
m: hệ số góc của đường cong cân bằng 
* Tính h
1
.

Áp dụng công thức:
0,25 2/3
1
Re .Pr ,
. .
d
y y
d

V
h m
a
 


Trong đó: 
          V
đ
: Thể tích tự do của đệm V
đ
= 0,76 (m
3
/m
3
) 
          a: hệ số phụ thuộc vào dạng đệm. Đệm vòng a= 0,123. 
Re
y 
: chuẩn số Reynold cho pha hơi. 
Pr
y 
: chuẩn số Prandt cho pha hơi. 
Ψ: Hệ số thấm ướt của đệm 
Ta có: 
4. .
Re
.
y y
y

d y
 
 

 
Trong đó: 
y

: vận tốc khí đi trong tháp (m/s) 
 
0,7( / )
y ytb
m s
 
 
 
y

: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí trong tháp (kg/m
3
) 
 
3
5,96( / )
y ytb
kg m
 
 
 
d


: bề mặt riêng của đệm, 
d

=165 (m
2
/m
3
) 
y

:độ nhớt trung bình của pha khí, (Ns/m
2
) 
5
0,4. .
0,4 0,70 5,96
Re 568,2
. 165 1,78.10
Pr
.
y y
y
d y
y
y
y y
D
 
 




 
  


 
Trong đó: 
y

: độ nhớt hỗn hợp khí, (Ns/m
2
) 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 17 ~

y

: khối lượng riêng trung bình của pha khí, (kg/m
3
) 
D
y  
: hệ số khuếch tán của pha khí, m
2
/s 
2
2 2
7 1,5

2
1/3 1/3 2
4,3.10 . 1 1
. , /
( )
y SO kk
SO kk SO kk
T
D D m s
P u u M M


 
  
 
 

 
                          
T  : nhiệt độ K, T = 273 + 30 = 303K 
P = 5 atm =5,163 at 
kkSO
MM ,
2
: khối lượng mol của SO
2
, không khí (kg/kmol) 
kkSO
uu ,
2

: thể tích mol của SO
2
, không khí (cm
3
/mol) 
 
Tra bảng VIII.2 – II (tr 127). 
  =>  
2
3
44,8( / )
SO
u cm mol
 
     u
kk
 = 29,9(cm
3
/mol) 
2
4 1,5
6 2
1/3 1/3 2
0,0043.10 303 1 1
2,22.10 ( / )
5,163 (44,8 29,9 ) 64 29
SO kk
D m s





    
 
 
=>
5
6
1,78.10
Pr 1,345
. 5,96 2,22.10
y
y
y y
D




  

 
Tính ψ. 
 Ψ: phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tưới thực tế lên tiết diện ngang của tháp 
và mật độ tưới thích hợp. 
Ta có: 
.
.
6374,33
244,5

26,07
t t
t h
U
U
 
 > 1 
⇒  = 1 
⇒
0,25 2/3 0,25 2/3
1
0,76
Re .Pr .568, 2 .1,345 0, 223
. . 0,123.1.165
d
y y
d
V
h
a
 
  
m 
* Tính h
2
chiều cao của một đơn vị chuyển khối trong pha lỏng 
 
1/3
2
0,25 0,5

2
2
256. .Re .Pr ( )
x
x x
x
h m


 

 
 
                                            
Trong đó: 
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 18 ~
 
x

: độ nhớt trung bình của pha lỏng, Ns/m
2
  
x

: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng,kg/m
3 
Ta có: 
4
0,04.

0,04.276155,6437
Re 29,63
. . 3600.0,785.165.7,996.10
x
x
t d x
G
F
 

  
 
Với: 
         
d

  : bề mặt riêng của đệm (m
2
/m
3
), 
d

= 165(m
2
/m
3
) 
G
x

: lưu lượng trung bình của pha lỏng, G
x
=276155,6437/3600 (kg/s). 
F
t
: Diện tích mặt cắt tháp. F
t
 = 0,785,m
2
. 
         
x

: độ nhớt trung bình của pha lỏng = 7,996.10
-4
 Ns/m2 
 
Pr
.
x
x
x xtb
D



 
Trong đó: 
 
xtb


 : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, kg/m
3
 
D
x   
 : hệ số khuếch tán trong pha lỏng, m
2
/s 
)/(
).(.
11
10
2
23/13/1
6
20
222
22
sm
uuAB
MM
D
OHSOOH
OHSO
x






                                            
Trong đó: 
20
x
D
: hệ số khuếch tán của dung dịch lỏng ở 20
0
C (m
2
/s)   
OHSO
MM
22
,
: khối lượng mol của SO
2
, H
2
O (kg/kmol) 
 
2
SO
M
= 64 (kg/kmol) 
 
OH
M
2
= 18 (kg/kmol) 

A, B: hệ số liên hợp 
Với các chất khí tan trong nước A = 1. 
Với dung môi là nước B = 4,7. 
Đồ án các quá trình cơ bản trong công nghệ môi trường –kysumoitruong.vn 
~ 19 ~

OH
2

: độ nhớt của nước ở 20
0
C, 
OH
2

= 1cp = 10
-3
 Ns/s. 
OHSO
uu
22
,
: thể tích mol của SO
2
, H
2
O (cm
3
/mol) 
  

2
SO
u
= 44,8 (cm
3
/mol) 
  
OH
u
2
= 18,9 (cm
3
/mol) 
9
23/13/1
6
20
10.469,1
)9,188,44(17,4
18
1
64
1
10







x
D
(m
2
/s) 
 
t
x
D
 = 
20
x
D
[1 + b(t - 20)]  (m
2
/s) 
Trong đó: 
3
2
.2,0


OH
b 
 
 
OH
2

: độ nhớt của nước ở 20

0
C, 
OH
2

= 1cp = 10
-3
 Ns/s.  
 

: khối lượng riêng của nước ở 20
0
C. 
Tra bảng I.5  => 

 = 998,23 (kg/m
3
) 
      => 
02,0
23,998
1.2,0
3
b
 
      
 
30 9 9
4
9

1,469.10 1 0,02.(30 20) 1,763.10
7,988.10
Pr 454,45
997 1,763.10
x
x
D
 


     
  

 
⇒
 
2/3
4
0,25 0,5
2
7,988.10
256. 29,63. .454,45 1,1( )
997
h m

 
 
 
 
 

*Tính m hệ số góc của đường cân bằng
Dựa vào bảng số liệu => 
m
= 9,83 
 
⇒
Chiều cao của một đơn vị chuyển khối
h
dv
 = 0,223+ 
9,83.11766, 487
276155,6437
.1,1 =0,27  m 
   
                                                                                                       Phạm Kim Ngọc - KTMT K52 
~ 20 ~
 
*Tính số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ trong pha khí
 
d
Y
y
cb
Yc
dY
m
Y Y




            
Y  : thành phần làm việc của hơi. 
Y
cb 
: thành phần mol cân bằng của hơi. 
Ta xác định số đơn vị chuyển khối theo phương pháp tích phân đồ thị. Việc tính 
tích phân đó có thể dựa voà việc vận dụng đồ thị 
cb
YY 
1
 trong hệ toạ độ 
cb
YY 
1
- 
Y. Giá trị của tích phân bằn diện tích hình thang cong giới hạn bởi đồ thị 
cb
YY 
1
 
và đường Y
d
 = 0,03093 (kmol SO
2
/kmol không khí)  
      Y
c
 = 6,186.10
-3 
(kmol SO

2
/kmol không khí) 

Bảng số liệu cho đồ thị tích phân
Y  Ycb  1/(Y-Ycb)  Si 
0.006186  0  161.6553508   
0.007926  0.001919093  166.4750201  0.285473423 
0.009666  0.003844794  171.7857029  0.294286829 
0.011406  0.005777137 
177.6557791  0.304014089 
0.013146  0.007716158  184.1674056  0.314786171 
0.014886  0.009661889  191.4201415  0.326761166 
0.016626  0.011614368  199.5357837  0.340131655 
0.018366  0.013573627  208.664911  0.355134604 
0.020106  0.015539704  218.995887  0.372064894 
0.021846  0.017512634  230.7674693  0.39129412 
0.023586  0.019492451 
244.2868323  0.413297242 
0.025326  0.021479194  259.9559227  0.438691197