به نام خدا
Gas Absorption Unit
برج پرشده، در يك جريان غيرهمسو، دوجريان را قادرمي سازدتا اجزاي شيميائي را از يك فاز به فاز ديگر انتقال دهند. مي توان آنرا تقريباً ذر همة كارخانجات شيميائي يافت. فرايند ممكن است جذب گاز، تقطير، استخراج حلال يا واكنش شيميائي باشد. علم درموردمشخصه هاي هر دو جريان وانتقال جرم در اينگونه از برجها براي اپراتورها وطراحان دستگاه، مورد نياز مي باشد.
اين دستگاه درحال حاضر براي رسيدن به اهداف زيرمورداستفاه قرار مي گيرد:
1- افت فشار ستون خشك
2- فشار هواي خارج شده از جريان آب
3- جذبCo
درآب
قسمت بعدي مقاله در رابطه با تشريح عملكرد آزمايشي مي باشد كه درآن مشخصات دستگاه از قبيل قطرستون ، جنس مادة پرشده ونقاط نمونه برداري، با توجه به اينكه مركز وبالاي برج تعيين كننده افت فشار ستون مي باشد، آورده شده است.
بخشهاي بعدي شامل دياگرام كلي دستگاه، روش انجام آزمايش، نتايج آزمايشگاهي و محاسبات بر پاية ستون خشك ومرطوب، همچنين آزمايشات انتقال جرم ستون جذب گاز كه شامل اندازه گيري جذب Co درآب در طول برج مي باشد. كه درنتيجه آن مي توانيم به موارد زيردست يابيم :
1- آناليز جريان ورودي وخروجي گاز
2- آناليز جريان ورودي وخروجي مايع
در قسمت آناليز Co حل شده درآب نكات قابل توجهي در اين مقاله آورده شده است كه بعضي از اين نكات درزيرآورده شده است :
1- ميزان يونهاي فلزي آب مورد استفاده نبايد بيشتر از 
باشد.
2- محدودة pH مي بايد بين 
باشد.
3- محاسبات بر اساس ميزان Co آزاد در نمونه آب كه از فرمول زير حاصل ميشود، انجام گردد.
4- اگر غلظت Co از 
بيشتر شود امكان مكيدن مايع در داخل سيلندر بوجود مي آيدكه باعث خرابي آزمايش واز بين رفتن زمان صحيح مي شود.
شرح آزمايش
قسمت اول ) بررسي هيدروليكي برج آكنده در حالت خشك و تر ( با جريان مايع ) :
اين قسمت آزمايش را در پنج مرحله انجام مي دهيم ، به اين ترتيب كه ارتفاع روتامتر مربوط به آب را بر روي اعداد 
و 
تنظيم كرده و در هر مرحله اختلاف ارتفاع مانومترهاي بالا و پايين برج را در پنج دبي مختلف براي هوا ( 
) يادداشت مي كنيم .
نتايج حاصل را به صورت منحني 
بر حسب 
رسم كرده و مورد بررسي قرار مي دهيم .
قسمت دوم ) جذب فيزيكي گاز 
از هوا توسط آب :
در اين قسمت دبي آب ، هوا و بر روي مقاديري معلوم تنظيم كرده و منتظر مي مانيم تا دستگاه به حالت 
برسد .
= ارتفاع روتامتر براي آب
= ارتفاع روتامتر براي هوا
= ارتفاع روتامتر براي
سپس به كمك سرنگ نمونه گير از بالا ، وسط و پايين برج نمونة هوا گرفته و ميزان گاز موجود در آن را بوسيلة تغيير ارتفاع سود در حباب سود متصل بر روي دستگاه بدست مي آوريم .
در پايان 
نمونه از مايع خروجي از برج گرفته و توسط سود 
تيتر مي كنيم .
نتايج و محاسبات انجام شده
1 ) رسم منحني بر حسب :
= ارتفاع روتامتر هوا
= ارتفاع روتامتر آب
كلية نتايج محاسبات در جداول زير آمده است :
|
|
|
|
اختلاف مانومتريك بستر بالا
|
اختلاف مانومتريك بستر پايين
|
Air flow rate
|
Water flow rate
|
|
0.0707
|
2.94
|
9.8
|
0.3
|
1.0
|
19.2330
|
L=0
|
|
0.098
|
8.82
|
8.82
|
0.9
|
0.9
|
36.6544
|
|
0.1197
|
14.7
|
6.86
|
1.5
|
0.7
|
53.4517
|
|
0.1143
|
15.68
|
4.9
|
1.6
|
0.5
|
69.8561
|
|
0.2341
|
37.24
|
4.9
|
3.8
|
0.5
|
85.9744
|
|
|
|
|
اختلاف مانومتريك بستر بالا
|
اختلاف مانومتريك بستر پايين
|
Air flow rate
|
Water flow rate
|
|
0.1143
|
10.78
|
9.8
|
1.1
|
1.0
|
19.2330
|
L=0.3957
|
|
0.1088
|
13.72
|
5.88
|
1.4
|
0.6
|
36.6544
|
|
0.098
|
15.68
|
1.96
|
1.6
|
0.2
|
53.4517
|
|
0.1851
|
26.46
|
6.86
|
2.7
|
0.7
|
69.8561
|
|
0.3865
|
54.88
|
14.7
|
5.6
|
1.5
|
85.9744
|
|
|
|
|
اختلاف مانومتريك بستر بالا
|
اختلاف مانومتريك بستر پايين
|
Air flow rate
|
Water flow rate
|
|
0.1361
|
13.72
|
10.78
|
1.4
|
1.1
|
19.2330
|
L=1.2446
|
|
0.1252
|
11.76
|
10.78
|
1.2
|
1.1
|
36.6544
|
|
0.0707
|
6.86
|
5.88
|
0.7
|
0.6
|
53.4517
|
|
0.2068
|
27.44
|
9.8
|
2.8
|
1.0
|
69.8561
|
|
0.6043
|
87.22
|
21.56
|
8.9
|
2.2
|
85.9744
|
|
|
|
|
اختلاف مانومتريك بستر بالا
|
اختلاف مانومتريك بستر پايين
|
Air flow rate
|
Water flow rate
|
|
0.147
|
14.7
|
11.76
|
1.5
|
1.2
|
19.2330
|
L=2.2097
|
|
0.098
|
8.82
|
8.82
|
0.9
|
0.9
|
36.6544
|
|
0.0816
|
7.84
|
6.86
|
0.8
|
0.7
|
53.4517
|
|
0.2885
|
27.44
|
24.5
|
2.8
|
2.5
|
69.8561
|
|
0.9146
|
105.84
|
58.8
|
10.8
|
6
|
85.9744
|
|
|
|
|
اختلاف مانومتريك بستر بالا
|
اختلاف مانومتريك بستر پايين
|
Air flow rate
|
Water flow rate
|
|
0.147
|
16.66
|
9.8
|
1.7
|
1.0
|
19.2330
|
L=3.2114
|
|
0.2123
|
23.52
|
14.7
|
2.4
|
1.2
|
36.6544
|
|
0.3974
|
37.24
|
34.3
|
3.8
|
3.5
|
53.4517
|
|
0.8874
|
70.56
|
89.18
|
7.2
|
9.1
|
69.8561
|
|
----
|
----
|
----
|
----
|
----
|
85.9744
|
نمودار به صورت زير بدست خواهد آمد :
همانطور كه در نمودار مشاهده مي شود ، با افزايش دبي گاز افت فشار در ارتفاع بستر برجهاي پر شده افزايش مي يابد . نكتة قابل توجه اينست كه اين افزايش افت در دبي هاي پايين مايع كمتر مي باشد و اين بدان معني است كه دبي مايع اثر بيشتري بر روي افت فشار دارد.
2 ) محاسبة تعداد واحد هاي كلي انتقال در برج :
2-1 ) محاسبة غلظت Co در گاز ، در مقاطع مختلف برج
|
پايين برج
|
وسط برج
|
بالاي برج
|
مقاطع
|
|
11.0
|
10.0
|
8.0
|
اختلاف ارتفاع سود
|
|
0.11
|
0.10
|
0.08
|
جزء مولي 
|
مولي كافيست تغييرات ارتفاع سود را بر عدد 
تقسيم كنيم تا جزء با توجه به اينكه حجم نمونه گيري شده در هر مقطع 
مي باشد ، لذا براي محاسبة جزء مولي حاصل شود.
2-2 ) محاسبة غلظت CO در آب خروجي از برج
دانسيتة محلول را 
فرض مي كنيم ( محلول رقيق است ) :
2-3 ) محاسبة تعداد واحد هاي كلي انتقال در برج
با توجه به رقيق بودن محلول از قانون هنري استفاده مي كنيم :
به دليل نبودن اطلاعات در فشار 
از ثابت هنري در فشار 
استفاده مي كنيم :
حال با توجه به اطلاعات بدست آمده منحني تعادل و خط كار را رسم مي كنيم :
فرض :
قسمت عمدة مقاومت انتقال جرم در فاز گاز باشد :
نتايج زير از منحني قابل محاسبه است :
|
1/ y-y
|
y
|
y
|
Y
|
Y
|
X
|
|
12.5156
|
0
|
0.0799
|
0
|
0.0869
|
0
|
|
12.2850
|
0.00369
|
0.08509
|
0.00371
|
0.09301
|
5.76*10
|
|
12.0793
|
0.007504
|
0.09019
|
0.00746
|
0.09913
|
1.15*10
|
|
11.8868
|
0.01109
|
0.09522
|
0.01122
|
0.10524
|
1.73*10
|
|
11.7068
|
0.01478
|
0.1002
|
0.01501
|
0.11136
|
2.30*10
|
|
11.5486
|
0.01853
|
0.10512
|
0.01888
|
0.11747
|
2.88*10
|
|
11.3765
|
0.0221
|
0.1100
|
0.0226
|
0.1236
|
3.45*10
|
روش اول )
با استفاده از روش سيمپسون جواب انتگرال فوق به صورت زير محاسبه مي شود
روش دوم )
چون منحني تعادل بر حسب اجزاء مولي بين دو حد 
خطي مي باشد، داريم
در مورد محلولهاي رقيق ، منحني عامل را نيز مي توان يك خط راست در نظر گرفت :
بنابراين نيروي محركة 
بر حسب 
خطي خواهد شد :
كه 
مقادير ثابت هستند ، با استفاده از معادلة ( 1 ) ضريب كلي انتقال جرم ( در محلولهاي رقيق ) بدست مي آيد :
بعلت در دسترس نبودن ضريب انتقال جرم جابجايي براي فاز گاز از محاسبة ارتفاع واحد انتقال صرفنظر مي كنيم.
