Влияние основных физико-химических параметров экстракционных систем на процесс массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции через сферическую границу раздела фаз

• Автор: Лаврова, Лариса Юрьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 197 с. : ил

Введение.

1. Массообмен в условиях самопроизвольной межфазной конвекции СМК

1.1. Самопроизвольная межфазная конвекция.

1.2. Экспериментальные методы обнаружения и исследования СМК

1.3. Условия возникновения самопроизвольной межфазной конвекции.

1.4. Массопередача с химической реакцией в условиях СМК.

1.5. Перенос вещества в период образования капли. Концевые эффекты.

1.6. Выводы и постановка задач исследования.

2. Исследование закономерностей массопсредачи с быстрой химической реакцией

в условиях СМК

2.1. Методическая часть

2.1.1. Выбор объектов исследования.
2.1.2. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента
2.1.3. Методика обработки экспериментальных данных по изучению массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях
межфазной конвекции
2.1.3.1. Обработка экспериментальных данных при массопередаче
с быстрой химической реакцией в период образования капли в условиях СМК.
2.1.3.2. Обработка экспериментальных данных при переносе вещества с быстрой химической реакцией в период свободного
движения капли.
2.2. Экспериментальная часть
2.2.1. Обоснование диффузионной области протекания процесса.
Выбор высоты колонны и времени каплеобразования
2.2.2. Экстракционные системы и параметры при исследовании влияния величины межфазного натяжения.
2.2.3. Экстракционные системы и параметры при исследовании влияния поверхностной активности переносимого вещества
2.2.4. Экстракционные системы и параметры при исследовании влияния концентраций переносимого вещества и связующего реагента
2.2.5. Экстракционные системы и параметры при исследовании влияния вязкости отдающей и принимающей фаз.
2.3. Обнаружение и идентификация межфазной конвекции при массопередаче
с быстрой химической реакцией через сферическую границу раздела фаз
2.4. Выводы.
3. Исследование физикохимических параметров экстракционных систем на процесс массоперсдачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК
в период каплеобразования
3.1. Влияние межфазного натяжения системы на величину концевого эффекта .
3.2. Влияние поверхностной активности переносимого вещества на величину концевого эффекта
3.3. Влияние начальной концентрации переносимого вещества на величину концевого эффекта
3.4. Влияние концентрации связующего реагента на величину концевого эффекта
3.5. Влияние вязкости отдающей и принимающей фаз на величину
концевого эффекта
3.6. Влияние направления массопередачи из капли, в каплю на величину концевого эффекта
3.7. Выводы.
4. Исследование физикохимических параметров экстракционных систем
на процесс массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК в период свободного движения капли
4.1. Влияние межфазного натяжения системы на массопередачу с быстрой хими
ческой реакцией в условиях СМК в период свободного движения капли
4.2. Влияние поверхностной активности переносимого вещества на массопередачу с быстрой химической реакцией в условиях СМК в период свободного движения капли.
4.3. Влияние начальной концентрации переносимого компонента на параметры массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК
в период свободного движения капли
4.4. Влияние концентрации связующего реагента на параметры массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК в период свободного движения капли
4.5. Влияние вязкости отдающей и принимающей фаз на параметры массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК во время свободного движения капли III
4.6. Выводы
Моделирование процесса массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз.
5.1. Математическое описание процесса массопередачи в условиях СМК.
5.2. Моделирование процесса массопередачи в условиях СМК
через сферическую границ раздела фаз.
5.2.1. Расчет процесса массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в период каплеобразования
5.2.2. Расчет процесса массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в период свободного движения капли
5.3. Выводы
Исследование закономерностей массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в колонных экстракторах
6.1. Закономерности массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в распылительной колонне
6.1.1. Методика исследования массопередачи с быстрой химической реакцией
в режиме СМК в распылительной колонне.
6.1.2. Методика обработки эксперимента по изучению массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК
в распылительной колонне
6.1.3. Исследование массообмена с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в распылительной колонне.
6.2. Закономерности массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в тарельчатой колонне.
6.2.1. Методика исследования массопередачи с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в тарельчатой колонне
6.2.2. Методика обработки эксперимента по изучению массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК
в тарельчатой колонне
6.2.3. Исследование массообмена с быстрой химической реакцией
в условиях СМК в тарельчатой колонне
6.3. Интенсификация массообмена путем применения СМК при очистке тетрахлорэтилена от технического дихлорфенола.
6.3.1. Регенерация тетрахлорэтилена в процессе получения
очищенной 2,4 дихлорфеноксиуксусной кислоты.
6.3.2. Массопередача технического дихлорфенола через сферическую
границу раздела фаз
6.4. Выводы
Заключение.
Список литературы


Рядом исследователей , , , показано, что характер изменения коэффициента массопсрсдачи к в ходе процесса экстракции позволяет надежно определить наличие в системе СМК. При наличии СМК коэффициент массопередачи к значительно превышает коэффициент массопередачи в диффузионном режиме кд и понижается со временем к кд. В отсутствии межфазной нестабильности коэффициент массопередачи к имеет постоянное значение равное коэффициенту массопередачи в диффузионном режиме к кд диффузионноконвективный механизм. Существует и другой надежный кинетический способ обнаружения межфазной конвекции, который заключается в построении зависимости Г с, где скорость массопередачи, с движущая сила процесса. Отклонение от линейной зависимости свидетельствует о наличии СМК . Известен и ряд других графоаналитических способов обнаружения СМК, подробно описанных в работах . Кинетические методы надежны и, в отличие от визуальных и оптических, могут быть использованы при любой форме межфазной границы и различной интенсивности вынужденной конвекции. В ряде работ , , , доказано, что межфазную неустойчивость можно устранить введением в систему сильных поверхностноактивных веществ. Этот факт используется для обнаружения режимов массопередачи, он получил название метода сильных ПАВ. При этом сравнивают значения коэффициентов массопередачи, определенные в отсутствии ПАВ и при их наличии в системе. Если в отсутствии сильных ПАВ есть область где к кд, а при добавлении ПАВ она исчезает, т. ПАВ. В последнее время для обнаружения СМК используется тестмассопередача или трассерный метод, основанный на изучении кинетических закономерностей совместной массопередачи целевого компонента и трассера , . Возникновение межфазной нестабильности на границе раздела фаз двух несмешивающихся жидкостей обусловлено возникновением градиентов температур, концентраций, наличием приповерхностных электрических зарядов, напряженности электромагнитных полей. Градиенты этих величин вызывают градиенты межфазпого натяжения, что приводит к движению поверхностных слоев жидкости или возникновению так называемой СМК. В зависимости от природы возмущений, приводящих к межфазной неустойчивости, говорят о термокапиллярной, концентрационнокапиллярной и электрокапиллярной неустойчивостях. Для задач химической технологии наиболее актуальными являются исследования условий возникновения СМК под действием градиентов концентрации, поэтому концентрационнокапиллярной неустойчивости будет уделено в настоящем параграфе основное внимание. Работ, посвященных условиям возникновения того или иного вида межфазной неустойчивости, довольно много. Полное представление о состоянии исследований условий возникновения межфазной конвекции можно получить из обзоров 5, , , . Авторы этих работ выделяют работу Стернлинга и Скривена , как положившую начало теоретическому исследованию проблемы возникновения межфазной турбулентности. В работе исследована гидродинамическая устойчивость системы, состоящей из двух полубесконечных жидких фаз, с плоской границей раздела. Концентрация раствора принималась достаточно низкой, что позволило считать независимость физических свойств системы от концентрации. Градиент концентрации в обеих фазах принимался линейным, что подразумевало стационарный перенос вещества. На основании гидродинамических уравнений для двухмерного возмущения и уравнений конвективной диффузии Стернлингом и Скривсном получено дисперсионное уравнение, связывающее параметры, характеризующие эволюцию малых возмущений, и подробно исследованы различные частные случаи условие нейтральной устойчивости без осцилляций и осцилляционной устойчивости. Проведенный анализ устойчивости межфазной границы к малым возмущениям позволил авторам выделить факторы, имеющие первостепенное значение для появления межфазной нестабильности, и факторы, которые влияют лишь на ее интенсивность. К первым из них были отнесены направление массопередаш, знак поверхностной активности переносимого вещества, отношение коэффициентов молекулярной диффузии 0,, отношение кинематической вязкости в фазах у.