Моделирование процесса массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях самопроизвольной межфазной конвекции

• Автор: Степанов, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 180 с. : ил.

1.1. Условия ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕЖФАЗНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ.

1.2 Массообмен в условиях СМК

1.3. Экспериментальные методы обнаружения и исследования СМК.

1.4. Существующие математические модели и их применимость для описания процесса массопередачи в условиях СМК.
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ С БЫСТРОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ СМК ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ФАЗ

2.1.1. Выбор объектов исследования.

2.1.2 Методика проведения эксперимента на плоской границе раздела фаз

2.1.3. Методика обработки экспериментальных данных и обнаружения СМК при массопередаче с химической реакцией через плоскую границу раздела фаз.

2.1.4. Выбор определяющих параметров массопередачи с химической реакцией.

в условиях СМК.

2.2. Моделирование процесса экстракции с быстрой химической реакцией в

УСЛОВИЯХ СМК ЧЕРЕЗ ПЛОСКУЮ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ФАЗ.
2.2.1. Разработка математической модели и определение эмпирического коэффициента в
2.2.2. Расчет процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК при изменении физикохимических параметров системы
2.3. Выводы
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ С БЫСТРОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ СМК ЧЕРЕЗ СФЕРИЧЕСКУЮ ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ФАЗ
3.1. Экспериментальная и методическая часть.
3.1.1. Выбор объектов исследования.
3.1.2.Методика проведения эксперимента на сферической границе раздела фаз
3.1.3. Методика обработки экспериментальных данных и обнаружения СМК при
массопередаче с химической реакцией через сферическую границу раздела фаз
3.1.4. Выбор области протекания процессов в условиях СМК. Высоты колонны и
ВРЕМЕНИ кдплеобразования.
3.2. Моделирование процесса экстракции с быстрой химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз
3.2.1. Разработка математической модели и определение эмпирического коэффициента в
3.2.2. Расчет процесса массопередачи с химической реакцией в условиях СМК через сферическую границу раздела фаз при изменении физикохимических параметров
системы
3.3. Выводы.
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА МАССОПЕРЕДАЧИ С БЫСТРОЙ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ СМК В КОЛОННЫХ ЭКСТРАКТОРАХ .
4.1. Закономерности массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне.
4.1.1. Методика исследования массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне
4.1.2. Методика обработки эксперимента по изучению массопередачи с быстрой
химической реакцией в условиях СМК в распылительной колонне.
4.2. Закономерности массопередачи с быстрой химической реакцией в условиях СМК В ТАРЕЛЬЧАТОЙ КОЛОННЕ.
4.2.1. Методика исследования массопередачи с быстрой химической реакцией в УСЛОВИЯХ СМК В ТАРЕЛЬЧАТОЙ КОЛОННЕ.
4.2.2. Методика обработки эксперимента по изучению массопередачи с быстрой химической реакцией в режиме межфазноЙ нестабильности в тарельчатой колонне
4.3. Постановка задачи и вывод модели для тарельчатой колонны.
4.4. Постановка задачи и вывод модели для распылительной колонны.
4.5. Исследование влияния физикохимических параметров экстракционной системы и гидродинамической обстановки на кинетику массопередачи с быстрой химической реакцией в УСЛОВИЯХ СМК ПРИ стесненном движении группы капель
4.6. Выводы
ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ МАССОПЕРЕДАЧИ ПРИ ОЧИСТКЕ ТЕХНИЧЕСКОГО 2,4ДИХЛОРФЕНОЛА В ТАРЕЛЬЧАТОЙ КОЛОННЕ НА ОСНОВЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРОИЗВОДЗСТВА АМИННОЙ СОЛИ
2,4 ДИХЛОРФЕНОКСИУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ
5.1. Экстракция 2,6 ди и 2,4,6 трихлорфенолов из ПХЭ раствора хлофенолв в тарельчатой колонне
5.2. X образная струенаправленая насадка
5.3. Исходные данные и моделирование процесса экстракции.
ВЫВОДЫ.ОШИБКА ЗАКЛАДКА II ОПРЕДЕЛЕНА.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Был также получен вывод о том, что теплопсрснос из капли менее устойчив, чем теплопсренос в каплю, что подтверждается экспериментальными результатами. Из приведенного выше обзора работ становится ясно, что предсказание условий возникновения межфазной неустойчивости является весьма сложным делом даже в случае сильно упрощенных модельных систем, поскольку критическое число Марангони, характеризующее неустойчивость, является функцией многих параметров. Усложнение геометрии систем и влияние дополнительных физических факторов усложняет задачу. В условиях же гидродинамических течений и процессов массопереноса, имеющих место в реальных аппаратах химической технологии, теоретическое предсказание возникновения межфазной неустойчивости становится чрезвычайно сложным. Поэтому рядом авторов были предложены эмпирические оценки и корреляции. Ь ЯТ1 бобС имеющей размерность длины. При Ь 6 сильная адсорбция межфазная неустойчивость будет подавляться. В работе Островского ,, предлагается следующий критерий возникновения спонтанной межфазной конвекции межфазная конвекция возникает, если отношение удельной энергии массопереноса М КТ1 С2С1КР к удельной поверхностной энергии Н оБо превышает единицу МН 1. Здесь С, Сг концентрации в фазах, Кр константа фазового равновесия, Бо площадь поверхности, занимаемая одним гмолем переносимого вещества в мономолекулярном слое. Несмотря на значительный экспериментальный материал, представленный в работах ,, и подтверждающий справедливость такого критерия, он остается не вполне ясным с физической точки зрения, поскольку в нем, никак не фигурирует величина межфазной активности переносимого вещества, которая, как известно, и приводит к межфазной неустойчивости. В работе Ермакова из экспериментальных данных по массопсреносу в условиях спонтанной межфазной конвекции в диффузионной ячейке с перемешиванием были вычислены критические значения чисел Марангони для различных экстракционных систем. В экспериментально исследованы условия возникновения межфазной неустойчивости в тонких пленках жидкости в процессах ректификации и дистилляции. Автор предлагает характеризовать устойчивость системы величиной 1к АорО имеющей размерность обратной длины. Да разность межфазного натяжения в ходе процесса и в состоянии равновесия, ц, О динамическая вязкость и коэффициент диффузии. На основе проведенных экспериментальных исследований в делается вывод, что если 1 1 , то в системе появляется слабая межфазная неустойчивость, а если знак неравенства меняется на обратный, то сильная величины, входящие в выражение, измеряются в системе СИ. Автором показано, что для большинства, стандартных дистилляционных систем 1 1К , так что влияние межфазных эффектов невелико. Отметим в заключение, что число экспериментальных исследований условий возникновения межфазной неустойчивости весьма невелико и в этой области предстоит еще большая деятельность. К основным физикохимическим факторам, определяющим возникновение межфазной неустойчивости и интенсивность самопроизвольной конвекции, относят вязкости и молекулярную диффузию во взаимодействующих фазах, межфазное натяжение системы, концентрационный уровень и поверхностную активность переносимого вещества. Их влияние хорошо изучено в работах как на плоской границе раздела фаз, так и на сферической для случая массоперсдачи без химической реакции . Среди внешних факторов химических, гидромеханических, электрических, также влияющих на условия возникновения и интенсивность самопроизвольной межфазной конвекции, особое место занимает химическая реакция. Рукенштсйн и Бербенте основываясь на ряде проведенных исследований пришли к выводу, что химические реакции, как объемные, так и поверхностные, очень часто являются источником возникновения межфазной неустойчивости . Соренсен и др. Рукенштейна и Бербенте , сделанный в работе , что химическая реакция даже при малых значениях константы скорости реакции существенно изменяет условия наступления неустойчивости. Реакция может дестабилизировать первоначально устойчивую систему и сделать возможным возникновение неустойчивости в обоих направлениях массопсредачи.