Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе "тонкодисперсное твердое тело - жидкость"

• Автор: Алиев, Мурад Ризванович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 323 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Особенности процессов сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе тои

кодисперсная твердая фаза жидкость.

1.1. Процессы и аппараты для экстрагирования и сорбции компонентов из жидкостей

и пульпообразных продуктов

1.2. Закономерности течения жидкостей и дисперсных сред в каналах с проницаемыми стенками.
1.3. Основные свойства течения и фильтрации промышленных жидких и пульпообразных продуктов объектов исследований

1.4. Закономерности фильтрования суспензий

1.5. Основные закономерности процессов массопередачи.

1.6. Цели и задачи исследований.
2. Фазоселективные процессы и аппараты сорбции адсорбции, ионообмена, экстрагирова
ния и тепловой обработки компонентов пульпообразиых и жидких продуктов
2.1. Процесс сорбции компонента из жидкого продукта в модуле реактор противоточный конвективномассообмениый аппарат.
2.2. Процесс сорбции компонента из жидкого продукта в линии реактор противоточный конвективпомассообменныЙ аппарат.
2.3. Процесс экстрагирования компонента в системе твердое теложидкость в модуле реактор противоточный конвективномассообменный аппарат
2.4. Процесс фазоселективной тепловой обработки пульпообразного продукта в мо
дуле реактор противоточный конвективномассообменный аппарат
2.4.1. Модуль реактор противоточный конвективномассообменный аппарат для селективной тепловой обработки сплошной фазы суспензии
2.4.2. Модуль реактор противоточный конвективномассообменный аппарат для селективной тепловой обработки твердой фазы суспензии.
2.5. Разработка протнвоточного конвективномассотеплообменного аппарата.
3. Исследования гидравлики течения жидкостей и дисперсных сред в одиночных и смеж
ных каналах с проницаемыми стенками.
3.1. Исследование закономерностей течения жидкостей и дисперсных сред в каналах
с проницаемыми стенками
3.2. Исследование закономерностей течения жидкостей и дисперсных сред в смежных каналах с проницаемыми стенками. Прямоток. Противоток
3.2.1. Течение в двух смежных каналах с проницаемыми стенками
3.2.2. Течение в системе трех смежных каналов с проницаемыми стенками
4. Исследования массотеплообмена в прогивоточном конвективномассотеплообменном
аппарате.
4.1. Математическое описание гидравлики и конвективного массообмсна потоков в двухканальной системе смежных каналов, разделенных проницаемой перегородкой.
4.2. Математическое описание конвективного массообмсна потоков в трехканальной системе смежных каналов, разделенных проницаемыми перегородками.
4.3. Численная реализация математической модели
4.4. Проведение численных экспериментов.
4.5. Экспериментальные исследования конвективного массообмсна в прогивоточном конвективномассообменном аппарате и идентификация математической модели
4.6 Исследование массообмена в КМОА на основе уравнений конвективного массопереноса с известным коэффициентом массопередачи.
4.7. Методика расчета противоточного конвективномассообменного аппарата
4.8. Пример расчета опытнопромышленного противоточного конвективномассообменного аппарата
5. Исследования конвективного массообмсна в КМТОА с учетом массообмена между
сплошной и дисперсной фазами потоков
5.1. Двухканальный противоточный конвективномассообменный аппарат
5.2. Исследование массообмена в КМОА на основе уравнений конвективного массопереноса с известным коэффициентом массопередачи с учетом межфазной массоотдачи.
5.3. Исследование массообмена в КМОА в случае быстрой межфазной массоотдачи.
6. Исследования массообмена в фазоселективных процессах сорбции в модулях реактор
конвективномассотеплообменный аппарат.
6.1. Динамика сорбции в модуле реактор коивективномассообмснный аппарат
6.2. Исследование непрерывной сорбционной обработки жидкости или суспензии в линии реактор конвективномассообменный аппарат.
7. Исследования массообмена в фазоселективных процессах экстрагирования в линии ре
актор конвективномассообменный аппарат
8. Исследования теплообмена в фазоселективных процессах тепловой обработки в модулях
реактор конвективномассообменный аппарат.
8.1. Исследование фазоселектнвного нагрева сплошной фазы суспензии в модуле реактор конвектнвномассообменный аппарат.
8.2. Исследование фазоселективного нагрева дисперсной фазы суспензии в модуле реактор коивективномассообменный аппарат.
9. Внедрение, промышленные испытания и практические расчеты
9.1. Сорбционная обработка виноматериалов в модуле реактор конвективномассообменный аппарат
9.2. Сорбционная обработка пива в модуле реактор конвективиомассообменныЙ аппарат
9.3. Извлечение виннокислых соединений из винной барды
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В частности, для нагрева охлаждения таких дисперсных сред, как биосуспснзии, обычно используются сложные аппараты нагреватели с очищаемой поверхностью теплообмена. В современных технологиях, однако, целесообразна раздельная обработка фаз дисперсного потока при оптимальных для каждой из них условиях. Как известно, технологическая схема такой обработки включает минимум четыре операции разделение фаз дисперсного потока, нагрев одной из фаз, в данном случае, сплошной жидкой фазы, транспортировка твердой фазы и смешение ее с нагретой жидкой фазой. Очевидна громоздкость и неэффективность такой схемы. В этой связи является актуальной разработка способов и аппаратуры для малооперационных процессов фазосслсктивиой раздельной тепловой обработки дисперсий. Закономерности течения жидкостей и дисперсных сред в каналах с проницаемыми стенками. Гидравлика течений жидкостей в каналах с проницаемыми стенками является одной из важнейших задач в ряду гидромеханических процессов пищевой и химической технологии . V з vVV. Радиальная составляющая скорости на границе определяется через разность давлений на внутренней и наружной сторонах пористой стенки канала. Точное аналитическое решение систем уравнений 1. Например, в получены в замкнутой форме точные решения уравнений ламинарного пограничного слоя для стационарных течений, индуцированных движением непрерывной твердой проницаемой поверхности с постоянной скоростью. Известны решения, полученные приближенными аналитическими и численными методами для ламинарного и турбулентного течения потоков с вдувом и отсосом . Приближенные аналитические методы, как правило, применяются для ламинарных потоков с равномерным по длине оттоком притоком и основываются на методе малого параметра уи 1 при заданном виде профиля осевой скорости , . Имеются также асимптотические решения для сильного вдува . Численные расчеты ламинарных потоков проводят но уравнениям Навье Стокса или пограничного слоя , а турбулентных с использованием одной из моделей турбулентности . Навье Стокса или пограничного слоя, важны при анализе общих закономерностей течения жидкости с учетом поперечной скорости потока. Однако их использование для многообразных конкретных задач и различных практических приложений весьма проблематично. В гидравлике развиваются упрощенные подходы к решению задач, основанные на одномерном уравнении движения жидкости 0. Одномерное уравнение движения оперирует с усредненными по поперечному сечению скоростями мх и давлениями рх. Поперечная скорость V в потоке нс рассматривается, а учитывается лишь на проницаемых стенках. Следствие отказа от поиска профиля осевых скоростей является общая для гидравлики проблема определения силы трения, которая не можем быть найдена из решения одномерного уравнения движения, а наряду с граничными условиями и геометрическими характеристиками системы должна дополнять уравнение движения. Наиболее ранние решения на основе уравнения движения связаны с преобразованием уравнения Бернулли. Для учета профиля осевых скоростей вводится корректив кинетической энергии потока коэффициент потока кинетической энергии. Кроме того, уравнение дополняется выражением для потерь удельной энергии и уравнением, связывающим скорость поперечного потока с перепадом давлений на проницаемой стенке 1. Однако при решении задач расчета распределения потока вдоль проницаемого канала использование уравнения Бернулли теоретически представляется не вполне оправданным, так как интеграл Бернулли имеет смысл закона сохранения энергии и строго справедлив только для изолированных систем, не обменивающихся массой с другими системами. Учет углов оттока и притока жидкости в коллекторах породил серию работ при выводе уравнения движения с отбором, основанных на исследованиях И. В. Мещерского. Закономерности, полученные И. В. Мещерским для твердых тел, были использованы рядом авторов 2 для вывода уравнения движения жидкости с переменной массой. Однако, движение жидкой частицы в потоке радикально отличается от посту нательного движения изолированной твердой частицы, и допущения И. В. Мещерского о твердой частице в потоке жидкости не выполняются.