Гидродинамика и массообмен в каналах плоскокамерных мембранных аппаратов

• Автор: Кузнецова, Ирина Константиновна
• Шифр специальности: 05.17.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.
1.1. Обзор конструкций плоскокамерных мембранных аппаратов
1.2. Влияние внешних факторов на массоотдачу в каналах 21 мембранных аппаратов.
1.3. Способы расчета массообмена при мембранном разделении
1.3.1. Математическое моделирование массоотдачи в ламинарном 29 режиме.
1.3.2. Расчет массоотдачи с помощью критериальных уравнений
1.4. Экспериментальные методы исследования массоотдачи
1.5. Выводы из литературного обзора и постановка задачи
исследования
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. Продольная и поперечная составляющие скорости и профиль
давления в ламинарном режиме при переменном отборе
2.2. Распределение концентраций по высоте и длине плоского
канала
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
3.1. Экспериментальные установки
3.2. Методика определения предельной плотности тока
3.3. Характеристики мембранных каналов и сепарационных
устройств
3.4. Расчет коэффициентов массоотдачи
Глава 4.ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 4Л. Оценка адекватности численных решений уравнения
конвективной диффузии
4.2. Гидродинамика и массоотдача в полых каналах
плоскокамерного мембранного аппарата
4.3 Сравнение различных сепарационных устройств
Глава 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ.
Диафильтрация раствора глобулина на установке с
плоскокамерными мембранными аппаратами.
5.1. Описание процесса получения %- глобулина
5.2. Выбор оборудования и мембран для диафильтрации
5.3 Расчет поверхности разделения
5.4. Результаты диафильтрации раствора- глобулина
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 100'
ПРИЛОЖЕНИЯ.

ОБОЗНАЧЕНИЯ
./„ - удельная производительность мембраны [м3/(м2 -с)];
р - вязкость раствора (Па-с); р - давление в канале (Па);
/0- порозность (б/р);
Г - радиус пор (м);
Я - толщина мембраны (м);
Ьр — коэффициент гидравлической проницаемости (м3/(м2 с ГІа);
Р3 - коэффициент проницаемости растворенного вещества;
СТ- коэффициент отражения (б/р);
71 - осмотическое давление (Па);
С - концентрация (кмоль/м3);
О - коэффициент диффузии (м2/с); д - толщина диффузионного слоя (м);
/3 - коэффициент массоотдачи (м/с);
С =с/с 0 — концентрация (б/р);
Ых, Щ- продольная и поперечная компоненты скорости (м/с);
X, у - продольная и поперечная координаты (м); р - плотность раствора (кг/м3);
Х,У- безразмерные координаты: X — X / Н, У = у / Н к и Ь - высота и длина канала (м);
11х, Их - продольная и средняя продольная компонента скорости (б/р); и у их/ и0,1УХ Ну/ и о у

Данный метод имеет высокую разрешающую способность, позволяет визуально наблюдать за концентрационным полем и изучать поле концентраций, не нарушая его структуру. К ограничениям интероферометрического метода следует отнести необходимость использования оптически прозрачных сред, являющимися истинными бинарными или псевдобинарными растворами, невозможность исследования каналов сложной геометрической формы. Использование данного метода для баромембранных процессов, проводимых в проточных системах, сильно осложнено наличием диффузионных слоев и большими оптическими градиентами них, вызывающими сильные отклонения световых лучей [81].
Одним из известных методов определения коэффициентов массоотдачи является электродиффузионный метод [45,83,84], основанный на кинетике электрохимической реакции восстановления феррицианида калия на никелевом электроде в присутствии 0,5 Н КОН - индифферентного фонового электролита:
/Ге(С7Я)6]'3 + ё [ЩСЫ)
Скорость массообмена данной электрохимической реакции лимитируется переносом ИОНОВ [Ре(СЫ)б ]’3 через диффузионный пограничный слой, который формируется даже при очень высоких скоростях жидкости над электродом. Концентрация ионов [Ре(СЗЧ)б ]'3 вблизи электрода зависит от его потенциала и при увеличении приложенной разности потенциалов стремится к нулю. Тогда плотность тока достигает наибольшего значения, т.н. предельного тока:
пред
В с г Г

е (1 - и,)
(27)