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

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



На правах рукописи


АЛИЕВ Мурад Ризванович


ПРОЦЕССЫ И ПРОТИВОТОЧНЫЕ КОНВЕКТИВНО-МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ ДЛЯ ФАЗОСЕЛЕКТИВНОЙ

СОРБЦИИ, ЭКСТРАГИРОВАНИЯ И Термический ОБРАБОТКИ В СИСТЕМЕ «ТОНКОДИСПЕРСНОЕ Жесткое ТЕЛО – ЖИДКОСТЬ»


Специальность 05.18.12 – Процессы и аппараты пищевых производств


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» степени

доктора технических наук


Краснодар – 2009

Работа выполнена в Дагестанском научно-исследовательском институте пищевой индустрии


^ Официальные оппоненты:

доктор технических наук, доктор Антипов Сергей Тихонович





доктор технических наук, доктор Дворецкий Станислав Иванович





доктор технических наук, доктор Данилин Серафим Владимирович


^ Ведущая организация: ГУ Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой индустрии РАСХН


Защита состоится 3 ноября 2009 г. на заседании диссертационного совета Д 212.100.03 при Кубанском муниципальном технологическом институте по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Столичная Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 2.


С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского муниципального технологического института.


Отзыв на реферат, заверенный печатью учреждения, просим направлять по адресу: 350072, Краснодар, ул. Столичная, 2, КубГТУ, Ученому секретарю.


Автореферат разослан «_____»_________________ 2009 г.


Ученый секретарь диссертационного

совета Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», кандидат технических наук М.В. Горячо

^ ОБЩАЯ Черта РАБОТЫ

Актуальность темы. В современных разработках производства пищевых товаров и напитков существенное место занимают процессы физической, хим, физико-химической и био обработок. От их эффективности зависят качество, товарный Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» вид, конкурентоспособность и остаточные количества вредных компонент в конечной продукции.

Процессы сорбции (адсорбционные, ионообменные), экстрагирования (десорбции) и термический обработки являются основой технологий обработки и стабилизации многих пищевых жидкостей, в том числе воды Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», сусла, соков, сиропов, вин, шампанского, коньяков, водок, пива, молока и других напитков для кондиционирования их состава, вкуса, цвета и запаха, придания им стойкости к коллоидным, кристаллическим и биологическим помутнениям Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», также для увеличения пищевой и экологической безопасности.

Технологические процессы в системе «твердое тело – жидкость» проводятся 2-мя основными методами: статическим, когда взаимодействие жестких частиц происходит сразу со всем объемом раствора; и динамическим, который осуществляется Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в колонке методом фильтрования начального раствора либо экстрагента через слой сорбента либо экстрагируемого материала.

Обширно применяемый на практике статический метод включает изготовление суспензии сорбентов (экстрагируемого материала), подачу ее в реактор, смешивание в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» реакторе, долгий отстой, декантацию с осадка, фильтрацию, удаление осадка и чистку реактора. Смешивание в реакторе проводят до заслуги сбалансированного рассредотачивания сорбируемого (извлекаемого) компонента меж водянистой и жесткой фазами. При кажущейся простоте статический метод Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» – многооперационный и малоинтенсивный. Для него свойственны: малая концентрация жесткой фазы объеме зоны контакта, низкая величина поверхности контакта фаз в единице объема, огромное расстояние меж частичками в объеме, большой внешнедиффузионный путь переноса компонента Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в воды меж частичками, также малая интенсивность и эффективность смешивания – малый удельный большой расход мощности на смешивание. Все это является предпосылкой низкой удельной большой производительности оборудования по сорбируемому (экстрагируемому) компоненту. Следствием является Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» громоздкость полосы обработки и малоуправляемость процесса.

Положительным свойством статического метода является возможность внедрения сорбентов и экстрагируемого материала с малыми размерами dr частиц, как следует, с большой удельной поверхностью. При всем этом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» внутридиффузионный путь переноса компонента в частичке мал и не достаточно свойственное время внутреннего переноса. Но, в статическом процессе затруднены операции отделения частиц сорбента (экстрагируемого материала). Время контактирования и отстаивания сорбента в емкостях Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» добивается – до 10 суток.

Во 2-м, известном динамическом процессе обрабатываемая жидкость (экстрагент) фильтруется через насыпной слой сорбента (экстрагируемого материала) в колонке. Концентрация жесткой фазы и поверхность контакта фаз в единице объема тут выше и метод Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» комфортен для регенерации и повторного использования сорбента. Но размер частиц сорбента (экстрагируемого материала) не может быть очень мал, и нереально использовать мелкозернистую твердую фазу. Ограничена и является низкой скорость фильтрации воды Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» через слой. Таким макаром, тут затруднен наружный конвективный перенос компонента в воды меж частичками сорбента, а время внутреннего переносу компонента в частичках является высочайшим и нередко лимитирует процесс. Не считая того Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», обязателен контроль и подготовительная чистка воды от дисперсных частиц (гущи, дрожжей, и др.), при наличии которых стремительно забивается колонка и блокируется процесс. По этим причинам динамический метод не находит при обработке пищевых Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» жидкостей настолько широкого внедрения как статический.

Известны схемы с передвигающимся зернистым адсорбентом, также со стационарным либо циркулирующим псевдоожиженным слоем адсорбента. Скорость движения обрабатываемой воды в этих схемах ограничивается скоростью осаждения частиц сорбента в данной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» среде, которая пропорциональна разности плотностей сорбента и воды и квадрату эквивалентного поперечника частиц dr2. Потому обозначенные схемы используются в главном для крупнодисперсных систем и систем «твердое тело – газ».

Таким Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» макаром, далековато не все методы подходят для проведения процесса в системе «тонкодисперсное жесткое тело – жидкость».

Основная неувязка, возникающая при использовании мелкозернистых материалов, – это отделение их от обработанной воды и уплотнение. Ни один Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» способ осветления от мелкозернистых взвесей не дает таких больших и постоянных результатов, как фильтрование. Необходимость этой стадии фактически в любом варианте использования мелкозернистых сорбентов (экстрагируемого материала) привела к созданию намывных фильтров, которые имеют фактически все Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» недочеты динамического метода, вышеперечисленные. Для всех аппаратов типа намывного фильтра присущи трудозатратные операции сборки фильтра, намывки слоя сорбента, разборки фильтра и его чистки либо подмены фильтрующих частей либо мембран.

Более действенным методом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» интенсификации технологических процессов сорбции и экстрагирования в системах «твердое тело – жидкость» кроме узкого диспергирования жесткой фазы является обеспечение ее противоточного взаимодействия с другой сплошной фазой. Но, оба эти условия могут довольно отлично Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» производиться исключительно в сложных и массивных установках многооперационного непрерывного многоступенчатого смешения – разделения фаз.

Потому нередко на практике употребляется более обычная одноступенчатая линия смешения – декантации фаз. Но осуществляемая в таковой полосы одна Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» ступень прямоточного взаимодействие фаз дает низкую степень извлечения мотивированного компонента, что оказывается нередко недостающим. И это при том, что требуется практически полное следующее разделение фаз мелкозернистой системы для уменьшения утрат компонента. А Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» отвечающие этому условию используемые в качестве декантаторов фильтры и центрифуги, обычно, сложны по конструкции, а отстойники – громоздки и неэффективны.

Не считая того, полосы смешения-декантации, также как статический и динамический методы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», принципно не позволяют проводить фазоселективную обработку суспензий, т.е. обработку водянистой фазы без смешивания жесткой фазы суспензии с частичками сорбента. Такая обработка животрепещуща в ряде всевозможных случаев, когда сорбент требуется сохранить в «чистом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»» виде для регенерации, также, когда жесткая фаза обрабатываемой суспензии перекрывает процесс сорбции, а предварительное разделение суспензии или ненужно (к примеру, для соков с мякотью и т.п.), или необоснованно (к Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» примеру, для осадков, сточных вод и т.п.).

Для термический обработки, а именно, для нагрева (остывания) таких дисперсных сред, как биосуспензии, обычно употребляются сложные аппараты – нагреватели с очищаемой поверхностью термообмена. В современных Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» разработках, но, целесообразна раздельная обработка фаз дисперсного потока при хороших для каждой из их критериях. Как понятно, технологическая схема таковой обработки включает минимум четыре операции: разделение фаз дисперсного потока, нагрев одной из Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» фаз, к примеру, сплошной водянистой фазы, транспортировка жесткой фазы и смешение ее с нагретой водянистой фазой. Явна громоздкость и неэффективность таковой схемы.

Цель исследования. Научное обоснование и разработка процессов для фазоселективной сорбции в системе «тонкодисперсный Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбент – жидкость», экстрагирования в системе «тонкодисперсный материал – экстрагент» и фазоселективной термический обработки гетерогенных сред, выявление закономерностей и создание оборудования для их малооперационного проведения.

Задачки исследования. Для заслуги поставленной цели были решены Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» последующие задачки:

- разработка методов фазоселективной сорбции, экстрагирования и термический обработки в системе “мелкозернистое жесткое тело – жидкость”;

- разработка фазоселективного процесса процессах сорбции в системе “мелкозернистый сорбент – жидкость” в модуле и в полосы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» «реактор - конвективно-массотеплообменный аппарат»;

- разработка фазоселективного процесса экстрагирования в полосы «реактор

- конвективно-массотеплообменный аппарат»;

- разработка фазоселективных процессов термический обработки сплошной и дисперсной фаз суспензии в модулях «реактор - конвективно-массотеплообменный аппарат»;

- разработка противоточного конвективно Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»-массотеплообменного аппарата в вариантах выполнения;

- экспериментальное и теоретическое исследование течения воды в длинноватых смежных проницаемых каналах при противоточной и прямоточной схемам (П- и Z-схемах);

- экспериментальное и теоретическое исследование конвективного массотеплообмена в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» конвективно-массотеплообменном аппарате с учетом массотеплообмена меж сплошной и дисперсной фазами потоков;

- разработка методики расчета конвективно-массотеплообменного аппарата;

- разработка методики расчета модулей и линий «реактор - конвективно-массотеплообменныйо аппарат» для фазоселективной сорбции, экстрагирования и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» термический обработки в системе “мелкозернистое жесткое тело – жидкость”.

Научная концепция работы. Основой сотворения ряда новых ресурсосберегающих процессов и конкурентоспособной аппаратуры для систем «тонкодисперсная жесткая фаза – жидкость» является научно обоснованное применение способа взаимодействия Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» потоков концентрированной суспензии мелкозернистых жестких частиц и обрабатываемой воды (суспензии), разбитых проницаемой для водянистой фазы перегородкой, при насыщенном конвективном массообмене меж потоками взамен обычного проведения конкретного взаимодействия жестких частиц и воды Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Малооперационная реализация такового взаимодействия в одном массообменном аппарате позволяет создавать действенные фазоселективные процессы сорбции, экстрагирования и термический обработки.

Фазоселективность этих процессов заключается в последующем. В процессе сорбционной обработки потоки обрабатываемой суспензии (воды) и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» суспензии сорбента обмениваются только водянистыми фазами, т.е. обработке сорбентом подвергается селективно только водянистая фаза начального потока. Аналогично в процессе экстрагирования в поток экстрагента попадает только водянистая фаза суспендированного экстрагируемого Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» материала. В процессах термический обработки возникает возможность проводить селективную термическую обработку водянистой фазы и селективную термическую обработку жесткой фазы начальной суспензии.

Изложенная концепция открывает научное направление – создание малооперационных фазоселективных технологических процессов в системе «тонкодисперсное Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» жесткое тело – жидкость» и нового класса аппаратов типа КМОА. Данный класс аппаратов занимает среднее положение меж фильтрами и классическими противоточными массообменными аппаратами для систем «дисперсная фаза – жидкость» (аппаратами с передвигающимся либо взвешенным Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» слоем, насыпным недвижным слоем и т.п.).

Методология исследовательских работ базируется на применении математического и физического моделирования для решения намеченных целей, внедрении в создание ресурсосберегающих процессов и конкурентоспособной промышленной аппаратуры, защищенными охранными документами Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость».

Научная новизна работы. Предложен противоточный конвективно-массообменный аппарат (КМОА) в двухканальном и трехканальном вариантах выполнения для проведения фазоселективных процессов сорбции, экстрагирования и термический обработки в технологически важной системе «тонкодисперсный материал – жидкость».

Научно Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» обусловлены предложенные методы и аппаратурные модули «реактор – конвективно-массообменный аппарат» для проведения сорбции, экстрагирования и термический обработки в системе «тонкодисперсный материал – жидкость».

Развиты научные представления о течении потоков в 2-ух Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» и 3-х смежных каналах с проницаемыми стенами.

Получены продольные рассредотачивания скоростей, давлений, порозностей и концентраций для течения жидкостей и суспензий в системе 2-ух и 3-х смежных каналов с проницаемыми стенами.

Установлено, что в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» системе 3-х смежных каналов рассредотачивания скоростей фильтрации и давлений повдоль каналов более равномерны, чем в системе 2-ух каналов.

На основании экспериментальных исследовательских работ и разработанной математической модели, учитывающей течение потоков в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» смежных каналах при наличии поперечного перетока через разделяющую их проницаемую перегородку, научно обусловлена эффективность конвективно-массообменного аппарата.

Развиты представления о физической картине процессов массо- и термообмена в конвективно-массообменном аппарате с внедрением Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» разработанной математической модели, учитывающей массо- и термообмен меж сплошной и дисперсной фазами потоков, приведена методика расчета КМОА.

Найдено, что эффективность конвективного массопереноса меж потоками в смежных проницаемых каналах тем больше, чем больше продольный градиент Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» скорости фильтрации и меньше отношение объема проницаемой перегородки к объему пульса.

Установлено, что при течении воды в смежных проницаемых каналах продольный градиент скорости фильтрации растет при увеличении входного числа Рейнольдса Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», уменьшении безразмерного действенного сопротивления проницаемой перегородки и увеличении дела длины канала к его эквивалентному поперечнику.

Установлено, что на процесс массообмена в КМОА оказывают влияние порозность дисперсных сред, константа межфазного равновесия, отношение Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» G21=g2/g1 больших расходов потоков в каналах КМОА, отношение TRK=tR1/tK1 времени tR1 пребывания потока в первом канале КМОА к соответствующему времени tK1 конвективного массообмена меж каналами, отношение T0=tR Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»2/t2 времени tR2 пребывания потока во 2-м канале КМОА к соответствующему времени t2 межфазной массоотдачи. Показано, что эффективность КМОА тем больше, чем больше значения величин TRK и T0.

Разработаны математические модели, включая Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» математические модели подсистем последующих новых технических решений:

- модуль «реактор – конвективно-массообменный аппарат» для фазоселективной сорбции, экстрагирования и термический обработки;

- линия «реактор – конвективно-массообменный аппарат» для фазоселективной сорбции, экстрагирования и термический обработки.

Определено Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», что в сорбционном модуле «реактор – КМОА» при данной степени чистки воды от компонента, больший объем воды можно обработать при огромных значениях степени массообмена, при наименьших значениях порозности суспензии, при наименьших значениях степени в изотерме Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» (по Фрейндлиху), при наименьших значениях коэффициента рассредотачивания и при огромных значениях времени пребывания в реакторе.

Установлено, что процессы сорбции и экстрагирования в полосы «реактор – КМОА» обладает широким спектром режимов, при которых они более Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» эффективны чем в известной полосы «реактор – декантатор».

Практическая значимость работы:

- разработаны технологические схемы фазоселективной сорбции в модуле и полосы реактор-массообменник и конструкции противоточного конвективно-массообменного аппарата, обеспечивающие увеличение эффективности сорбции Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в системе “мелкозернистый сорбент – жидкость” (Пат. № 2298425);

- разработана технологическая схема полосы реактор-массообменник для процесса экстрагирования мелкозернистого материала, который обладает широким спектром режимов, при которых он более эффективен, чем в известной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» полосы «реактор – декантатор» (Пат. № 2344866);

- разработана технологическая схема модуля реактор-массообменник для малооперационного процесса фазоселективной термический обработки сплошной и дисперсной фаз суспензии;

- разработанные противоточный конвективно-массообменный аппарат и модуль внедрены в создание (ПАО “Дагагровинпром”) для сорбции Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» красящих веществ из виноматериала активным углем;

- разработанный противоточный конвективно-массообменный аппарат внедрен в создание (ПАО “Дагагровинпром”) для извлечения виннокислых соединений из дрожжевой барды, для извлечения концентрата из замороженной пульпы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» винопродукта, для извлечения сусла и виноматериала из гущевых осадков виноделия. Общий экономический эффект составил 77000 руб. (в ценах 1999 года);

- разработанные процесс и аппаратурный модуль «реактор – КМОА» для сорбционного извлечения полифенолов из пива нерастворимым ПВПП испытан Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» и принят к использованию на ООО Махачкалинский пивоваренный завод «Порт-Петровск».

Достоверность и надежность результатов. Достоверность приобретенных экспериментальных данных по измерениям рассредотачиваний давлений в каналах КМОА, концентраций растворенного компонента и других характеристик в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» процессе массообмена обеспечивалась применением аттестованных измерительных средств и апробированных методик измерения и обработки данных, анализом точности измерений, повторяемостью результатов.

Достоверность теоретических результатов гарантируется применением современных способов математического моделирования, базирующихся на общих Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» законах сохранения, внедрением теории подобия, приобретенных аналитических и численных способов решения, обоснованностью применяемых допущений.

Достоверность приобретенных результатов подтверждается методом сопоставления приобретенных теоретических результатов с данными тестов и промышленными испытаниями.

Апробация работы. Результаты работы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» докладывались (с опубликованием тезисов) на 13 научных конференциях.

Диссертационная работа связана с исследованиями ДагНИИПП по госбюджетным темам «Разработка технологии производства вин с сопряжением процессов обработки дисперсными материалами и фильтрации», «Разработка малооперационного адсорбционно-фильтрационного Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» процесса для модульной установки обработки и стабилизации вин», по Подпрограмме Гос научно-технической программки Рф «Принципы и способы сотворения технологий хим веществ и материалов» по теме «Новый принцип сотворения Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» малооперационных процессов и технологий для систем “жесткая мелкозернистая фаза - жидкость”» и по гранту Русского фонда базовых исследовательских работ (РФФИ) №05-08-18238 «Исследование и разработка насыщенного малооперационного энерго- ресурсосберегающего противоточного процесса сорбционной обработки воды либо пульпы мелкозернистым Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбентом».

Публикации результатов исследовательских работ. По результатам исследовательских работ размещено 64 работы, из их 1 монография, 46 статей в журнальчиках, рекомендуемых ВАК, 15 тезисов докладов на конференциях и получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения, перечня литературы, насчитывающего 322 ссылки и 3-х приложений. Работа изложена на 322 страничках машинописного текста, включая 103 рисунка и 4 таблицы.


^ ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во внедрении обусловлена актуальность Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» работы, сформулирована ее цель. Сообщаются главные направления исследовательских работ и положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ особенностей процессов сорбции, экстрагирования и термический обработки в системе «тонкодисперсная жесткая фаза – жидкость».

Показано, что Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» аппаратурно-технологическое оформление сорбции, экстрагирования и термический обработки в системе «тонкодисперсная жесткая фаза – жидкость» при использовании кинетически более прибыльных мелкозернистых частиц отличается сложностью, многооперационностью, трудозатратностью и подразумевает огромную продолжительность процесса. В связи Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» с этим принципиальное значение имеет интенсификация обозначенных процессов и создание действенной аппаратуры. Одним из путей интенсификации является разработка фазоселективных процессов в модулях с противоточными конвективно-массообменными аппаратами.

Дан обзор литературных данных Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» по гидравлике проницаемых каналов. Изготовлен вывод, что теоретический и, в особенности, экспериментальный материал по гидравлике длинноватых (l/dэ > 100) одиночных и смежных каналов с проницаемыми стенами ограничен и исследование таких систем является животрепещущей задачей Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». По рассмотренным литературным данным отмечено, что суспензии мелкозернистых жестких частиц в ньютоновских жидкостях с концентрациями жесткой фазы до 0.1 м3/м3 проявляют ньютоновские характеристики. Рассмотрены закономерности фильтрации промышленных суспензий и уравнения Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» для расчета коэффициентов массоотдачи.

По результатам анализа литературных данных определены цель и задачки исследовательских работ.

Во 2-ой главе предложены главные аппаратурные схемы и дано описание разрабатываемых фазоселективных процессов и аппаратов для сорбции (адсорбции, ионообмена), экстрагирования Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» и термический обработки компонент пульпообразных и водянистых товаров.

Основой сотворения ряда новых ресурсосберегающих процессов и конкурентоспособной аппаратуры для систем «тонкодисперсная жесткая фаза – жидкость» является научно обоснованное применение взамен обычного проведения Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» конкретного взаимодействия жестких частиц и воды, предложенного способа взаимодействия потоков концентрированной суспензии мелкозернистых жестких частиц и обрабатываемой воды (суспензии), разбитых проницаемой для водянистой фазы перегородкой, при насыщенном конвективном массообмене меж потоками. Малооперационная реализация такового Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» взаимодействия в одном, предложенном в работе, конвективно-массообменном аппарате (КМОА) позволяет создавать ряд действенных фазоселективных процессов сорбции, экстрагирования и термический обработки.

Работу КМОА поясним на примере процесса сорбции (набросок 1).

Обрабатываемая жидкость Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» с концентрацией растворенного компонента c1вх подается в канал 1 через клапан 4 (набросок 1). Суспензия сорбента с концентрациями компонента в жесткой и водянистой фазах a2вх и c2вх подается в канал 2 через клапан 6. Работа Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» массообменника состоит из чередующихся вереницей во времени 2-ух тактов продолжительностью tт, определяемых положениями клапанов 4 - 7. В первом такте клапаны 4 и 7 открыты, а клапаны 5 и 6 – закрыты. При всем этом поток с концентрацией компонента Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» c1(0, t) = c1вх подается через клапан 4 в канал 1, фильтруется через проницаемую перегородку 3, создавая поток в канале 2, который с концентрацией c2(0, t) = c2вых отводится через открытый клапан 7. Во 2-м такте Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» клапаны 4 и 7 закрыты, а клапаны 5 и 6 открыты. При всем этом поток с концентрацией c2(l, t) = c2вх, где l - длина канала, подается через клапан 6 в канал 2, фильтруется через перегородку 3, создавая поток в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» канале 1, который с концентрацией c1(l, t) = c1вых отводится через открытый клапан 5. В итоге неоднократного конвективного массообмена меж каналами концентрация c2вых приближается к c1вх, а c1вых – к Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» c2вх.

Как видно из приведенного механизма работы массообменника, клапаны 4 и 6 попеременно перекрывают потоки обрабатываемой воды и суспензии сорбента. Потому, для полного использования номинальной производительности насосов и обеспечения размеренной работы двухканальный массообменник рекомендуется делать Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в виде 2-ух присоединенных параллельно по потокам массообменных секций М и М’ (рис. 1) с клапанами, установленными на патрубках подвода и отвода потоков каждой секции. Клапаны 4 – 7 секции М и клапаны 4’ – 7’ секции М Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»’ должны работать в противофазе.

Необходимость во 2-ой секции исключает трехканальное выполнение КМОА (набросок 2). Обрабатываемая среда (в личном случае жидкость) с концентрацией компонента c1вх подается насосом 11 в каналы 1 и 2 попеременно через клапаны 8 и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 9 (рис. 2). Суспензия сорбента с концентрациями компонента в жесткой и водянистой фазах a3вх и c3вх подается насосом 12 в канал 3. Работа массообменника состоит из чередующихся вереницей во времени 2-ух тактов продолжительностью tт Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», определяемых положениями клапанов 6 - 9. В первом такте клапаны 7 и 8 открыты, а клапаны 6 и 9 – закрыты. При всем этом поток с концентрацией компонента c1вх подается через клапан 8 в канал 1, фильтруется через Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» проницаемую перегородку 4, «проходит» через поток в канале 3, фильтруется через проницаемую перегородку 5, создавая поток в канале 2, который с концентрацией c1вых отводится через открытый клапан 7. Во 2-м такте клапаны 7 и 8 закрыты, а клапаны 6 и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 9 открыты. При всем этом поток с концентрацией c1вх подается через клапан 9 в канал 2, фильтруется через перегородку 5, «проходит» через поток в канале 3, фильтруется через проницаемую перегородку 4, создавая поток в канале 1, который с концентрациями Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» c1вых отводится через открытый клапан 6. Аналогично двухканальному аппарату, тут также в итоге неоднократного конвективного массообмена меж каналами концентрация c1вых приближается к c3вх, а c3вых – к c1вх Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость».

Отметим принципно принципиальное свойство предложенного КМОА. Направление фильтрационных потоков на проницаемых перегородках каждый такт изменяется на обратное, при этом продолжительности тактов схожие. Потому на перегородках не скапливается слой осадка и они повсевременно Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» регенерируются в рабочем режиме.

Для процесса сорбции в системе «тонкодисперсный сорбент – жидкость» предложен модуль «реактор – противоточный конвективно-массообменный аппарат (КМОА)». Схема модуля с двухканальным КМОА приведена на рисунке 1.

В реакторе “^ Р” приготавливается концентрированная суспензия Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбента в части обрабатываемой воды. Начальная обрабатываемая жидкость с концентрацией компонента c0 подается в канал 1 массообменника “М” через клапан 4, а суспензия сорбента с концентрациями компонента в жесткой и водянистой фазах Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» aвых и cвых выходит из реактора “Р” и подается противотоком в смежный канал 2 через клапан 6. При помощи пульсационной системы, включающей управляемые устройством 8 клапаны 4 – 7, создаются знакопеременные перепады давления меж каналами, вследствие чего Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» при движении потоков в массообменнике они неоднократно обмениваются порциями водянистой фазы, не смешиваясь своими дисперсными фазами. При всем этом в итоге конвективного массообмена компонент из потока обрабатываемой воды канала 1 перебегает в поток суспензии Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбента канала 2. Обогащенная компонентом суспензия сорбента с концентрациями компонента в жесткой и водянистой фазах aвх и cвх из канала 2 массообменника через клапан 7 направляется на вход реактора, в каком компонент из водянистой фазы суспензии Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбируется на частичках сорбента. Из реактора выходит и рециркулирует в канал 2 массообменника суспензия сорбента с чистой от компонента водянистой фазой концентрации cвых. В итоге противоточного массообмена в массообменнике обработанная жидкость Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» с конечной концентрацией cкон, близкой к cвых, отводится из канала 1 массообменника через клапан 5.

Аналогично работает модуль с трехканальным КМОА (набросок 2). Отличительной особенностью данного модуля будет то, что ввиду особенности трехканального противоточного конвективно-массообменного Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» аппарата, в каком соотношение больших расходов рециркулируемой в контуре суспензии сорбента и начальной обрабатываемой среды не оказывает влияние на сгущение либо разбавление суспензии, их величины могут варьироваться независимо друг от друга Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость».



Набросок 1 – Схема модуля реактор – КМОА для сорбции в системе «тонкодисперсный сорбент – жидкость». Р – реактор; М, М’ – параллельные секции массообменника; 1, 2, 1’, 2’ – 1-ые и 2-ые каналы секций М и М’; 3, 3’ – проницаемые перегородки; 4 – 7, 4’ – 7’ – управляемые клапаны; 8 – устройство Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» управления клапанами; 9, 10 – насосы


Предложенный процесс существенно расширяет пределы технологически принципиальных характеристик взаимодействия частиц сорбента с потоком обрабатываемой среды.

По сопоставлению со статическим методом сорбции в реакторах смешения, в предлагаемом процессе при сохранении способности использования мелкозернистых Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбентов существенно выше удельная производительность единицы объема оборудования. Данное преимущество является следствием того, что контактирование обрабатываемой воды с сорбентом проводится при высочайшей концентрации сорбента в относительно маленьком реакторе с высочайшим расходом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» мощности смешивания на единицу объема суспензии.

По сопоставлению с динамическим методом сорбции в колонных аппаратах в предлагаемом процессе снимаются ограничения по мало допустимому размеру частиц, разности плотностей жесткой и водянистой фаз Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Не считая того, отсутствует свойственное для аппаратов с насыпным слоем обоюдное блокирование поверхности частиц из-за их соприкосновения и необходимость подготовительной фильтрации обрабатываемой воды для предотвращения засорения слоя сорбента.



Набросок 2 – Схема модуля реактор Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» - трехканальный массообменник для сорбции в системе "мелкозернистый сорбент - жидкость". М – массообменник; Р-реактор; 1,2,3 - 1-ый, 2-ой и 3-ий каналы массообменника; 4,5-проницаемые перегородки; 6-9-управляемые клапаны; 10-устройство управления клапанами; 11-13-насосы


Сорбция в модуле реактор – массообменник Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» совмещает внутри себя высшую подвижность, текучесть и насыщенный контакт перемешиваемого суспендированного мелкозернистого сорбента с жидкостью по статическому методу с большой концентрацией сорбента в единице объема, действенным подводом и отделением воды от сорбента, соответствующими Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» для динамического метода. Достоинства узнаваемых методов сохраняются, их недочеты нивелируются.

Значимым различием предлагаемого модуля от узнаваемых установок, включающих контур циркуляции суспензии сорбента с отводом обработанной воды через проницаемую стену, будет то, что ввод в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» контур свежайшей обрабатываемой воды и отвод из контура обработанной воды совмещены в одном уникальном аппарате – противоточном конвективно-массообменном аппарате. При этом ввиду особенности механизма работы массообменника может быть проводить Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» фазоселективную сорбционную обработку, т.е. обработку только водянистой фазы пульпообразных товаров без смешивания их жестких фаз с частичками применяемого сорбента.

В случае, когда время пребывания обрабатываемой среды в КМОА довольно для ее Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» взаимодействия с частичками сорбента, на выходе из КМОА сорбент является насыщенным, т.е. приближенно находится в равновесии с начальной обрабатываемой средой. В данном случае нет необходимости рециркулировать суспензию сорбента в замкнутом контуре.

В Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» предложенной полосы обрабатываемая текучая среда подается в один из каналов КМОА (набросок 3), а концентрированная суспензия сорбента – в другой. Тут КМОА также может быть в двухканальном и трехканальном выполнении. На рисунке 3 приведен двухканальный вариант Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». В итоге конвективного противоточного массообмена потоков обрабатываемой текучей среды и суспензии сорбента в КМОА находящийся в водянистой фазе сорбируемый компонент перебегает вкупе с порциями водянистой фазы из первого во 2-ой канал Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», где сорбируется на сорбенте.

Из выхода первого канала КМОА отводится обработанная текучая среда, обедненная сорбируемым компонентом. Часть водянистой фазы обработанной текучей среды с расходом L2 (м3/с) направляется в реактор-смеситель для изготовления Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» суспензии «свежего» сорбента. Расход L2 устанавливается из условия получения предельной концентрации сорбента в приготавливаемой суспензии, но достаточной для транспортировки ее по трубопроводам и движения в КМОА. Концентрированная суспензия «отработанного» сорбента, насыщенного компонентом отводится Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» с выхода второго канала КМОА.




Набросок 3 – Схема полосы «реактор – КМОА» для фазоселективных процессов непрерывной сорбции и экстрагирования


Приведенная на рисунке 3 схема может быть применена также для экстрагирования в системе «дисперсия-жидкость».

Содержащая Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» мотивированной компонент начальная дисперсия твердого материала соединяют в Реакторе (набросок 3) с рециркулируемой частью экстракта с образованием текучей пульпы и подают в конвективный противоточный конвективно-массообменный аппарат (КМОА) со смежными каналами, разбитыми проницаемой Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» для сплошной и непроницаемой для частиц дисперсной фазы перегородкой. Противотоком к пульпе в другой канал подают экстрагент и делают меж каналами знакопеременные перепады давления. За время пребывания потоков в КМОА осуществляется неоднократный обмен Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» порциями сплошной водянистой фазы меж каналами, результатом которого является непрерывный противоточный конвективный массообмен меж потоками пульпы и экстрагента, меж частичками дисперсной фазы передвигающейся в одном канале пульпы и сплошной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» фазой экстрагента, передвигающегося противотоком в другом канале. Из каналов массообменного аппарата безпрерывно выводятся потоки экстрагированной пульпы и экстракта. Часть получаемого экстракта возвращают на смешение с начальной дисперсией.

Как и в случае сорбции, КМОА также Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» может быть в двухканальном и трехканальном выполнении.

Относительная скорость противотока дисперсной и сплошной фаз в таком процессе, в отличие от узнаваемых методов контакта фаз, не ограничивается ни разностью плотностей фаз, ни Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» размерами частиц дисперсной фазы. И таким макаром можно вести процесс при высочайшей скорости противотока фаз (большей, чем скорость осаждения частиц в сплошной фазе) и кинетически прибыльных малых размерах частиц дисперсной фазы. При всем Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» этом уходящие частички дисперсного материала находятся в контакте со свежайшим поступающим на линию экстрагентом и поэтому являются более исчерпанными по мотивированному компоненту.

Для проведения процесса селективного нагрева сплошной фазы дисперсной среды Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» предложен непрерывный метод, согласно которому операции разделения дисперсной среды на фазы, транспортировки дисперсной фазы и ее смешения с нагретой сплошной фазой совмещаются в одном аппарате – КМОА. Обозначенный метод может быть осуществлен в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» модуле (набросок 4), включающем соединенные в контуре с циркуляционным насосом нагреватель (Н) и КМОА (М).

Для проведения селективного нагрева жесткой фазы дисперсной среды предложен непрерывный метод, согласно которому также операции разделения дисперсной среды на фазы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», транспортировки дисперсной фазы и ее смешения со сплошной фазой осуществляются в противоточном конвективно-массообменном аппарате. Обозначенный метод может быть осуществлен в модуле (набросок 5), включающем соединенные в контуре с циркуляционным насосом нагреватель Н Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» и конвективно-массообменный аппарат М.






Набросок 4 – Схема модуля «нагреватель – массообменник» для непрерывного селективного нагрева сплошной фазы дисперсной среды. М – массообменник: 1 и 2 – каналы массообменника, 3 – проницаемая перегородка, 4-7 – клапаны. Н – нагреватель: 8 – место нагреваемой сплошной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» фазы, 9 – место теплоносителя, 10 – непроницаемая перегородка

Набросок 5 – Схема модуля «нагреватель – массообменный аппарат» для непрерывного селективного нагрева жесткой фазы дисперсной среды. М – КМОА: 1 и 2 – каналы КМОА; 3 – проницаемая перегородка; 4-7 – клапаны. Н – нагреватель: 8 – место нагреваемой дисперсной среды; 9 – место Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» теплоносителя; 10 – непроницаемая перегородка; 11 и 12 – вход и выход теплоносителя


Преимущество данного модуля состоит в том, что для нагрева дисперсной фазы не требуется нагревать всю массу дисперсной среды совместно со сплошной фазой Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Определенное количество нагретой сплошной фазы циркулирует в замкнутом контуре, в каком при помощи нагревателя поддерживается температура, лучшая для термический обработки дисперсной фазы.

Таким макаром, предложенные фазоселективные процессы и аппаратурные схемы для сорбции Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», экстрагирования и термический обработки являются малооперационными при достаточной эффективности КМОА.

Следующие главы посвящены исследованию предложенных процессов и аппаратурных модулей, разработке соответственных теоретических моделей и методик расчета. При всем этом определены условия действенной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» работы предложенных аппаратурных схем.

В третьей главе приведено экспериментальное и теоретическое исследование гидравлики течения жидкостей и дисперсных сред в одиночных и смежных каналах с проницаемыми стенами. Противоточный конвективно-массообменный аппарат включает протяженные каналы с Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» проницаемыми стенами. Их длина составляет до 1000 поперечников и больше. Гидравлика таких каналов не много исследована. Ввиду трудности описания гидравлики меж потоками, текущими в смежных каналах массообменника, разбитых проницаемой перегородкой избран способ поочередного исследования Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» гидравлики поначалу одиночных каналов с проницаемыми стенами, потом смежных каналов.

Соотношения для расчета скоростей и давлений в пористом канале выведены на базе уравнения баланса энергии, учитывающем падание давления, изменение кинетической Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» энергии потока (за счет перетока и конфигурации расхода) и работу сил трения:

 , (1)

. (2)

Граничные условия: u(0) = u0, u(l) = 0. Система дифференциальных уравнений (1), (2) решалась численным способом на ЭВМ.

В опытах в качестве одиночного пористого Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» канала взят рукав, сшитый из фильтр-диагонали. Эквивалентный поперечник канала dэ = 0.025 м, длина l = 36 м, толщина стены канала (фильтр-диагонали) 0.001 м, действенное сопротивление rэф = 5.81010 м–1. Сопоставление результатов расчета с экспериментальными данными (набросок 6) показало Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» их удовлетворительное согласие.

Теоретическое описание течения воды в смежных проницаемых каналах проведено на базе уравнения баланса импульса вышеперечисленных сил. Преобразованием уравнений обоих каналов и приведением к безразмерному виду получено:

, (3)

, (4)

где Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» символ (+) соответствует П-схеме течения, символ ( – ) – Z-схеме.

При П-образном течении воды для осевых скоростей в первом и втором каналах справедливы последующие граничные условия:

U1(0) = 1 , U2(0) = – 1 , U1(1) = U2(1) = 0 . (5)

При Z-образном Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» течении граничные условия последующие:

U1(0) = 1 , U2(0) = 0 , U1(1) = 0 , U2(1) = 1 . (6)






Набросок 6 – Зависимость безразмерного давления от безразмерной продольной координаты. 1 – Re = 28700; 2 – Re = 60700; 3 – Re = 83000. Кривые – расчет, значки – опыт

Набросок 7 – Рассредотачивание Euv (1), Eu1 (2), Eu2 (3) по длине канала для П-схемы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» течения воды при Re0 = 3978. Полосы – расчет, точки – опыт


Коэффициент  для соответственного канала рассчитывался зависимо от локального числа Рейнольдса по последующим формулам:

,

где Reл, ReБ – критичные числа Рейнольдса, A, B – коэффициенты уравнения прямой, соединяющей точки Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» (Reл , =57/Reл) и (ReБ, = 0.316 ReБ–1/4).

Коэффициент потока импульса  по длине канала изменяется некординально и при относительно малых интенсивностях перетока близок к значениям, подходящим режимам течения:

, (8)

где A1 и A2 – коэффициенты уравнения Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» прямой, соединяющей точки (^ Reлам, 1.38) и (ReБлаз, 1.03).

Экспериментальные исследования течения проведены по противоточной и прямоточной схемам (П- и Z-схем) в разбитых проницаемой перегородкой смежных длинноватых каналах. Смежные каналы длиной l = 7.5 м, имеют Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» квадратное поперечное сечение со стороной 610–3 м. Разделяющая каналы проницаемая перегородка сделана в виде армированной капроновой ткани, действенное сопротивление фильтрации которой (1.55  0.35)109 м–1.





Набросок 8 – Рассредотачивание Euv (1), Eu1 (2), Eu2 (3) по длине канала для П Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»-схемы течения воды при Re0 = 9363. Полосы – расчет, точки – опыт

Набросок 9 – Рассредотачивание ^ Euv по длине канала для Z-схемы течения воды при Re0 = 2870 (1), 4304 (2 – 4), 6696 (5). Полосы – расчет, точки – опыт


Сравнение результатов вычислений с экспериментальными данными позволило установить Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» последующие значения для критичных чисел Рейнольдса: Reл = 2500  500; ReБ = 4000  1000, что отличается от значений для гладких непроницаемых труб. Расчетные кривые, приведенные на рисунках 7 – 9, удовлетворительно согласуются с данными опыта.

Для системы 3-х каналов вывод уравнений Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» гидродинамики аналогичен:

, (9)

(10)

, (11)

, (12)

, (13)

Система уравнений (9) – (13) позволяет при задачке соответственных граничных критерий рассчитывать рассредотачивания скоростей U1, U2, U3 повдоль каналов и разностей давлений Euv13 и Euv23 меж каналами.

Проведенные исследования проявили, что для длинноватых смежных Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» каналов, в особенности для П-схемы течения, допустимо вычислять коэффициенты трения по формулам для сплошных труб, но нужно учесть изменение режима течения воды по длине каналов и использовать для коэффициентов трения соотношения Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» (7), надлежащие местному значению числа Re. Расчеты с применением для всей длины каналов какой-нибудь одной формулы для коэффициента трения (только формулы Блазиуса, либо только формулы для ламинарного коэффициента трения и т.д.), дают Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» расхождение с экспериментальными данными для длинноватых каналов, в особенности сильное для Z-схемы течения. На рис. 9. для сопоставления приведены расчеты с внедрением для всей длины каналов только формулы (7в) (линия 2) и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» только формулы (7а) (линия 3). Как видно, полосы 2, 3 не совпадают с надлежащими экспериментальными точками ни по бокам, ни в средней части канала; относительные расхождения составляют соответственно 19.4 и 19.2%. Приобретенная с внедрением трехзвенной формулы (7) линия 4 дает Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» среднее относительное отклонение 10.5%.

Варьирование коэффициентов потока импульса в границах от 1.0 до 1.5 показало относительно маленькое воздействие их на рассредотачивания скоростей и давлений в длинноватых смежных каналах при малых относительных перетоках. Таким макаром, при Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» расчетах по приведенной в истинной работе модели коэффициенты 1 и 2 можно считать равными коэффициентам потока импульса, подходящим режиму течения без перетоков. Для ламинарного режима течения в канале квадратного сечения исходя из профиля осевой скорости Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» рассчитано значение   1.38, для переходного режима   1.03.

Построенная математическая модель течения воды в смежных каналах, разбитых проницаемой перегородкой, опирающаяся на уравнения неразрывности и баланса импульсов и на соотношение (7) для коэффициента сопротивления трения применена в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» предстоящем для построения модели гидравлики и конвективного массообмена в КМОА.

В четвертой главе построена и идентифицирована на базе экспериментальных данных математическая модель конвективного массообмена без учета межфазного взаимодействия в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» КМОА в двухканальном и трехканальном исполнениях. Дана математическая модель гидравлики и массообмена в потоках суспензий в противоточном конвективно-массообменном аппарате. Приведены численные решения для пульсирующего противоточного движения жидкостей и суспензий. Получены рассредотачивания по длине Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» каналов скорости течения и порозности суспензии, также временные зависимости степени массообмена меж потоками. Расчеты проведены для разных значений числа Рейнольдса, относительной длины канала, порозности суспензии, числа Струхаля, сопротивления проницаемой перегородки, плотностей Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» жесткой и водянистой фаз суспензии и толщины проницаемой перегородки.

Приняты последующие допущения: суспензии несжимаемы; продолжительности tт тактов существенно больше времени гидродинамической релаксации; конфигурации концентрации c переносимого компонента не оказывает влияние на плотность жф и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» вязкость жф водянистой фазы суспензий; толщина слоя осадка, откладывающегося на перегородке, мала по сопоставлению с эквивалентным поперечником dэ канала; скорости водянистой и жесткой фаз суспензий совпадают; осевая скорость u Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» суспензии на стене канала равна нулю; концентрация c переносимого компонента, порозность  и давление p постоянны по сечениям каналов; скорость фильтрации v через проницаемую перегородку и разность давлений p меж каналами связаны законом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» Дарси; действенное сопротивление фильтрации повсевременно по длине каналов, межфазное взаимодействие отсутствует.

Система уравнений относительно скоростей U1(X), U2(X), давлений Euv(X), концентраций C1(X, Ho), C2(X, Ho) и порозностей 1(X Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», Ho), 2(X, Ho): получена дополнением уравнений (3), (4) уравнениями конвективного переноса массы и покомпонентного вещественного баланса. В безразмерном виде итог имеет последующий вид:

, (14)

, (15)

, (16)

, (17)

, (18)

, (19)

, (20)

где С12 и С21 – концентрации компонента в фильтрационных потоках первого и второго каналов Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» соответственно. Задание граничных U1(0), U2(0), U1(1), U2(1), C1(0, Ho), C2(1, Ho), 1(0, Ho), 2(1, Ho) и исходных C1(X, 0), C2(X, 0), 1(X, 0), 2(X, 0) критерий определяет краевую задачку. Решение системы уравнений позволяет вычислить рассредотачивания скоростей U Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»1(X), U2(X), давлений Euv(X), концентраций C1(X, Ho), C2(X, Ho) и порозностей 1(X, Ho), 2(X, Ho).

Уравнения (14) – (16) решались независимо способом ортоганальной матричной прогонки с итерационным определением функций Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» U1(X), U2(X), Euv(X). Эти функции использовались в решении уравнений (17) – (20) сеточным способом по неявной схеме.

Массоперенос компонента меж потоками характеризовался степенью массообмена:

. (21)

Для трехканальной системы имеем последующие уравнения для Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» порозностей и концентраций компонента:

, i=1, 2, 3, (22)

, i=1, 2, (23)

, (24)

Индекс j=i при фильтрации из i-го канала в 3-ий канал и j=3 при фильтрации из третьего канала в i-й канал. Индекс m=1 при фильтрации Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» из 1-го канала в 3-ий канал и m=3 при фильтрации из третьего канала в 1-й канал. Индекс n=2 при фильтрации из 2-го канала в 3-ий канал и n=3 при фильтрации из третьего канала во Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 2-й канал.

Рассредотачивания скоростей U1, U2, U3 рассчитываются из системы (9)–(13).

Опыт проведен на установке, включающей массообменник, выполненный в виде аппарата плоскорамного типа из 2-ух пластинок оргстекла. В пластинках профрезерованы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» канавки квадратного поперечного сечения 66 мм длиной 7.5 м. Проницаемая перегородка – фильтровальная капроновая ткань в натянутом положении уложена меж пластинами.






Набросок 10 – Временная зависимость степени массообмена E(Ho). Re0=2754, l/dэ=1250, вх=0.99, Sr=0.11, Rэф2/Rэф1=1.0, пер=0.025. Кривые Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» – расчет, точки – опыт. Для кривой 1 – Rэф1=8.8106, 2 – Rэф1=11.4106


Набросок 11 – Временная зависимость степени массообмена E(Ho). Re0=2754, l/dэ=1250, вх=0.97, Sr=0.11, Rэф2/Rэф1=1.0, пер=0.025. Кривые – расчет, точки – опыт. Для кривой 1 – Rэф1=18.8106, 2 – Rэф1=17.6106


Сначало проведено Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» экспериментальное исследование массообмена потоков 2-ух жидкостей – дистиллированной воды и раствора кальцинированной соды Na2CO3. Потом выполнена серия опытов по исследованию массообмена потоков воды и суспензии. В качестве воды был взят аква раствор Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» NaCl, а в качестве модельной суспензии – суспензия размельченного перлита в дистиллированной воде.

Опыты проведены для различных порозностей суспензии и для 2-ух перегородок с различными сопротивлениями фильтрации. Результаты 2-ух опытов и расчетные кривые по Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» системе уравнений (14) – (20) представлены на рисунках 10, 11. Параметрами идентификации математической модели выбраны Rэф и Rэф/.

Для сопоставления было определено сопротивление фильтрации при течении дистиллированной воды по П-схеме. Наибольшее отклонение установившихся значений степеней массообмена Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», рассчитанных при отысканных параметрах идентификации, от степеней массообмена, рассчитанных при измеренных экспериментально сопротивлениях фильтрации, составляет 6.2%. Как следует, при расчетах конвективно-массообменного аппарата с удовлетворительной точностью параметр Rэф можно принимать равным Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сопротивлению фильтровальной перегородки.В неких случаях является комфортным обобщенное рассмотрение конвективного массообмена меж потоками в КМОА с внедрением усредненного коэффициента массопередачи. В рамках данного подхода массообменный аппарат (МОА) рассматривается, (набросок 1) состоящим Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» из 2-ух пространств 1 и 2, разбитых пористой полупроницаемой перегородкой 3. В состав МОА заходит также система клапанов 4–7. 1-ая дисперсная среда с порозностью 1 и концентрацией переносимого компонента c1enter (c1вх) подается в канал 1 МОА через клапан 4, и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» выходит из канала 1 МОА через клапан 5 с концентрацией переносимого компонента c1exit (c1вых). 2-ая дисперсная среда имеет порозность 2, входную концентрацию c2enter (c2вх), выходную концентрацию c2exit (c2вых Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость») и подается в канал 2 МОА. Если МОА противоточный, то 2-ая дисперсная среда подается через клапан 6 и выходит через клапан 7. Если МОА прямоточный, то 2-ая дисперсная среда подается через клапан 7 и выходит через Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» клапан 6. При движении потоков в МОА они неоднократно обмениваются порциями сплошной фазы, не соединяя свои дисперсные фазы. При всем этом происходит конвективный массообмен меж потоками в каналах 1 и 2, который описывается последующим соотношением непрерывности Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» потока массы на проницаемой перегородке МОА:

, (25)

где ^ D – коэффициент диффузии компонента в сплошной фазе (м2/с), e – единичный вектор нормали к проницаемой перегородке, направленный от канала 1 к каналу 2, K – коэффициент Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» массопередачи МОА, который полагается неизменным по длине каналов. Уравнения массообмена при данном подходе имеют аналитические решения. А именно для противотока решение смотрится так:

. (26)

(27)

где- безразмерный коэффициент массопередачи, - отношение расходов водянистых фаз Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» потоков в каналах МОА.

Отметим, что при данном подходе не уточняется определенный механизм реализации конвективного обмена меж потоками в МОА. Потому таковой подход применим как для двухканального варианта выполнения МОА, так и для трехканального Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» (набросок 2). В последнем случае просто каналы 1 и 2 рассматриваются как 1-ый канал МОА, а канал 3 – как 2-ой.

Таким макаром, поставлена и решена нестационарная задачка о ковективном массопереносе меж потоками воды и суспензии, текущими в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» длинноватых смежных проницаемых каналах, при пульсационных знакопеременных перепадах давлений меж каналами и обмене порциями водянистой фазы меж потоками. При всем этом применены стационарные уравнения гидродинамики и нестационарное уравнение конвективной диффузии. Получены Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» продольные рассредотачивания скоростей, давлений, порозностей и концентраций для течения жидкостей и суспензий в каналах с проницаемыми стенами. Найдено, что эффективность конвективного массопереноса меж потоками в смежных проницаемых каналах тем больше, чем Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» больше продольный градиент скорости фильтрации и меньше отношение объема проницаемой перегородки к объему пульса. Установлено, что при течении воды в смежных проницаемых каналах продольный градиент скорости фильтрации растет при увеличении входного числа Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» Рейнольдса, уменьшении безразмерного действенного сопротивления проницаемой перегородки и увеличении дела длины канала к его эквивалентному поперечнику. На базе приобретенной модели разработан способ расчета КМОА. Одним их важных мотивированных характеристик является степень массообмена E Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Данная величина играет главную роль при установлении хороших характеристик технологических режимов.

В пятой главе приведены исследования конвективного массо- и термообмена в КМОА с учетом массо- и термообмена меж сплошной и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» дисперсной фазами потоков в каналах КМОА.

Оценим соотношения меж соответствующим временем tD~dS2/DL молекулярной диффузии компонента в сплошной фазе, соответствующим временем t~1/(f)~dS/ конфигурации концентрации переносимого компонента снутри частиц дисперсной фазы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» за счет межфазной массоотдачи и временем tт такта. Тут DL – коэффициент диффузии компонента снутри частиц дисперсной фазы, dS – эквивалентный поперечник частиц дисперсной фазы. Разглядим последующие дела: tD/t~dS/DL=Sh – число Шервуда Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», tт/tD~DLtт/dS2=Fo – число Фурье, tт/t~tт/dS=ShFo. Пусть tт~1 с. Тогда для аква суспензий (DL~10–9 м2/с) при dS~10–5 м получим Fo~10 и потому Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» что Sh2, то tт/t~ShFo>>1. Таким макаром, для массообменных технологических процессов (сорбция, экстрагирование) в мелкозернистых средах (dS~10–5) время t межфазного массообмена пренебрежимо не достаточно по сопоставлению с временем tт такта и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», тем паче, по сопоставлению с временем tR пребывания суспензии в КМОА. В этих случаях дисперсную и сплошную фазы в КМОА можно приближенно считать находящимися в равновесии: a(x,t)=Hc(x,t Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»). Само это равновесие различно в различных точках КМОА и находится в зависимости от времени. Но рассмотрен более общий случай, когда жесткая и водянистая фазы не находятся в равновесии при условии, что диффузионный аспект Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» Био Bi = мdp/Ds меньше единицы. В данном случае лимитирующими являются процессы наружного переноса.

При учете межфазного взаимодействия снутри КМОА математическая модель включает уравнения для концентраций компонента (температуры) в жесткой фазе cs и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» концентраций (температуры) в водянистой фазе сl:

. (28)

(29)

В случае, когда межфазное равновесие описывается изотермой Генри (Cs = Cl*) и если при всем этом концентрации переносимого компонента в сплошной фазе в обоих каналах аппарата Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» приводят к безразмерному виду схожим образом (c0l1 = c0l2, c0l1 = c0l2), то уравнения (28), (29) будут иметь вид:

, (30)

, (31)

. (32)

В случае, когда время такта много больше соответствующего времени межфазной массоотдачи (Tt >> 1), дисперсную Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» и сплошную фазы в КМОА можно приближенно считать находящимися в равновесии (Cl = Cs = C). Тогда уравнения (30), (31) воспримут вид:

. (33)

Установлено, что время выхода на стационарный режим работы противоточного конвективно-массообменного аппарата приблизительно равно Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» времени пребывания мелкозернистой среды в аппарате, последнее определяется приемущественно рассредотачиванием продольных скоростей среды в каналах аппарата. Показано, что параметр T0 является аспектом роли межфазного массообмена в массообменнике и по порядку величины определяет Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» соотношение меж временем пребывания мелкозернистой среды в аппарате и соответствующим временем межфазного массообмена. При увеличении параметра T0 роль межфазного массообмена увеличивается, а при T0<< 1 межфазным массообменом можно пренебречь и рассматривать дисперсную фазу как инертную. Обоюдное воздействие концентраций извлекаемого компонента в дисперсной и сплошной фазах мелкозернистой среды определяется рассредотачиванием (1 – i)/(iKi) массы переносимого компонента меж дисперсной и сплошной фазами в критериях межфазного равновесия. При (1 – i)/(iKi) >> 1 главную роль играет концентрация в дисперсной фазе Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», а при (1 – i)/(iKi) << 1 основная масса переносимого компонента при равновесии сосредоточена в сплошной фазе.

Приведено также исследование массообмена в КМОА с учетом межфазной массоотдачи на базе уравнений конвективного массопереноса с обобщенным коэффициентом массопередачи Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». В личном случае, когда дисперсную и сплошную фазы в КМОА можно приближенно считать находящимися в равновесии соответствующие кривые для установившихся выходных концентраций C1exit и C2exit, которые в этом случае Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» охарактеризовывают степени массообмена E1=C1exit и E2=(1 – C2exit), приведены на рисунке 12. Тут -безразмерный коэффициент массопередачи, - отношение больших расходов водянистых фаз потоков (G21=g1/g2). Для прямотока B>0, для противотока B<0.

Расчеты Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» по математической модели, подобные приведенным на рисунке 12, демонстрируют довольно высшую эффективность КМОА при коэффициенте массопередачи A>1. Также видно, что степень массообмена в одном из каналов можно значительно увеличивать методом роста большого расхода Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» потока в другом канале (изменяя параметр B, см. набросок 12). Эти выявленные технологические достоинства применены для сотворения аппаратурных модулей с КМОА.




Набросок 12 – Зависимости безразмерных концентраций C1exit (1, 2, 3, 4) и C2exit (5, 6, 7, 8) на выходах противоточного КМОА Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» от параметра A при разных значениях параметра B: B=0 (1, 5), B= –0.5 (2, 6), B= –1 (3, 7), B= –3 (4, 8)



Таким макаром, построена математическая модель массообменного аппарата (МОА) с учетом межфазной массоотдачи. Установлено, что на процесс массообмена в МОА оказывают Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» влияние последующие характеристики: порозность 2 дисперсной среды, константа H2 межфазного равновесия, отношение G12=g1/g2 больших расходов потоков в каналах МОА, отношение TRK=t01/tK1 времени t01 пребывания потока в первом Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» канале МОА к соответствующему времени tK1 конвективного массообмена меж каналами, отношение T02=t02/t2 времени t02 пребывания потока во 2-м канале МОА к соответствующему времени t2 межфазной массоотдачи. Показано, что эффективность МОА тем больше Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», чем больше значения величин TRK и T0.

В 6-ой главе дано математическое описание и представлено теоретическое исследование массообмена в фазоселективных процессах сорбции в модуле (картинки 1, 2) и в полосы (набросок 3) «реактор Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» - конвективно-массообменный аппарат».

Для модуля с реактором безупречного смешения концентрации компонента в воды и в сорбенте определяются системой уравнений:

,  (34)

, . (35)

Исходные условия при T = 0: , . Потому что для реактора безупречного смешения концентрации A и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» C постоянны по всему объему реактора, то Aвых=A, Cвых=C. Концентрации Cвх и Cкон определяются из уравнения:

, . (36)

По результатам расчетов определено, что при данной степени чистки воды от компонента, характеризуемой величиной T, больший объем Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» воды можно обработать при огромных значениях степени массообмена E, при наименьших значениях порозности суспензии ; при наименьших значениях степени n в изотерме (по Фрейндлиху), при наименьших значениях коэффициента рассредотачивания Kрас­ и при Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» огромных значениях времени пребывания в реакторе Tр. Производительность единицы объема по сорбируемому компоненту тем больше, чем больше E и чем меньше  n, Kрас, Tр. Сравнительные расчеты процессов сорбции в модуле и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбции статическим и динамическим методами проявили последующее. По сопоставлению со статическим методом время процесса в модуле зависимо от типа сорбента и обрабатываемой воды меньше на 1 – 2 порядка, на 2 – 4 порядка больше производительность единицы объема оборудования по Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбируемому компоненту. По сопоставлению с динамическим методом в модуле выше скорость сорбции. Это позволяет при проведении сорбции с относительно малым количеством сорбента и большой производительностью по обрабатываемой воды достигнуть достоинства в сопоставлении Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» с динамическим методом по объему обработанной воды.

Описание полосы «реактор - конвективно-массообменный аппарат» проведено на базе обобщенного подхода с внедрением коэффициента массопередачи для варианта относительно «быстрого» межфазного взаимодействия. В Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» рамках данного подхода получены аналитические решения:

(37)

, (38)

где , .

Приведен сравнительный анализ процесса в полосы «реактор – КМОА», и в известной многоступенчатой противоточной полосы «смеситель – разделитель» (набросок 13).

Концентрации c1вых/c1вх и aвых/(H c1вх Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»)



Набросок 13 – Расчетные зависимости относительной остаточной концентрации c1вых/c1вх компонента в обработанной воды в полосы «реактор – КМОА» (кривые 1 – 3) и относительной концентрации aвых/(H c1вх) компонента в отработанном сорбенте (кривые Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 4 – 6), от безразмерного коэффициента A массопередачи при разных значениях дела больших расходов начальной суспензии сорбента и обрабатываемой воды: =0.05 (1, 4); =0.07 (2, 5); =0.09 (3, 6). H=10; 0=0; 2=0.7


Определены последующие характеристики, действующие на процесс. Остаточная концентрация в обрабатываемой воды тем меньше, чем Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» больше коэффициент A массопередачи меж каналами КМОА и чем больше отношение G0/L= больших расходов начальной суспензии сорбента (или сухого сорбента) и обрабатываемой воды.

Области правее кривых 7 – 9 (набросок 13), определяют характеристики, где линия Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» «реактор – КМОА» более эффективна соответственной одно- , двух- либо трехступенчатой полосы «смеситель – разделитель».

В седьмой главе приведено теоретическое исследование массообмена в процессах экстрагирования в полосы «реактор - конвективно-массообменный аппарат» (набросок 3). Сравнительные расчеты демонстрируют, что Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» процесс экстрагирования в полосы «реактор – КМОА» обладает широким спектром режимов, при которых он более эффективен чем в известной полосы «реактор – декантатор».

Установлены главные расчетные характеристики, действующие на величину степени извлечения ^ S компонента из Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» пульпы в экстракт: степень конвективного массообмена Е меж потоками в КМОА; отношение больших расходов начальной пульпы и экстрагента G0/L=1; порозность начальной пульпы 0 и коэффициент рассредотачивания компонента меж фазами Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» H.

Относительная концентрация извлекаемого компонента в экстракте С = c1вых/c0 и степень извлечения компонента из начальной пульпы в экстракт S тем больше, чем больше Е и 1 и чем меньше H и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 0 (набросок 14). C повышением соотношения G0/L=1 больших расходов начальной экстрагируемой пульпы и экстрагента в предложенной и узнаваемых линиях возрастает концентрация экстракта, при всем этом в предложенной полосы она выше и вырастает резвее. В предложенной полосы Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» при всем этом возрастает также степень извлечения S; в известной же полосы степень извлечения Sр миниатюризируется с повышением концентрации экстракта. Таким макаром, в новейшей полосы может быть получение более концентрированного экстракта при Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» более высочайшей степени извлечения компонента из начальной пульпы.

На рисунке 14 приведены кривые 10 – 15 получены из условия равенства степеней извлечения в предлагаемой и узнаваемых линиях. Области справа от этих линий соответствуют режимам с Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» более высочайшей степенью извлечения в предлагаемой полосы. При всем этом, как видно, концентрации в экстракте в предлагаемой полосы (кривые 4–6) выше концентраций в экстракте в узнаваемых линиях (кривые 7 – 9) примерно в 1.5 – 3.0 раза Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость».


Концентрации A=aвых/a0 и C=c1вых/c0



Набросок 14 – Зависимости остаточной концентрации aвых/a0 компонента в жесткой фазе (кривые 1 – 3), концентрации компонента в экстракте c1вых/c0 (кривые 4 – 6) в полосы «реактор – КМОА», концентраций cр Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»/c0 (они же и aр/a0) для одно- двух- и трехступенчатой линий «реактор – декантатор» (кривые 7, 8 и 9 соответственно) от соотношения G0/L=1 больших расходов начальной экстрагируемой пульпы и экстрагента при разных значениях степени Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» массообмена в КМОА: E=0.7 (кривые 1, 4); E=0.8 (кривые 2, 5); E=0.9 (кривые 3, 6). Кривые 10–12 –aвых/a0 в полосы «реактор – КМОА», надлежащие режимам, при которых степень извлечения равна степени извлечения в узнаваемых одно- (кривая 10) двух- (кривая 11) и Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» трехступенчатой (кривая 12) линиях «реактор – декантатор». Кривые 13–15 –c1вых/c0 в полосы «реактор – КМОА» при режимах, соответственных кривым 10–12. Для всех кривых H=0.6, 0=0.6, c1вх=0


Анализ указывает, что предложенная линия из 2-ух обычных по конструкции Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» аппаратов «реактор – КМОА» может отлично поменять 2-3-х - ступенчатую линию смешения – разделения, состоящую из 4-6 аппаратов.

В восьмой главе изучены процессы в модулях «реактор - конвективно-массообменный аппарат» для фазоселективного нагрева сплошной фазы суспензии (набросок Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» 4) и для фазоселективного нагрева дисперсной фазы суспензии (набросок 5).

Установлено, что эффективность модуля «нагреватель – массообменник» для фазоселективного нагрева сплошной фазы суспензии тем больше, чем больше значения степени термообмена КМОА, дела потока тепла через Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» поверхность термообмена в нагревателе при единичном температурном напоре к теплоемкости нагреваемой сплошной фазы, протекающей через нагреватель в единицу времени величин, и чем меньше порозность суспензии и отношение теплоемкостей нагреваемой Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сплошной фазы и теплоносителя, протекающих через нагреватель в единицу времени.

На базе приобретенных аналитических решений уравнений математической модели разработана методика расчета модуля, позволяющая найти требуемую мало нужную площадь поверхности термообмена нагревателя для Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» заслуги данной температуры сплошной фазы на выходе.

Также аналитические решения получены для модуля фазоселективного нагрева дисперсной фазы суспензии. Установлена высочайшая эффективность модуля, в особенности в случае, когда термическая обработка сплошной фазы не нужна. Показано Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», к примеру, если степень термообмена КМОА E=0.9, то на нагрев сплошной фазы в модуле «нагреватель – массообменный аппарат» расходуется тепла в 10 раз меньше, чем в известном методе без КМОА за счет Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» того, что жгучая водянистая фаза циркулирует в контуре «нагреватель – КМОА» (набросок 5).

В девятой главе приведены практические расчеты, показывающие технологические достоинства исследованных методов и технических решений в рамках выдвинутого научного направления, и описание промышленных испытаний.

Для Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» анализа сорбционного модуля «реактор – конвективно-массообменный аппарат» были проведены тесты и расчеты сорбционной обработки виноматериалов для ряда определенных систем. Результаты расчетов со сравнительными данными по статическому методу приведены в таблице Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость». Для сравнимости результатов принят однообразный объем обрабатываемой воды, равный 20 м3. В статическом методе подразумевается, что расчетная масса сорбента дозируется в емкость с обрабатываемой жидкостью объемом 20 м3, где протекает сорбция, время процесса Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» при всем этом определялось с учетом времени осаждения сорбента в емкости. В модуле «реактор – конвективно-массообменный аппарат» обрабатываемая жидкость подается на вход массообменника с большим расходом 10 м3/ч. С этим же расходом из Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» массообменника отводится обработанная жидкость. Степень массообмена в массообменнике принята равной 0.9.

Приобретенные расчетные результаты подтверждают эффективность модуля реактор – массообменник в процессе сорбции в системах «тонкодисперсный сорбент – жидкость».


Таблица 1 – Сравнительные данные сорбции статическим методом и в Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» модуле реактор – конвективно-массообменный аппарат


Система

n

Kрас, 10–3

t

Метод сорбции

Порозность, 

р ,

м3

Время процесса, ч

Масса сорбента, кг

t ,

кг/м3с

Карборафин – виноматериал сухой– красящие вещества

3.72

19.6

0.5

Статич.

0.999

-

173

13.1

4.0110-8

Модуль

0.950

0.52

2

13.1

1.4310-4

Фосфат циркония – виноматериал шампанский – Ca2+

1.82

34.5

0.4

Статич.

0.999

-

15

41.0

1.0910-6

Модуль

0.950

0.4

2

37.4

4.4810-4

Фосфат циркония – виноматериал сухой Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» белоснежный– Ca2+

2.21

86.5

0.4

Статич.

0.996

-

15

147.1

1.0910-6

Модуль

0.950

1.8

2

168.3

1.0610-4

Фосфат циркония – портвейн – Ca2+

1.77

64.5

0.4

Статич.

0.998

-

34

73.3

4.9010-7

Модуль

0.950

0.7

2

65.5

2.5710-4

Биосорбент ОК-1 – виноматериал – Fe3+

0.29

6.15

0.4

Статич.

0.995

-

60

96.2

8.3210-8

Модуль

0.950

1.62

2

81.0

0.3310-4

Биосорбент ОК-Л1 – виноматериал – Fe3+

0.24

2.97

0.4

Статич.

0.998

-

60

44.4

8.3210-8

Модуль

0.95

0.76

2

38.0

0.7010-4

Дрожжевой сорбент – виноматериал – фозалон

0.18

17.1

0.4

Статич.

0.988

-

60

242.8

2.2210-9

Модуль

0.950

4.9

2

245

3.010-7



Как видно из данных таблицы 1, время процесса в модуле Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» реактор – конвективно-массообменный аппарат меньше времени статического процесса на 1 – 2 порядка. Существенно больше производительность единицы объема оборудования по сорбируемому компоненту – на 2 – 4 порядка. Отметим также, что в ряде всевозможных случаев в модуле реактор Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» – конвективно-массообменный аппарат для обработки воды требуется меньше сорбента. Эффект экономии сорбента, по нашему воззрению, связан с тем, что в исследуемом методе в конце процесса обработки определенного объема воды концентрация компонента Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» Cкон­(T) выше среднего значения T , а означает и концентрация компонента с сорбенте выше концентрации, сбалансированной средней конечной в воды. Как следует, при обработке некого объема воды до данной средней конечной концентрации компонента Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в модуле «реактор – конвективно-массообменный аппарат» можно достигнуть более высочайшей конечной концентрации компонента в сорбенте, чем в статическом методе. Это позволяет уменьшить дозу сорбента.

Сорбционный модуль «реактор – конвективно-массообменный аппарат Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость»» может быть применим также для сорбционного извлечения полифенолов из пива поливинилполипирролидоном (ПВПП). Этот процесс обширно всераспространен в пивоваренной индустрии и применяется для увеличения стойкости готового пива.

Расчеты были нацелены на трехканальное выполнение массообменника, который допускает Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» случай различных расходов потоков обрабатываемой воды и суспензии сорбента.

Формулу равновесия полифенолов в системе пиво – ПВПП обусловили обработкой литературных данных для регенерируемого ПВПП.. Результаты расчетов приведены на рисунке 13.

Зависимость Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость», представленную на рисунке 13 можно использовать как диаграмму для выбора характеристик модуля зависимо от требуемой конечной концентрации полифенолов и объема обрабатываемого пива.


Таблица 2 – Результаты опытно-промышленных испытаний сорбционного извлечения полифенолов из пива поливинилполипирролидоном в модуле Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» «реактор – КМОА»


Сорт пива

Объем обработанного пива, м3

Производительность модуля по обрабатываемому пиву, м3/ч

Исходная концентрация полифенолов, мг/л

Конечная концентрация полифенолов, мг/л

Масса ПВПП, кг

«Порт-Петровское-2»

18,0

3,0

164

66

40,0

«Порт-Петровское-3»

17,5

3,0

171

46

40,0

Результаты опытно-промышленных Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» испытаний сорбционного извлечения полифенолов из пива в модуле «реактор – КМОА», проведенных на ООО Махачкалинский пивоваренный завод «Порт-Петровск», приведены в таблице 2.


Средняя относительная концентрация полифенолов в обработанном пиве



Набросок 13 – Расчетные зависимости средней относительной конечной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» концентрации полифенолов в обработанном пиве сорбентом ПВПП в модуле «реактор – конвективно-массообменный аппарат» от относительного объема обработанного пива при разных значениях параметра массообменного аппарата A = 2 – кривые 1, 2; A = 3 – кривые 3, 4; A = 4 – кривые 5, 6 и разных отношениях Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» больших расходов потока суспензии сорбента и потока обрабатываемого пива D/L=2 – кривые 1, 3, 5; D/L=3 – кривые 2, 4, 6. Порозность суспензии сорбента 0.7, Tр=480


Конвективно-массообменный аппарат, был испытан в процессе извлечения виннокислых соединений из винной Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» барды для производства виннокислой извести (ВКИ).

Достигнутые степени массообмена КМОА в исследованном процессе составили 0.779-0.915. Процент извлечения полифенолов составил 60,0 и 73,1 соответственно.

В приложении 1 приведен акт промышленного внедрения процесса извлечения виннокислых соединений из винной барды Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в конвективно-массообменном аппарате СКТМ-2-10 для предстоящего реагентного получения винно-кислой извести (тартрата кальция). Достигнутые в испытаниях степени массообмена КМОА составили 0,75-0,8.

В приложениях 1 и 2 приведены акты промышленного внедрения процессов обработки винопродуктов мелкозернистыми Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» сорбентами в сорбционном модуле типа «реактор – массообменник» КТМ-2 и СКТМ-2-10 на винзаводе АОЗТ «Совхоз им. Ш.Алиева» ПАО «Дагагровинпром».

В приложении 3 приведен акт промышленных испытаний процесса сорбционного извлечения полифенолов из пива поливинилполипирролидоном Процессы и противоточные конвективно-массообменные аппараты для фазоселективной сорбции, экстрагирования и тепловой обработки в системе «тонкодисперсное твердое тело жидкость» в модуле «реактор – конвективно-массообменный аппарат» на ООО Махачкалинский пивоваренный завод «Порт-Петровск».


processnij-podhod-k-upravleniyu.html
processor-h86-instrukcii-sdviga-umnozhenie-i-delenie-na-konstanti.html
processor-powerpc-g5-klassifikaciya-mikroprocessorov-tipi-i-harakteristiki-vipuskaemih-mp-komplektov-cisc-i-risc-processori.html