автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Массообмен в каналах с селективнопроницаемыми стенками в условиях концентрационной неустойчивости

Московский ордена Ленива и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт имени Д. И. Менделеева

тто-ир---—-------

"■> * " Г я

На правах рукописи

калика григорй¥зХ£\шнович

ма0в00бмен в каналах с селективнопроницаемыми стенками в уоло виях кон це нтра цио н но й неувтойшоотг

(применительно к процессам мембранного газоразделения)

05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии

-------- АВТО РЕФЕ Р А Т

диссертации на соискание ученой.степени-------------

— —кандидататехнических наук

Москва —- 1992

Работа выполнена в Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева на кафедре процессов и аппаратов химической технологии.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент 8. П. Брыков.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, старший научный сотрудник В. В. Дильман; кандидат химических наук, старший научный сотрудник О. Г. Талакин.

Ведущая организация — Казанский химико-технологический институт им. С. М. Кирова.

Защита диссертации состоится г. в__часов на заседании специализированного совета Д 053.34.08 в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва А-190, Миусская пл., 9) в ауд._

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделе* ева.

Автореферат разослан ^^ 199^г.

Ученый секретарь специализированного совета

Д. А. БОБРОВ

А реальность проблемы. Внедрение высоюселактквш/х и лролзьо-____ди*вльшх ивийрая я ^тбноифисацая процасса за счет повышения давленая б напорной канале усиливав! негативное влипни» вивинвдиффу-31Юиного сопротивления, при этой движущая онзн процесса селективного пронацанкя снижается на 30-40J6, падаз? массообиенная а энергетическая эффективность процвоса разделения» В овяам о этим возникает задаче оптииалыюго выбора основшх термодинамических и гидроднкшчтвоккх параметров, для ревешь которой необходима информация о закономерностях илооооЗтт в каналах с евлективнопро-

кицаекши

Тмгнтъм инг?п55!с;:зоги ^асаообиьыа в an -/бранной гаэоразделя-кальпои иодулв иоч.: -ч *.:<w достигнуто при. проведении процесса в условиях КОЙДОВТРОВВОИПОй Ш ,'Л"-йч»ГОООТИ.

. Работа выполнена в аоездазствип о вадаикаи H,I. (1986-1990 гг.) ШШ( "Мембраны".

Цель работнт Экспериментальное научение локальшх характерно-тех иасоообмвва в каналах мембранных газораадзлнтвльних алзментов в уоловаях yoïoSчиво го и неустойчивого распределения плотности при горнгоитальной и вертикальной орионтации канала, по.^чоние раочетшх уравнений нассообмона и ааалие на этой основе иаосооб» войной к еиоргетичвокой еффвотивноста пресса разделения.

Научная ношэна работы. Экспериментально найдены я обобщены критически чиола Ралея (/?цс) и условия развития сиешандакошйк-s ив но го точения в каналах с селективны« oîcocom. Получены уравнения массообиена в плоских гориаонталько ориентированных каналах в условиях устойчивой и неустойчивой стратификации плотности. Впервые поручены обобщенные уравнения для расчете профилей концентрации при устойчивой вынужденном точении в плоском канала с односторонним и двухсторонним отсосом. Установлены пороговые значения критериев устойчивости тачв.чня и получены уравнения для расчета локальных чисел Шервуда в вертикально ориентироввиитс каналах о прон"цавмши стенками,

Практическая ценность работы. На ба?з полученных уравнений иассооби0ш1 разработан метод расчета процесса иомбраиного ре »деления бинарных газовых смосой при повывэшвд давпаиинх с уча ток реальной структуры течения в напорных копалах, который позволяет выполнить анализ массообменной и энергетической эффективности и проводить проактше и шшрочшв расчеты га зо разделительных мода-лей. Метод раочота иопочьзувтея ¡10 ¡Кон АН Л pu пне:'.о Я Республики при провктирорпшт мэмбрэнних гаяорвадзшг« -шпар«™*.

■Апробации, Основные результаты диссертационной работ докладывались н обсуждались на коллоквиумах по мембранным методам раи-даланяя кафздры "Процеоси н аппарат химической технологи" ИХТИ кц*Д.И.Ыеидйлав»а и на У1 Всесоюзной конферекдин иолодшс учепах к опвциалвстов по физической хншм (июнь 1990 г,, г.Иосква).

Публикации. По материалам диссертации спублнкоын'э две печатные работ.

Структура и объем работы, Диссертация состоит из введя пая, 4-х глав и основных выводов. Материалы излокени на 210 страницах, включающих 72 рисунка и 17 таблиц приложения. Список литературы сода ранг 87 источников.

СОДКРКАШ РАБОТУ

Первая глава диссертации посвящена вопрооен гидродинамики и цассообиона в каналах с проницаемыми стеакаии. Расомотревы методы анализа устойчивости ламинарного точения в каналах в усяо^ях от-сооа к вдува. Выявлено, что при граничил условиях, таракторвкх для мембранных аппаратов, нет достаточно надежных данных по уело-вияи возникновения кони) ктрационной неустойчивости и саконоиерш-стям массообмэна при смеванноконвектипном течении. Какях-либо исследований массообмена в вертикально ориентированных келалах с проницаеиьши станками не обнаружено.

На основ« изложенного делается »«»од о необходимости экопвря-ментального исследования массообмека в каналах мембранных газо-равделнтельгах элементов.

о Во второй глпяа наложена методика иссждовавия закопоиервоо-твй раа«ятг,я ди^фузиожного пограпичного слоя > плоских квкшмег о овлектвзным отсосом.

Выбрей ингярферометрическиЛ метод экспериментального исояздо-вания, длч реализации которого использована схема двухлучевого дифракционного интерферометра.

Камера с оптическими окнами модулирует натуральный канал меи бранного аппарата ллоскокамерного типа, конструкция которой позволяет проследить за развитием диффузионного пограничного слоя по всей длине. Основные размеры: общая длина канала - 1050 мм, в то» числе участок гидродинамической стабилизации - 400 ии и участок ыаосообиена - ^00 ми, глубина капала по ходу луча (2 ) - 65 мм. Высота канала (tf) - 2+5 мм.

Разделение модгльннх сип сой СО."//,, /к CIL'А /, / )

"ооу1Ц9ст5лялось нц полйвй)шл1р1гаа1илоилановой (ПВТМС) менбрапэ. l'.:s • твисивность оттока газа чераз ыамбрану изменялась варьировании давленая в напорной капало 0,5*6,5 Ш1а, в результата чего число Покле иеиялооь oï 0,1 до 1,8. Числа Рвйнольдоа принимала значения до 2500. Процесс проходил в изотермических условиях (Т = 293°), Основном непосредственным результатом эксперимента являмся «..торфврограиш поля оптических плотностей в любой сечении канала, раовифровка которых позволила получить профиль концентрации.

Профили кондаятрации приводились к безразмерному виду с отб-

кой до x^f^^1» ШР™

* ~Л/\Х )иГ ' ч J-Ads ' J-Ar /ьГ

■1 обкатывались в лиде локальных чисел масоообивиа с погрзшноо-

ci/Щ) И (3).

e-)fi \ùy M JUAÙT

Динамика развития диффузионного пограничного слоя фиксировалась на кинокамеру и позволила определят» области уо-гойчаього и неустойчивого ч-эчекня и деловая возникновения сиешмноконвег.тив-пего движяняя.

Третья глава поовящеиа обсуждению и обобщению результат» якс-периыентального исследования массообмана.

Массообмен при устойчивой стратиЗикадии плотности»

lia psîo.I н в качестве примера, првдотавлвиы интерферограммы и безразмерные профили концентрации, которые дают представление о развитии диффузионного пограничного слоя по длине канала при одностороннем и двухстороннем селективном отсосе. Следует отметить, что с ростом значения i^g'Oi представляющего собой преобразованную продольггую координату, происходит увеличение высоты диффузионного пограничного слоя и уменьшение градиента концентрации у поверхности мембраны. С ростом интенсивности отсооа {ре,) профиль концентрации становится болея чч^.тппплим, шэрастает тшапнедиф-Фуз ионное сопротивление переносу легкопртник.и^ого комлонянта к мембране,

Локчльпно числа Шервуда, рзссчитанныз по прочими конце »тра-114и, представлены на дот одног.-орониио к на рис.4 для двух-

стороннего маосооомона в яявксиыости от числа l)î ' при различиях значениях чнсол/cv , Rя 5С . Значительное у«ввь:\-?лч<! числа 8h иабл»: лается до sjmcw С 2 я С, ¿'"О, О У)

(лту.*сто-гч>пч;*.»Ч), -»"го г, рн:<1ч?73>м ;:■)грпчгп^.с-

го слоя. С воэрасганиэы параметра отсоса, при равшх значаниях Gi > числа ыассообиопа возрастай;.

A f п \

/ г/ \ sKi

/ / РЧ,Н-1Рп Pcf-Qtf Si^OJO . Си' 4-0,0/0 2-0,0/5' 3 -0,025 . ч-о„ово

/

т

Рис•Г• Кнтерферогрсмии и беяроаиерние профили конце цгрлцяя при односторонней иассообиене»

8 '//Л

Рис .2. Двухсторонний иассоабиет штерферогршшы и промяли концентрации в Сеараямернои виде»

При достижении Pev значения 1,5*1,6 для одкостороннзго иассооб иева наблюдается сильное изменение ааконоиерностей развития пограничною слоя. В ¡таких условиях наблюдается рзэкиЯ рос г числа SA и волнообразное развита диффузионного пограничного слоя с образованной вихрзвнх структур у нопроницоаиой стоили, что вызвано гидродинамическим отрывок.

-------Se !Ъ

о— {,чо m +- 1,1s W л- m a-« Djo m

h-лр ш

Гга.З». Ивиеиеаке лоиадьншг ч» и «л Евцаудо м »шва канава кда одпоетороякви u&csuoSuesra в yc-:a2ur.aoii рясдас-даяенкп агсггцесгя»

Se =0,73 смесь At-СОг €> - -0JÛ О -

Д — \b=W~ùM

)

ТГ

ijj_

"ÛM "0,7S~ If,

гч о*ъг as-

илайяой-

r«,t. Лакитщ* числа Шервуда "PB дасгсйпн'лтию »"•цо / усюйчсеая cspc/iafKcsntsi; / «

ахоавраиапаюю пояучвнкаа авачзпЕп гпнмышх пне«л Шервуда к BBEi Профа.«?? концентрации явилюь оспоезС П-я по луча nr.,, обойади nut ypaiiiP-k'-a в критериальной мда» свздснтое в таблада i.

ибосазш экспериментальных данных проводилось на основа принципа суперпозиции факторов, окаилаадих вавяихо на процесс. Ряо-четше урешшшя для профилей нонцвнтраиш. s «ечя Вотвтяа sb».»- " MWKt. г, Г.К ю соотношений ('О и (5) соотваюЕВвншиХ » • ••■

«HHBR № оаидпланая ооомвюмуоиих ввлечаа в базовой, пропепоо,

ддн которого су№0**увт точное решение уравнений мвосоопотна. ;> янпчом од,чпв - зто иасоопврвдача * плоочом канале при птпуглйл« радю.1ьно4 систазлящвй скорости, при линейной изменяя» кот*»ч*-рппии по дпияя каналя и ламинарном режима течения. .

Одяокрч»:ишо о рчзмтмн ди^ионного шпрямчяпго г/11 я nrtnr» -

(Ь)

(6) (V)

Таблица I. Расчетные соотносания. Вынужденное точение,

хдм-г-« (4)

односторонний массообмен

Л ~ Ь'РШ-с¿')-л

К*С,С '(¿с

^'ЪЩГ^ШГШ

ст/г ЧгМ^-ш «»

двухсторонний маесообмен

а-'з-г^см-^-ъ"7;-/]

№>0355 ^-КРеМ') <1Ь)

д*т ^армирование потенциала неустойчивости. Посла достижения иас-мвыми оилаии критического значения двумерное ламинарное течение теряет устойчивость, возникает трехмерное движение о образованием вихревых структур. В данных условиях экспериментально решены следующие задачи: изучены закономерности изменения чисел Шервуда на участка формирования потенциала неустойчивости; определены пределы устойчивости (пороговые числа) ламинарного течения; исследованы особенности изменения диффузионного пограничного слоя и чисел иао-сообмена на учаотке эволюции вихревых отруктур.

Установлено, что при движении жидкости в плоской горизонтальной канале неустойчивое распределение плотности сразу приводит к деформации профиля скорости при сохранении длууарного характера течения до порога гравитационной устойчивости, в результата чаго существенно изменяются закономерности развития диффузионного пограничного слоя в сравнак:!:: с выкувднкоконввктивпым теченизи.

При односторонней иассообмена, в результата смещения максимума профиля скорости к непроницаемой станка, диффузионный пограничный сдай развивается на всо высоту канала гш мекьиац участке. (¡2 чей при вынужденном течении. Изменение профилей концэнтра-¡ши отражается на числах Шервуда. Из зависимости )

видно, что числа масоообмэна до потери концентрационной устойчивости уменьшаютоя о ростом текущих Йа ,т

ж

2С

16

И <3

V О

Л

т

№ и

пи

г

—

Г

......1.

спесь

аз

Яис Яе

8с &

1-0- СО/К а,Ы 'М5 8//7 м ,

О-/

■а, I А -

- - г». 1 . -

¿'-д-10,и.лл 0.66/,5 7р ' ■> О • Нг N.. 0,2) 0,09 ¿012 ¿11

0,1 0,1 О, У 0. :> ЦР

Рнв.5. Иеиех-.мил ЧМсвл КоРнуД« при одкс«горош.ви «..«ообмеот в горивомт«.,м,оа «шв** / »ицгс^Ячкнад стр*-и.}**«!*« /.

Пра двухоторогшоа г;зсоооблаво дзфориацш профиля окэроогя иршшдит к иадеслод cn^aspaa поля коицэмрацай, eywoseytafl upa ицуадзнеоа гэташш. В рззульгаге Еозкаваацэй пссг^аарая рав-яачаагся «иола Шзрзуда на сгосгах: уазпьааотоя ка ЕэуоасЗчагоЯ ciaiste S^a и: MspapsaM па уогойчпвой 3/л

г-о-тттг з-д-од/ш roo

а К5г алм ада ¿ум ¿Ш"

Рис »6,. Числз Юарц/яа а^а дг^ястаропаза нассооОа»йЭ.

S/ta

В" 5Л/

—» ваг^тздэааоз тачэяяе

Критячоогепа (пороговиз) писез Рола я (/?а<), хиршичрязугзво предал уогоЯчлвоогв сзчзш'л, опрздаяллпсь по продз;;ш::: прэф:аш вопцзнграциа на участка, посла когорого профиля етш^^лдаз прэ »вривваи кардвсаяыав изаепопая пз-зо потеря граш2;и;:гошя2 уот ойчивоога (pro,7). Реэудааги носладовагая критячосга« ч;юа Ре лея обобщены в вида л.а .,алпа1

для однооторонизго uaonoocteena п п/\1

С!ас= /'//31 'г'

для двухстопонпзго распологяиив ыоабрана.

Течение посла nosepa гравшгзцяонной устойчивости хор»1*

тер вахрзшс шнуров, разывогщихоя вдоль оси копала. Вйаичодайст вив вихревых шнуров» гозявдз случайный характер, прзетдзг я пул* оаииям диффузионного пограничного слоя, внраяавщэзсп в несгавио парности профипя воицзнцицяи.

При односторонней моооообченв срвдотстотиотичвсва? частого лебавкй профилей оптически* ппотнпстой, полученные в ровультпп.

yjacsax mrzapi г^гп,Г-тпяояай/^схеЛпг'ггуо

Иаг5р.уэраг-рвазк процесса раздаязияя вря ЕсусчоЯтл^ся распрэдэлаплд азоетоетз а горяnon?»

О-дцухсторэппяД гасеооЗасп I53Bj & *ССО}/?у=ОуЗЦ5с*0>?:7

обрабогпа датах аакоогоалл, пэпяетоя з даапасояз 1,5>2,7 Гц» развита а дпффузяонзого погрлпчпого слоя лосзт элпообрэзпн! зсрав-tap, что вюваяо эгодзвцзза зароздатедася ззхрэЗ я яыхптяъ-ъ". . • вых погээцнягэз азус^сйтио,;?^ д

Пра аааяаао эаглозгяогз ) ,pzi»5) олзл/з?» п •<•, у л, - ;

"вниз срздуах члззл аато/Ш-а и^язаяо û pooïôJ ;¡p:jí4'¡ ^r ■.».• ■; т л «а Ролзя, зараагзрлз^гз-иэ ллюио^згоозь ларэзазхии-чя г.; •< «

vOTfí R33J2J.

Ир« Дйухвзо^оаггз^ поела дорог» уазо l-u.w. ••

квщзя aoaa-joipa* прочая зош$я:о5шда, з пропас*? за г-ив трап до потэра г£азз?адоа.хЗ уогоЗчаэовп, ••..rwi.p, **•• •

центра цаз лошмц?озз:»адд'Э яониоааята у отзпза о пзуояоЗчпкя раопрвдалаваав вяотяоогз« С нзаоичядан г.

COOTB070TS3;1;:0, jo о л л ллссс::Л:п,"л,

rv J f//i

Иа прпзздз:г1!с о.*лси:,зсиЗ <ü/J / \u¿ у(23Й4&) £3дпа, чг» \ ста rote с уогойчшшз рзопрздолопаэа пло?тс?з ч зогд r;icooo£:ionn (¿>'л?) в срвдвзи нэояолзко шянгястоя. Зяочагсззаш Coursa ззкзмыдя торпввазт зажаяьшга Tann«*« "««-•*—: у

чивой огр073?л,лгц;-!г. . -^■•т:: < v

Эяспорпазпгсл^гп в основу обобал««»— —----

(тчЛяипа 2), 0П/»:1Г013лх ироцасс одпосгорол:;з10 а гч • . иаосообааиа в гсрззузш?»иг;г плсплоч капала о ароаздсЫаыяп отелялся пра оаэааипокояввззятаоа згочотя. В качвстззз'базозого избрал иаосообнаи при тяуадэттпоттлтавпоа тачзпаи о oïcoooa.

Таблица 2« расчетные соотношения, Горизонтальный канал, омеданноконвективное течение,.

односторонний маооообмвп

Ra<Rac

У^РШДША''*] <»>

Ra'Ñac

УЧ+ИПа с (20)

двусторонний массообмен

Rü<Rac по УРаЕЙ-(14) И

Ra-Rac

S^SL^Pe.

Ш-/. JALEbc Та -1+ 5m-fíat

st=s,uc r YH+Z-lQ-'Ra*

(21) (22)

(23)

(24)

Маосообмен при вертикальной ориентации канала. В этих уояовиях сувдственно измвнпютоя условия развития конвактю вых течений в пол) гравитационных сил. В процеосе масоообмена ов( бодноконвективные течения развиваются под действием разности пло' вестей по высоте канала, формирующейся с развитием диффузионного пограничного слоя и характеризуемой числом Грасгофа (Сг). Кроне того, изиеввнкя плотности вдоль вертикального канала, о вязанные < извлечением из сивоя целевого компонента, также ямяютоя пркчино ествотвенвоконвективных течений, характеризуемых числом Реле я (R При атом распределение локальных значений скорооти и кокцвнтраци аавиоит от взаимного направления вынужденного и оюбодцоконвект« но го движения среды. - _

В случае противоположного направления вынужденного (¿¿к) и свободного (/> ) течений, возникавшего в процессе мембранного ps деления смаои He~N¿ при движении газа снизу вверх, характеристи! массообмева значительно отличаются до и после формирования вихр< вых структур.

Наложение свободною» неактивного течения на основной газовый поток приводит х снижении скорости течения у стенки, возникают возвратные течения, в результате чего нарастание диффузионного : граничного слоя происходит биограе, чем при вынужданноконвектив течении. Изменение состояния пограничного слоя отражается на ха рактеристкхах ыассообмена. . .

Локальные числа Шервуда (рис,8) на участка до потери устойч вости снижаются сильнее в сравнении с вынужденным течениям. Ста пень снижения чисел SA связана с величиной (С^ + ). Оц

чв!гаая 5видвН1р<я сохрапяотоп до достйжаУйя-иокоторого порогового зпачеиая (С? пря которой в капала развиваются вшсровно

структура

Ж

1-Д- №

2-0- № 3-Э- ¿05

Сг Ж.

530 1,5

то г'/г$ аз з/оо ьл

Г:

ЩГ Ш1

Рие.8. Числа Шервуда при иассообнене в вертикальном пш«/ствь и/• Л-</)/. в-односторонний и б-даухеторояний масеоовмев "ь'Ь _- — — вынужденное течение

Вихревые структуры в вертикальном канале эарохдавтоя на границе ооноввого и возвратного потоков в вихревых валиков, ориентированных поперек канала. Граница устойчивости пря равлнч-яых числах Рейнольдса представлена на рис.9.,

[Сг* Л КТХТГ&

А <г \

А \ \ -\ -4 А. \

Р«с.9. Границы устойчивого качения в вертикальной

^^ 'им %

I-односторонний маеааобмв^ е-дцугцтерошшД кгсссоО^за.

О г v 6 д 10

Первиашквание, вызванное шхревыни валиками, снимет равняцу концентраций у поверхности ыаибраны и в.центре канала, что приводит к увеличению чисел иассообиена (рис.8). Среднее увеличение чисел Шервуда, при равных пороговых условиях устойчивости, нвиьшв» чей при гориаонтальной ориентации канала, т.к. вони перемеииваняя существуют не во всех точхах по длина канала.

В сарае кхгхотешш t ежа лого компонента, возникавшего дрв ЫвИбр&ВШШ $в»£3*1ВЕИ швов C0¿' hl¿ и ЯВЖ0ШЖ та cwssy вверх, as твзш&ввотмшкшю »<мшк накладывается совпадавшее но ш правлении oso бедна ко иакт ев пае двксеее. В рв»улыатв atoro про-|м» оюрвотш с*евзва*сч бохвв sanostm вшл:, профили нояуевтрацик pamstme Щ »о® мжо каваиа на бохия* участие С Ж , уведши 1СИОП градквта Еовдентрацвй на ciaras в ораввешш о вывуидев-пиа тачокш». Рюкт вихревых структур сз приводит к ревкому ш какаем сов$оввЕя дсф^уасавкого погранЕчиго охоя, 0 вачагз вихр< oCpssossusa uosso судять только по ю bseíoesju ко»бапа?ш профиле Еонцакгцацаа, ч$о г ¡зивавт трудноотв пра опрайзязшш условий аот« рц УС205Ч£ИСС*.

-Поаучешлз в ра&удьтага обрабогки шгсзрфарограми чкояа Сврву-дв предзгаахавы в виде ваввсвиости 5Л =Дрг"/ на pyotIQ и лажа: subo, ч5к дт слцая-Противоположного напрев» кия вывудоввого и свобадвзк« $8чйн«£ (дво.8) при равных napeaatpsx процесса.

и

1 1\л 1 V Qt Ra, Reo J-ДЙШЗ &S¿ Щ го ш mí т Ь-Ш15 rn № ¿es гы

^ Se-О, Ы-гЦ&й ^sMtórff^í

г\ \ * Пд о

\

/ \f

к к ч V и LÍ

1Г

(W № и 09 0J¿ №

ГадгЛО. аыыомься».') пр и С * > О / сиицьСВгА' «-одиов»оровн»в * б-ддужстороши»* насепчбмзк. '

- - - ---«ш{у*Д<=нн:и т^чавмо

Экспериментальны* вначенир чтся Швр?уда при горкйонгяльной ориентации канала обоСваян ь «яде <:oo!v¡<riu!f¡, щ« дота в «i»«ннх в таблице 3. где е качестве й&э'чилг pjtft чм w^ot»«»-! щг.< r<)¡\v%-iiPi'fioRftHBffTPBR'.'M теченр».

- Твб*1гва-1.-Р15Л|1?на; с^тпогаицОв

односторонняя ивпсусбхая друхсторогтаЛ 'псvio-Tr-' ?

1'П

¿/ж

(с?

/77—У; //=/ К~ 0,055 КгО,{?

(СгЧЬШлЧЬЛ

/i1

а/к/ ;/1/-////

!Ш0{? КHW0

r-rS/u,,;1»

i 1 >va ít;j р:ы^:7Я"а7и рас;-) та ■

:•••(• vi^íiüoio рпзг»слоз'<л тч-joi'ax cinco3 a r.nnaim-л ч iv-'.»-- • 1

~г»"пг;:ого твки o y-nxca •{op.,r.,pyviaroca ¡- «амаю продляя я.оиг.ч ц:п, poc'JOT ocü.xvjíi ;:з сбо'&пгвт .токзлт-кух »приавгалядо.т ■ а, по лу тп rtr?fx з результате о/>р--"1отгся зкспар:гш1»л*"":УХ »«••"' Разулкгатн рас-шз c-í ^гдг.постя аппарата в с.чучйэ : -д

бинарной газовоП cueca покаяапы на £шзЛ1, в виде asEncsitOGín

.f,~f(pí) npr? фпг-пртг.ап-ч;; •••>П'ТТЯПК,»ЧГЧ* Г.'1-'П!'"П ПОхСй'Л, b'.ü'j "

ии.и.о, чlO :\v,. пп:;:! * Jли'.п;;топ К!" "-г: i . !

разочихашшо по юдоли идеального вытэсиэипя а с' учатси ^орчару ^-щогося профаля концентрации по высоте канала, уоялязавгоя о рсл-тоц давления и коэффициента деления потока, Зазисикоота<

зсазз п[л;о 2:45г.-.vt:-л» "Tvnvv.

Сняглшш ucí'í «г.гляо о умоаиаьм:! л."<'< *'.','

щей силы процесса из-л я рячвчваетяговя в яапоркоа кака.и о uno го пограничного слоя, что пролллтютриговяио па ргоЛЙ, r'v? п:1ппад:!ффуз:;0ш:аэ йопрохйвлонне представлено в, вида отнооитэяъ-пой убыля двинущей сил»:

5/л , р'- ?(Xa<X<,-Xaüt) .

АР'^-Ха^'Р" '

Сниаопие двияуцой с или приводит к значительному умлачзиа»

Pxq.II» Йеменеив» *о»ф цивнта иавл«ченкя с ра< Там давления орк равде. в» емесж

Н=2мм /.

------ыиа

-— ВКТ

----------СНГ

I -0=0,1 г -0

поверхности иассообиеиа для достижения веданного коэффициент и влачаная при равных гчдродицаиичеоккх уоловягас (рчоЛЗ). Ей_Г И "Г А/

/ г з ч

\ \\

/А в £-0,1 2 -0,2 3 -о,з 4

ж/

Р'

10 2.о з,о %о

Рис Л 2. Умепыпеаае движуще Я сялы насеообкеяа кв-аа раввмтия профиля концентрации.

а

¿2

и

--- 1- 0,60 2- 0,70 3- 0,30 5- 8'М/

О 1,0 2,0 3,0 4

Рис.13. Относительное >аел* ние требуемой поверхности и Сраны.

Существенно увеличивается относительно модели идеального и теснения и энергетические ватраты для получения проникашяго п дукта заданного состава (рио,1<0.

При проведении иассообиена в уоловиях гравитационной «еуот сирости значительно уотньияягся диффузионное сопротивляниа пер су лзгчопрони№г<лч:о япчпрк.'кта г («ибранв, г результате чего

риму» р -/(/'') ГЛ'ГГЯ?тс? в 0\т"!тг, рижских лав

ней, значения ,£ воз раста!>т"~'(~Р«оТ11)»~

РИДт показаны изменения коэф.Цщизша извлечения при «с.танни смеси СОг~СНч для различных уоловий кассооЛгона. Так, при высота горизонтального канала ? ум и/?е = 700 достигается условия гравитационной неустойчивости (зависимое« I), а при#е = ЯОН число Ролэп но достигает порогового значения, что приводит г; значите лыюиу уквя&езяи» интенсивности ивсоообмэяа (зависимость & При уиеньшнии высоты канала, например, Н = I им и/?е = 700 (вави-пиипс'ь ?) вн^упвтсп разпзезх ( •ам*" Хчс1")» ко»«}«иипиветн тевэттч мип чей ирл иасоооо'мане, в условиях неустой-

чивости. Бели в горизонтальном канале условия неустойчивости недо-стиетиы, определенное улучшение показателей процесс достигается при вертикально« расположении каналов (зависимость 4).

Г;!С_Г-4. Иэí^янn!r^tl, пткоент^яь- .РиеЛГ. Иямрнвнич при роаличин* РГК'рГетНЧСС в^^рпт. условия* ыяссооПыенв.

выводы

Т. Рззрзбатяна методика пкоперкнентплышго исследования диффузионного пограничного елок в напорных каналах,иечбрннных плоско-каиерных аппаратов. Матод позволяет визуализировать и фиксировать распределение концентрации в любом сечении канала и на этой ооно-вэ получать локальные характеристики иассообиена при устойчивой и н<,устойчивой течении газа.

2. Получены обобщенные уравнения для расчета профиля концентрации и. локальных чисел Шервуда при устойчивой вынужденной течении п плоской наняли с односторонний и двухсторонним отсосом.

3. На основе экспериментально установленных значений критических чисел Релея получены уравнения, определявшие условия возникновения концентрационной неустойчивости в горизонтальных каналах о элективный отсосом.

'(. Получены обобщенные уравнения для расчета локальных чисел

Шервуда при сигшаинокоизектиыши течзпии.

'5. Уотавовлзнц пороговые значения устойчивости течения и полу-чеы jpssmssn для расчета ловахьшх чесе л Шервуде в вертикально ориентированна каналах.

6. Зыпалдан. ападка массообменной и энаргвткчаокой вффвотввва-стк процвооа ивкбранного равдалвиия бипарвых газовых сиеоей аре псввюнных давлениях о учетом реальной отруктуры точения в наварных налах.

УСЛОВИЙ ОБОЗНАЧЕНИЯ X,ü,¿ - координаты декартовой скотеии; H't?'f> ~ высота канала,иь

вирняа хавала ко ходу луча,т.; Хл,ЛашЛл«* *Хл (pt/\ коицеитрацап коияоиянта А соотватствснно начальная, у поверхности иеибрани, сраднанассовап, текущая, протжаицего потока, иолыщо доли; Р' а Р" - давление в напорной и дрощшйц канала,Ullaj Qs.~ SfieS¿$ ~ числ0 братца; Re-¿'Hfiil/jU - число Рейнольдов; Se-гг^Щд-чиодо Шшт^^Н^ЛлЛ-Ш^/А - "«ела Пакле J Рейнольдов, записанные для скорости оттока rasa через отевку;.л, X -безразмерные концентрации; Sñ - число Шервуда;

Ц - £>** " чиола Р®лвя» рассчитанные по поперечной раз пост« и продольному градиенту плотностей; HtZ-g-H^&pJl/A1 - чио до Граогофа;Х - коэффициент извлечения: - коэффициент фугитив-ности;0 - коэффициент делания потока; w ~ удельны« аатраты »нар Ч - °»7 - К'П.д. компрессора; $ - универсальная газо гея постоянная; Т - теипература, К; НИВ - иода ль идеального вытес Е«1ШЯ} ВКТ - вынуаденноконвективное течение; СКТ - смеианноков-вективнов течение.

Материалы диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Дытнерский С.И., Кеи В.А., Бриков В.П., Калика Г.З. Uaooo-обшзн в каналах мембранного газораэделительного иодуля в условия: концентрационной неустойчивости. // Теа.докл.Всво.научной ко! фврсвции "Состояние и развитие мембранной техники". М.1989.С.Ш 135. .

2. Кем В.Д., Калика Г.В., Меньшиков В.А. Концентрационная во устойчивость диффузионное процессов в каналах мембранных газораа дзлвтельных аппаратов. // Теа.докл,У1 Всес.конф.молодых учев к специалистов по Фи?химии "Фг^химия-ЭО", Т.З.МЛ990.С.50-51.