Полная версия

Главная arrow Математика, химия, физика arrow ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА: МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ДИФФУЗИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Разделение смесей флюидов в нестационарных условиях

Ступенчатый режим.

Как уже упоминалось, в основном режиме метода проницаемости на входной стороне мембраны создаётся ступенчатое изменение концентрации, а на выходной поверхности концентрация флюида поддерживается равной нулю в ходе всего диффузионного эксперимента.

В случае изучения проницаемости двух флюидов в гомогенной среде, нестационарный фактор разделения определяется уравнением:

Изменение во времени потока флюида через мембрану описывается выражением:

Нестационарная проницаемость кислорода (1) и азота (2) через плёнку из поливинилтриметилсилана, ПВТМС

Рис. 1. Нестационарная проницаемость кислорода (1) и азота (2) через плёнку из поливинилтриметилсилана, ПВТМС: а - кривые прорыва, б - фактор селективности разделения пары кислород/азот.

Таким образом, в противоположность стационарному, нестационарный фактор разделения зависит от времени диффузии. При малых временах диффузии достигается высокое значение фактора селективности, а при?-»оо, (Хш-нхк;. Нестационарный режим позволяет достигать неограниченно высокого значения фактора разделения, хотя и за счёт падения производительности. Следовательно, в реальных условиях, следует выбирать временной интервал отбора проб, компромиссный между пропускной способностью мембраны и селективностью.

Нарис. 1 в качестве примера приведены кривые прорыва кислорода и азота через плёнку поливинилтриметилсилана (ПВТМС) (рис. ia), а также зависимость нестационарного фактора разделения от времени (рис. 16). Расчётные параметры: толщина плёнки Н-0,02 см, давление газа на входе р=7б см.рт.ст., площадь поверхности мембраны, As=io см2; транспортные параметры кислорода: D=7,6o io 7 см2/сек, Г=5,79-Ю’3, параметры азота: D-з,6-ю_7, Г=з,об10 3. Кислород является быстрым компонентом, а азот - медленным; поток кислорода достигает стационарного состояния быстрее азота, причём поток кислорода всегда выше потока азота. Фактор селективности существенно зависит от времени: при ранних временах он достигает величин выше юооо (однако поток кислорода при этом очень мал, а азота практически нет), но затем быстро падает (через минуту после подачи импульса 0=31,4) и при больших временах стремится к своему постоянному значению а=4. Таким образом, при ступенчатой подаче газа на вход мембраны ранневременной отбор газовой смеси, прошедшей сквозь мембрану, позволяет получить продукт, сильно обогащённый по кислороду, но не в больших количествах.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>