3.2.5 Расчет коэффициента массоотдачи

3. 2. 5 Расчет коэффициента массоотдачи

Г. Шлихтинг обнаружил, что вокруг цилиндра, колеблющегося в среде с круговой частотой  и амплитудой смещения, которая меньше диаметра частицы цилиндрической формы возникают ламинарные вихревые течения (рис. 24).

 

Рисунок 24 - Схема вихревых тече­ний вокруг сферы в поле гармо­нических колебаний жидкости

 

Интенсивность обмена будет определяться как средней относительной скоростью, равной

Коэффициент диффузии этилового спирта в масле

 

Кинетика диффузионного растворения при наложении колебаний на неподвижную жидкость описывается критериальными уравнениями, полученными В. Е. Накоряковым и А. П. Бурдуковым аналитически.

 

                                                              (16)

 

где К – коэффициент массоотдачи, м/c

  d – размер частицы ( );

  D – коэффициент диффузии, м²/с

–амплитуда колебательной скорости, м/с 

         A- амплитуда колебаний A= м

        - частота колебаний

                                                                  (17)

 

 - кинематическая вязкость( )

– диффузионный критерий.

 

Коэффициент массоотдачи составит

 

                              (18)

 

Относительное увеличение ско­рости растворения Nu/Nu₀ описывается зависимостью, установленной в результате обработки экспериментальных данных по растворению гипса И. Н. Фиклистовым [25]:

 

                                                                                  (19)                                     

 

где Nu и Nu₀ – значения критерия Нуссельта с наложением колебаний и без них.

 

                                         (20)

 

 

    =>                        (21)

 

    Как мы видим, коэффициенты массоотдачи отличаются почти в 5, 5 раз, это говорит о том, что массообмен с наложенными колебаниями протекает быстрее, чем без них.

 

 

3. 3 Разработка опытного образца биореактора

Для разработки опытного образца были выдержаны некоторые параметры и условия проведения реакции переэтерификации.

1. Установка мелкоячеистой сетки на входе и выходе трубки (см рисунок 15) с размерами меньшей, чем размеры частиц с ферментом для предотвращения уноса частиц.

2. Для поддержания рабочей температуры в реакционной трубке изготовлен змеевик из шланга ПВХ.

3. Создание реверсивного движения потока масло-спиртовой смеси в трубке с помощью трехходовых клапанов, которые подключены к реле времени.

4. Т. к. ферментативный катализ протекает 24-121 час, произведен замкнутый контур движения реакционной массы.

3. 3. 1 Описание экспериментальной установки

Схема установки представлена на рисунке 24.

Перильстатические насосы 1 нагнетают из емкости 2 этиловый спирт, а из емкости 3 подсолнечное масло в Т-образный смеситель 4, где жидкости смешиваются. Расходы регулируются путем изменении скорости вращения роликов насоса. Далее смесь по шлангу поступает в двухходовой клапан 5, затем через тройник 6 в трубку 7 (рисунок 15). В трубке 7 находится частицы с иммобилизованным ферментом (5% от массы масла в биореакторе). Поток жидкости захватывает частицы и, двигаясь по трубке, происходит процесс переэтерификации масла. Змеевик 10 нагревает реакционную массу, который подключен к термостату 12. Далее смесь проходит через тройник 8 и клапан 9 обратно в емкость-сборник 3, тем самым осуществляется циркуляция биодизеля по замкнутому контуру. Реверсивное движение в трубке 7 осуществляется путем открытия (закрытия) двухходовых клапанов 5 и 9, подключенных к реле времени 11. Схема подключения клапанов указана ниже (рис. 26).

 

1-перильстатические насосы; 2- емкость для этилового спирта; 3- емкость для масла; 4- Т-образный смеситель (см. рисунок 10); 5, 9- клапаны двухходовые; 6, 8- тройники; 7- трубка с частицами (см. рисунок 12); 10- змеевик; 11- реле времени; 12- термостат.

 

Рисунок 25 - Схема экспериментальной установки для получения биодизеля

 

 

 

Рисунок 26 - Схема подключения клапанов

 

На схеме клапан 1 соответствует клапану 5, клапан 2 – 9(рис. 26). При отключенных клапанах поток жидкостей движется по пути а. При включенных – по б. Реле времени управляет этими клапанами при истечении времени на счетчике, т. е. включает, выключает клапана через заданный промежуток времени.

Рисунок 27 - Направления потоков в клапанах

 

Время включения (отключения) клапанов рассчитывалось следующим образом. Время прямого хода должно быть больше обратного, чтоб добиться равномерной концентрации по всему объему установки. В нашем случае время включения 6 секунд, а время отключения 7 секунд. Это связано с тем, что время достижения частицами верхней решетки составляет 7 секунд при расходе 53 мл/мин.

 

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: