CC BY
36
совпадают полностью, а верхняя строка в (6) и нижняя строка в (7) являются особенньми.
Матричные уравнения (6), (7) содержат универсальные параметры, в которых меняются знаки (верхний знак для прямотока, а нижний - для противотока):
-9,. =0,5(а. ±га.)иР(. =е°
1±—ос, <V„
1
и параметры, в которых ке меняются знаки при переходе от прямотока к противотоку
1
1
• а,
; 5
N.
1
Ре.
а,
Определив эффективность массообменника е как отношение между фактически переданным количеством массы и тем максимально возможным ее количеством, которое может быть передано только в идеальном противоточном массообменнике с бесконечно большой поверхностью массообмена, установим соотно-
шение S = -
%
которое справедливо как для противо-
тока, так и для прямотока.
—
\ \ ' \ ■А Л < і
у І \
///у
¥ у
в 0,5 1 1.5 2 2.5 3 3,5 4 4,5 N1
На рисунке показана зависимость эффективности противотока є от числа единиц переноса по фазе х при отсутствии перемешивания по фазе у при Реу = 30 и различном соотношении чисел переноса по обеим фазам Ыу / Ых. кривая I - 0,15; 2 - 0,40; 3 - 0,65; 4 - 0,90.
Анализ показал, что при противотоке эффективность выше при одинаковых соотношениях чисел пе-
реноса по обеим фазам. Предельные эффективности достигаются при Nx 4-5, Чем больше число единиц переноса по фазе х по сравнению с числом единиц по фазе у, тем выше эффективность. При увеличении перемешивания по фазе у эффективность мало меняется. В случае перемешивания по фазе х предельная эффективность достигается при малом числе переноса по фазе х (Мх< 0,5). Однако предельная эффективность устанавливается на меньшем уровне по сравнению со случаем без перемешивания. Таким образом, рекомендуется режим противотока, минимальное отношение NyJNx и минимальное перемешивание по фазе х. Характерные зависимости для этого случая представлены на рисунке.
Полученные в исследованиях результаты использованы при разработке конструкции мембранного экстрактора [10] для очистки растительных масел.
ЛИТЕРАТУРА
1. Берестовой А.М., Еелогдазов И.II. Жидкостные экстракторы (инженерные методы расчета). -Л,: Химия, 1982. -208 с.
2. Тренбал Р. Жидкостная экстракция. Пер. с англ. / Под ред. С.З. Кагана. - М.: Химия, 1966. - 724 с.
3. D’Elia N.A., Dahuron L., Cussler E.L. Liquid-liquid extractions with microporous hollow fibers // J. Membrane Sci. -1986. -29. -P. 309.
4. Robinson J.R., Sims M. Method and System for Extracting a Solute from a Fluid Using Dense Gas and a Porous Membrane // U.S. Patent 5490884; Feb. 13, 1996.
5. Yell H.M., Huang C.M. Solvent extraction in multipass parallel-flow mass exchangers of microporous hollow-fiber modules // J. Membr. Sci. - 1995. - 103. - P. 135.
6. Seibert A.F., Fair J.R. Scale-up of Hollow Fiber Contactors // Separation Science and Technology. - 1997. - 32 (1-4). - P. 573-583.
7. Wickramasinglie S.R., Seimnens M. J., Cussler E.L. Mass transfer in various hollow-fiber geometries // J. Membr. Sci. - 1992. - 69. -P. 235.
8. Кошевой Е.П., Блягоз X.P., Схаляхов A.A. Коэффициенты распределения жирных кислот в системе с двуокисью углерода при сверхкритических условиях // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств». - Краснодар: КубГТУ. - 2002. - С. 29-31.
9. Кошевой Е.П., Косачев B.C., Блягоз Х.Р., Схаляхов А.А. Теоретический анализ экстракции в массообменнике с пористой перегородкой//Изв. вузов. Пищевая технология. -2001. -№ 5-6. - С. 66-68.
10. Свид. на полезную модель 16503 РФ. Экстрактор /Е.П. Кошевой, Х.Р. Блягоз, А.А. Схаляхов. - Опубл. в БИ. - 2001,-№ 1.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 22.01.03 г.
54-185.084.21
ДИАГРАММЫ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ В ТРОЙНЫХ СИСТЕМАХ
Т.Н. ГОЛОВАНОВА, С.П. ДОЦЕНКО, В.Н. ДАНИЛИН
Кубанский государственный технологический университет
Исследовано фазовое равновесие твердое-жидкое следующих тройных систем: гексадекан-пальмитино-вая кислота-стеариновая кислота, октадекан-пальми-тиновая кислота-стеариновая кислота, гексаде-
кан-пальмитиновая кислота-миристиновая кислота, октадекан-пальмитиновая кислота-стеариновая кислота.
В работе использовали серийный микрокалориметр ДСМ-2М. Сканирование проводили при наименьшей для данного прибора скорости - 0,5 К/мин - в целях максимального приближения к равновесному состоя-
Пі
пі
нию
вите
дарі
терп
эфф<
явле
N
етея
темі}
npeij
НИЄ (
маль
близі
нагр<
тодоі
шой
д
насы го заі
д
сокрг декаї Пата, М
!■■■■ ■ -к:
ЦШлЫиЛ
ЕЗРТЮПГ .1Ю |||Ц,-
!си.ьд^ч. И-г;г< оффек-рга ло р^:ь ут&Ю* р: со слу -№мсге\т-Ы(С>1::С?№0 с г. Лирио,-
рч^Г.ГТГЧ
^шг.'лзо» [м-го э:с-
к-.п.
л, :^'.'.|-
|2 .:3.-.
[л. и%
гн-т !й.
^1^115 с.
м. . * 11
1
мп тиШрм* г г:"1и1(; J.
■ 1 ^ I -■■ гй ■':
V 'ОГ^ДКл.
|*Г У- Ч:х*
ж.-сч.
Ю+Г'ПЧКШ.!
1
уП.|К ТГ. 71 >11 нм1.' I ■
-Ь^ МИ1и'|6->* -ии^и Л.Л.
Гг.р;-.л ой ^.,.
Ч - С. С.
гпр '.II Ч’с-НГ -ХЧ
I ЕТТйЯЙЙ:
гсп-
й.'Й|М П-н^гьтттсч - Т; г:тя.\
•Л7 1Ь-ТС'Л-
0.2
зеггйс
0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.8 0.7 0.3 0.3 1
Рис. 2
Ми 1
О Па
Рис. 3
нию. Преимущество данного прибора в высокой чувствительности. Термограммы, полученные при стандартных условиях, являются в высшей степени характерными (опубликованы каталоги диаграмм). Метод эффективен для снятия характеристик смесей и для выявления примесей в чистых веществах.
Масса требуемой для исследования пробы измеряется в пределах 1-25 мг. Погрешность определения температур фазовых переходов на данном приборе не превышает 0,5 град.
Тщательность приготовления сплавов, использование образцов малых навесок, а также сканирование с малыми скоростями позволяют достичь состояния близкого к равновесию протекающих процессов при нагревании или охлаждении, что дает возможность методом ДСК исследовать фазовые равновесия с большой точностью.
Для исследования использовались н-парафины и насыщенные жирные кислоты Уфимского химического завода «Реактив» марки ч. д. а.
Для выражения составов тройных систем приняты сокращенные обозначения: Гд - гексадекан, Од - октадекан, Пд - пентадекан, Пе - пентадекановая кислота, Па - пальмитиновая кислота, Ст - стеариновая кислота, Ми - миристиновая кислота.
0.1 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Рис. 4
На рис. 1-4 показаны поверхности первичных кристаллизаций трехкомпонентных систем.
На основе экспериментальных термодинамических данных было получено достаточно хорошее описание линий фазового равновесия в диаграммах трехкомпонентных систем.
Составы и температуры кристаллизации тройных диаграмм представлены в таблице (числитель - расчетные, знаменатель - экспериментальные).
Таблица
Система Гд Па Од Ст Пе Ми Т кристаллизации, К
Од-Па-Ми - 0,06 0,05 0,73 0,75 - - 0,21 0,20 284 285
Од-Па-Ст 0,23 0,68 0,09 282
0,25 0,65 0,1 281,5
Гд-Пе-Па 0,76 0,75 од 0,1 - 0,14 0,15 - 278 277
Гд-Па-Ми 0,75 0,75 0,21 0,20 - - - 0,04 0,05 284 283
Од-ПаСт-Ст 0,8 0,8 0,06 0,05 - 0,14 0,15 - - 296 295
Гд-ПаМи-Ми 0,8 0,75 0,05 0,1 - - - 0,15 0,1.5 285 284
Од-ПаМи-Ми - 0,15 0,1 0,71 0,7 - - 0,14 0,2 282 281
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Рис. 1 ОД
Расчет диаграмм состояния тройных систем органических веществ является этапом расчета и разработки многокомпонентных эвтектических сплавов, которые могут быть использованы как теплоаккумулирующие материалы. Построение диаграммы состояния тройной системы требует проведения значительного
количества измерений методом дифференциально-термического анализа, которые можно с удовлетворительной точностью заменить расчетными данными.
Кафедра физической, коллоидной химии и управления качеством
Поступила 28.02.03 г.
519.2.66-9.621.92
МА ТЕМА ТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЕ! СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНОГО АГРЕГА ТА
Б.А. ФЕДОС'ЕНКОВ, Д.Л. ПОЗДНЯКОВ, В.Н. НВАНЕЦ,
Е.В. АНТИПОВ
Кемеровский технологический институт
пищевой промышленности “
Процессы смешивания широко распространены в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Математическое моделирование делает возможным применение хорошо разработанных стандартных математических средств при комплексном исследовании сложных процессов и при создании систем автоматического управления.
Представленный в работе способ моделирования использует для описания сигналов в различных точках смесеприготовительного агрегата (СМПА) аппарат изображений Лапласа, преобразующий математические функции в более удобный дробно-полиномиальный вид, что значительно снижает сложность их обработки.
Объектом исследования является система, включающая в себя блок дозирующих устройств (Ду„ / = 1, АО количество и тип которых определяются рецептурой приготавливаемой смесевой композиции; питающе-формирующий и транспортирующий узел (ПФУ) и смесительное устройство непрерывного действия (СНД). Дозаторы создают входные загрузочные воздействия в виде весовых расходов питающих потоков, поступающих через суммирующий (бункерный) элемент и ПФУ на СНД.
Общая структурно-функциональная схема (СФС) исследуемого СМПА представлена на рис. 1.
I I х„(о, аи(о
■*гШ—\сэ1 Г
' ©ч
Хд(‘>
оыо
хм
•ад
&(0
-I Хр(1)
О*?)
/
ХнО-У
ОМ
КкОи
%я(0
Он'^яОм
е«
Рис. 1
Здесь Х^), г = 1, N - сигналы весовых расходов А'-дозаторов; 0,^(1) - масса материала, подаваемого от /-го дозатора на ПФУ и далее на вход СНД; СЭ - сумми-
рующие элементы; СПК - согласно-параллельный канал; ЛРК и РСД - соответственно локальный рецикл-канал и глобальный рецикл (для передачи материала смеси с выхода смесителя на выход блока дозаторов). На СФС обозначены параметры материалопото-ков в виде мгновенных расходов (концентраций) Хф и масс вещества £>($. РецирБуляция является эффективным средством для улучшения качества готового продукта в процессах смесеприготовления, позволяющим сглаживать ошибки и флуктуации (неравномерности подачи) потоков от дозирующего оборудования. На схеме показано, что на входе в область прямотока СНД (СЭ2) смешиваются исходный материальный поток с массой 2/1) и концентрацией Х/М:,) и поток, выходящий из области локального рецикла ЛРК с параметрами Ол(у = Ккдм яХц(0. В итоге в область прямотока смесительного аппарата поступает масса материала смеси Оа(0+ Кк(2м(0 с концентрацией ХамЦ), а выходит из нее с концентрацией Хкм{(), после чего часть этого материалопотока Ккдм(1) = ()к(1) направляется в рецикл-канал, в область ЛРК, и выходит из нее с параметрами О//0 \\Х[(({).
В свою очередь, при наличии согласно-параллельного канала (/'’-канала) часть потока на входе в СНД равная = К¥(Ол+ поступает из суммирующего блока в этот канал. На выходе /'’-канала мате-риалопоток имеет параметры <2^ и Хкг (?)• В суммирующем элементе СЭЗ материал из зоны прямотока СНД смешивается с материалом из зоны /''-канала (СПК). В результате на выходе СМПА получается смесь с параметрами и ()м(0-
На этапе анализа блока ДУ в пространстве состояний, в ходе которого рассматривалось функционирование входящих в его состав элементов, разработаны и исследованы векторно-матричные модели по каждому из типов ДУ
Изменение весового расхода материала на выходе из спирального дозатора описывается следующей временной функцией:
(0=ХМ1 +Х,Щ ь-т^О,
(1)
изобр
понент
ЦИЙ.
В1
(рис. звена щихс завис подае Пepe^ раны фуНЕ сигна (1), К ченш преоЁ систе «(
д
МЫ Д]
ЧТО I
обра4
где
Т
СИГН1
ралы
В
тор»
