חישוב מס העברה שיעורי סולטרו: גישה צעד-על-ידי-צעד

מבוא להורדת Mass Transfer Rate Calculations in Solvent Extraction

החילוץ Solvent, הידוע גם כמיצוי נוזלי-לידוק, הוא תהליך הפרדה יסודי בשימוש נרחב על פני חלקיקים כימיים, תרופות, פטרוכימיים, ותעשיות מתכתלוורגיות.טכניקה זו מממנת את הסולילות השונות של רכיבים בין שני שלבים נוזליים בלתי ניתנים להשגה - באופן זמני שלב קפוא ושלב אורגני - כדי להשיג הפרדה וטיהור.

חישובים של העברת המונים חיוניים לתכנון ציוד החילוץ, אופטימיזציה של תנאי תפעול, הגדלה ממעבדה ועד בקנה מידה תעשייתי, ופתרון בעיות במערכות קיימות. מהנדסים וחוקרים חייבים להבין את העקרונות הבסיסיים, מערכות יחסים מתמטיות, וטכניקות מדידה מעשית לפיתוח תהליכי החילוץ יעילים.מדריך מקיף זה מספק גישה מפורטת, צעד-על-ידי-ידי-שלב כדי לחשב את שיעור העברת ההמונים במערכות החילוץ ממסות, כיסוי יסודות תיאורטיים, שיטות מעשיות, יישומים אמיתיים, יישומים אמיתיים, ויישומים אמיתיים.

עקרונות מימון של העברת המונים ב- Solvent Extraction

טבע העברת המונים בין השלבים הנוזליים

העברה המונית במיצוי מעצורים כוללת את התנועה של מולקולות solute משלב אחד למשנהו על פני ממשק.תהליך זה מתרחש עקב ריכוז ⁇ s שמניעה diffusion מולקולרית והובלת רצף משותף. במערכת החילוץ טיפוסית, solute בתחילה מומס בשלב אחד (שלב ההזנה) מעביר לשלב השני בלתי ניתן לרמה שנייה (שלב המפואר) שבו יש יותר רבות או צורות כימיות יותר נוח יותר.

השיעור שבו ההעברה מתרחשת ישירות משפיע על כמה מדדי ביצועים קריטיים: יעילות החילוץ, דרישות גודל הציוד, זמן מגורים, זמן מגורים, צריכת מחוספס, וכלכלה כוללת של תהליך הבנה של המנגנונים השולטים בשיעורי העברת המונים מאפשר למהנדסים לעצב מערכות קומפקטיות ויעילות יותר.

The Two-סרט Theory and Interfacial Resistance

המודלים הנפוצים ביותר עבור מיצוי נוזלי-ליקוויד מבוססים על תיאוריות קולנוע וחדירה, אשר מחשיבים כי איזון הוקם בממשק כך ההתנגדות בין-גזעית היא רשלנית.תיאורית שתי הסרטים, המספקת את הבסיס התיאורטי עבור רוב חישובים להעברה המונית, מציע כי ההתנגדות להעברה המונית מרוכזת המונים מרוכזת בסרטים דקים על כל צד של ממשק נוזלי-לייד.

על פי מודל זה, עיקרו של כל שלב נוזלי הוא מעורב היטב ויש לו ריכוז אחיד, אבל ליד הממשק, דיפוזיה מולקולרית שולטת בתוך שכבות גבול דקות. עוביים של האזורים הבין-גזעיים שמקיפים את הריכוזים משתנים בדרך כלל בסדר של 100 מיקרומטר. בתוך הסרטים האלה, ריכוזים מניעים את התחבורה המשתנים של מולקולות solute.

על ידי יישום פרמטרים מסוימים של נכסים פיזיים, פרמטרים תפעוליים, ו פרמטרים הידרודינמיקה, שלב רציף העברת coefficient ואת שלב מבוזר העברת coefficient ניתן להשיג, ואת coefficient העברת המסה הכולל ניתן לחשב על ידי שתי תאוריה. גישה זו מאפשרת מהנדסים לפרק את תהליך העברת המסה המורכב לתוך רכיבים ניתנים לניהול שניתן למדוד או להעריך בנפרד.

פרטי ו-Exchange Coefficients

מקדם העברת המונים לכמת את שיעור התחבורה הסולנית לכל אזור ליחידה ריכוז כוח.אפקטים המשולבים של דיפוזיה ושילוב קולקטיבי כלולים בתקני העברת ההמונים, המתייחסים לשטף לריכוז בשלב הבין-גזעי של כל שלב. במערכות נוזליות, אנו מבחינים בין מקדם העברת המונים בודדים לכל שלב ואמצעי העברה הכולל של אמצעי פעולה התקפים עבור שתי ההתנגדויות.

ה-CDC העברת המונים ל-KFLT:0igcal Transfer 1:0igcal Transfer in the movie on the Continual Phase of the Interface, ואילו שלב מבוזר (kofLT:2digdFLT 3: 3) מאפיין תחבורה דרך הסרט המפוזר.קשה מאוד למדוד את ריכוזי ה-facial ישירות, ולכן העברת ההמונים כוללת לעתים קרובות יותר יעילה עבור הנדסה מעשית.

הערך של מסה הכוללת של קו-טק יכול להיות תלוי בעיקר על אחד שלב אחד coefficient או השני, בהתאם אם יחס ההפצה גדול מאוד או קטן מאוד. כאשר ההתפלגות יעילה מאוד שלב אחד, שלב זה בדרך כלל שולט שיעור העברת ההמונים הכולל, ואת ההתנגדות בשלב השני הופך להיות רשלני בהשוואה.

שלב 1: סיווג מערכת החילוץ ומכירות ריכוז

בחירת ואפיון מערכת Solvent

לפני חישוב שיעורי העברת המונים, עליך לאפיין ביסודיות את מערכת החילוץ שלך.זה מתחיל עם בחירת פותרים לא מפוכחים מתאימים ולהבין את התכונות הפיזיות שלהם.הבחירה של פותר משפיעה לא רק על חלוקת שיווי המשקל של הסולם, אלא גם את הידרודינמיקה, אזור בין-גזעי, ואת מסה של עסקאות.

תכונות פיזיות חשובות למדידה או לקבל מן הספרות כוללות:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) מתח בין-גזעי (FLT:1) - Determines שופכת את גודל ההפצה ואת התנהגות הפלימוניזציה
(ב) [15] ,0) ,Diffusion coefficients FLT:1 - משפיע ישירות על שערי העברת המונים באמצעות חוק Fick
(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

יצירת יחסי Equilibrium

ההתפלגות שיווי המשקל (הנקראת גם יחס החלוקה או ההפצה) היא יסודית חישובים של העברת המונים.מקדם זה מתאר כיצד החלוקה הסולנית בין שני השלבים בהשמנה.עבור חלוקה solute A התפלגות בין שלב אורגני לשלב אקרי, שלב אינטגראלי, coefficient ההפצה מוגדר כ:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא עַל עַמְתָּבְהַבְהַבְתָּבְהִיתִיתִי" (בראשית כ"ד, כ"ד)

שם CIRFLT:0.A,orgFLT:1 ו- CIRFLT:2A,aqearFLT 3: הם ריכוזי שיווי המשקל של A בתוך השלבים האורגניים והאקים, בהתאמה.זה coefficient ניתן לקבוע באופן ניסיוני על ידי ערבוב כמויות ידועות של שני השלבים עם solute, המאפשר למערכת להגיע לאיזון (בדרך כלל באמצעות פריחה), לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, ניתוח ריכוז, ובדיקה.

עבור מערכות מורכבות יותר, במיוחד אלה מעורבים מיצוי תלוי pH או תגובות מורכבות, coefficient ההפצה עשוי להשתנות עם ריכוז, pH, טמפרטורה, או נוכחות של מינים אחרים. במקרים כאלה, יש לפתח איזון שלם בין היתרים בטווח הרלוונטי של תנאי הפעלה.

התקוממות והישגים ראשונים

מדידות ריכוזיות הן הבסיס של חישובי שיעור העברת המונים.עבור מיצוי של אצווה או חצי-batch ניסויים, אתה צריך למדוד:

(ב) ב[[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]
(ב) ⁇ (ב) ב[[1924]]]], [[1924]]]]]]
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור מערכות מיצוי מתמשך, מדד:

(ב) ויקרא י"א: "ה' אֱלֹהֶיךָ" (במדבר כ"ד)
(ב) ב[[1924]] וב[[1924]]]], [[1924]]]]
(ב) ,0) ריכוזים בינוניים (בקיצור: 1:1) בנקודות שונות לאורך עמודת החילוץ (אם נגיש)

שיטות אנליטיות חייבות להיות נבחרות על בסיס מערכת solute ו-Prent. טכניקות נפוצות כוללות ספקטרום (UV-Vis), chromatography (HPLC, GC), titration, או שיטות מיוחדות לתרכובות ספציפיות.הפלוקסים הספציפיים, כוחות הנהיגה, ואפקטי העברה בודדים ובאופן כללי ניתן לקבוע על ידי מדידה של זרימת החומרים בשלב זהה, יחד עם איזון נתונים.

שלב 2: הבנה ומימוש שיעור העברת המונים

שיעור העברת המונים הבסיסי

המשוואה הבסיסית לשיעור העברת המונים במיצוי מעצורים מבטאת את השטף של solute ברחבי הממשק.הצורה הכללית היא:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

איפה:

(ב) שיעור העברת המונים (מסלולים למחזור יחיד, mol/s או mol/h)
(ב) ⁇ :0)=העברה המונית (אורך לכל זמן, m/s או ס"מ / s)
(ב) ⁇ :0) ,(AveFLT:1) = אזור בין-גזעי זמין להעברה המונית (m2 או ס"מ2)
(ב) ⁇ CirFLT:1 = כוח נהיגה ריכוז (mol / L או mol / m3)

כוח הנהיגה של ריכוז ⁇ C מייצג את הסטייה של שיווי משקל והוא הכוח התרמודדינלי הבסיסי המניע העברת המונים.עבור מעבר מהשלב המתמשך לשלב המפוזר, ניתן לבטא זאת כ:

(ב) ויקרא י"ד:2 (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שם CIRFLT:0 bulkearFLT:1 הוא הריכוז בחלק הגדול של שלב ו CIRFLT:2interfaceveFLT 3 הוא ריכוז בממשק.עם זאת, שכן ריכוזים בין-גזעיים קשה למדוד ישירות, בדרך כלל אנו משתמשים בתקני העברה מסה הכוללים עם כוחות נהיגה המבוססים על ריכוזים מרובים ויחסים של איזון.

המונחים: Mass Transfer Coefficient formulation

עבור חישובים מעשיים, את ה-Coefficient הכולל של העברת המונים (K) הוא שימושי יותר מאשר אפקטיביות שלב בודדים.המקדם הכולל יכול להיות מבוסס על כל שלב, ואת היחסים בין הפרט לבין מזהמים הכוללים תלוי במקדם חלוקת שיווי המשקל (m):

(ב) ויקרא י"א:2=1/kcioFLT: 4)

(ב) ויקרא י"א:2=2=1/[[1924]]]]

שם מפרש קו האיזון (m= ⁇ CirFLT:0) ,dFIRLT 1/ ⁇ CFLT:2cFLT 3: 3) משוואות אלה מראות כי ההתנגדות הכוללת להעברת המונים היא סכום ההתנגדות בשני השלבים, המכובד על ידי חלוקת שיווי המשקל.

כאשר יחס ההפצה גדול מאוד, שיעור החילוץ נשלט על ידי התנגדות שלב אחד.הפשטות הזו חשובה כי היא מאפשרת למהנדסים להתמקד במדידת מדידה ואופטימיזציה, ולא לנסות לאפיין את שני השלבים עם דיוק שווה.

מינוף מסה מורכב Coefficients

במערכות מיצוי מעשיות רבות, במיוחד אנשי קשר רצופים כמו עמודות, נוח יותר לעבוד עם קידודים של העברת המונים נפח (KIRFLT:0oFLT:1a או kirFLT:2oFLT 3: 3A), המשלבים את מקדם העברת המס עם אזור בין-גזעי ספציפי (a=A/V, שבו נפח של אזור מגע):

(ב) ויקרא י"א:2 ויקרא י"א: ויקרא י"א)

ל-Cret המורכב יש יחידות של זמן הדדי (s-1 או h-1) ומהווה את יכולת העברת ההמונים לנפח יחידת ציוד החילוץ.הניסוח הזה הוא שימושי במיוחד משום שהאזור הבין-גזעי במערכות מפוזרות קשה לעתים קרובות למדוד ישירות, אבל המוצר KIRFLT:0oFLT:1a יכול להיות נקבע מהנתונים הכלליים.

משוואה העברת מסה הופכת:

(ב) ויקרא י"א:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ניסוח זה משמש נרחב בתכנון וניתוח של עמודות החילוץ ומגעים רצופים אחרים.

שלב 3: קביעת ה-Mas Transfer Coefficient

שיטות של דמנציה

קוץ העברת ההמונים הוא פרמטר מפתח תלוי בתכונות הפיזיות של המערכת, התנאים הידרודינמיקה, ואת הגיאומטריה של ציוד מגע.כמה שיטות ניסיוניות ניתן להשתמש כדי לקבוע קוגניציה העברת המונים:

(FLT:0Lewis Cell Method:FLT:1eur) תא לואיס משופר שימש שיטה יעילה לקבוע את מקדם העברת המסה עבור כל מערכת רב-משותף ternary. זה שומר על אזור קבוע, ידוע בין שני שלבים נוזליים תוך מתן זעזוע מבוקר של אחד או שני שלבים.

(FLT:0)פלט בפלט עם אזור בין-גזעי ידוע: אנדרט 1 בתאים מעוררים או אנשי קשר אצווה אחרים שבו ניתן למדוד או לשלוט באזור הבין-גזעי, ניתן לקבוע את קוגניציה העברת ההמונים מקצב שינוי הריכוז.הקצב החילוץ הנצפה הוא סדר ראשון ומעניק את מקדם העברת ההמונים הכולל עבור המתחם.

(FLT:0) לימודי קולומונים: 1FLT עבור עמודות מיצוי רצופים, כולל מסה רבת היקף ניתן לקבוע מתוך אינלט וריכוזי חוצות, שערי זרימה, ועמודי עמודה באמצעות משוואות חומריות ומודלים מתאימים לפרופיל הריכוז לאורך העמודה.

מוטציות אמפיריות עבור Mass Transfer Coefficients

כאשר מדידה ניסיונית ישירה אינה אפשרית, ניתן להעריך את התקני העברת ההמונים באמצעות קורלציה אמפירית.הערכים של העברת המונים אינדיבידואלית ב- כל שלב ניתן לקשור ולהביע בצורה של משוואות קריטריונים, בדרך כלל מעורבים מספרים ללא ממדיים המאפיינת את המערכת.

הקבוצות הנפוצות ביותר ללא ממד בשימוש בקורלציה של העברת המונים הן:

מספר (ש) [13]= kxL/D - מייצג את היחס של העברת המונים מגובשת
מספר (Re)FreaLT:1 = ⁇ vxL / מיקרו - מאפיין את משטר זרימת הדם
מספר (ה-FLT:0) סנטימטר (Sc)FreaLT:1 = μ /( ⁇ D) - מתייחס לדמיון המומנטום להיקף עצום
מספר (Pe)FirLT:1= RexSc - מייצג את היחס של תחבורה דינמית

מתאם טיפוסי לוקח את הצורה:

(ב) ויקרא י"ד:2 × תהילים:

כאשר, B ו c הם קבועים אמפיריים שנקבעו בנתונים ניסיוניים עבור מצבים גיאוגרפיים ספציפיים וזרימה.התלמידים נופלים בדרך כלל בטווח של 0.5-0.8 עבור מספר ריינולדס ו 0.33-0.5 עבור מספר שמידט, אם כי ערכים משתנים בהתאם למערכת.

העברה המונית במערכות Droplet

העברה המונית או מפיזורי טיפות מועסק כמעט בכל סוגי ציוד החילוץ, כך שחשוב להיות מסוגל להעריך את שני הערכים של העברת המונים coefficient עבור שלב הטיפה (המוגדר) ואת השלב הנוזל שמסביב (מעקב) התנהגות טיפות משפיע באופן משמעותי על שיעורי העברה המונית.

בהיעדר זיהום בין-גזעי, התנועה של טיפות דרך נוזל שמסביב מעלה את זרימת טורואיד בתוך הירידה, ומקדם העברת המונים גדל; עם זאת, על פני השטח-אקטיביים, אפילו בריכוזים, נוטים להיות מודעות מעומק על משטח הירידה ולהפחית או למנוע זרימת פנימי לחלוטין, במיוחד עבור טיפות קטנות יותר.

עבור טיפות stagnant (שם במחזור פנימי הוא דיכוי), את קצב העברת ההמונים בשלב מפוזר ניתן להשוות על ידי:

(ב) ויקרא י"ד:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר DIRFLT:0 ,digFLT:1 הוא ה- diffusion coefficient בשלב מפוזר ו d הוא קוטר הניחת. עבור השלב המתמשך סביב טיפות, מתאם דומה לאלה להעברת המונים סביב תחומים מוצקים משמשים לעתים קרובות, עם שינויים כדי לחשב את הממשק הנייד בעת זרימת הדם מתרחשת.

השפעות על תנאי הפעלה על Mass Transfer Coefficients

עבור תרכובת נתונה, קוגניציה העברת המסה הכוללת משתנה ליניארית עם קצב מעורר, והוא פרופורציה ליניארית למקדם ההיתוך של המתחם.מערכת זו מספקת הדרכה עבור מערכות החילוץ.

פרמטרים תפעוליים מרכזיים המשפיעים על קו-יעילות העברת המונים כוללים:

(התמדה:0) עצמתיות גבוהה יותר (FLT) 1 - זעזוע גבוה מגביר את הבלבול, מפחית עובי הסרט, ומשפר את האפקטיביות של העברת המונים
(ב) ראטארורה (FLT:1) - מגביר את קידוד דיפוזיה ובדרך כלל מפחית את השקיפות, שניהם משפרים את העברת ההמונים
(FLT:0) שערי זרימת ה-PhaseFLT:1 - במערכות רציפות, שיעורי זרימה גבוהים יותר בדרך כלל מגבירים את יעילות העברת ההמונים באמצעות זעזועים משופרים
(ב) יחס של פיז'ר (PLT:0) 1 (שלב התפזר לשלב מתמשך משפיע על חלוקת גודל הטיפה והתחזוקה

העלייה הכוללת של העברת המונים עולה עם עוצמת כוח מוגברת, עד לעצימות כוח גבוה משמעותית מאלה המשמשים כלי צמח טיפוסיים.עם זאת, יש מגבלות מעשיות להתחזקות, כולל עלויות אנרגיה מוגברת, היווצרות גולגולת פוטנציאלית ומגבלות ציוד.

שלב 4: מדידה והערכה של אזור בין-גזעי

התפקיד הקריטי של אזור בין-גזעי

האזור הבין-גזעי בין שני השלבים הנוזליים הוא אחד הפרמטרים החשובים ביותר בחישובי העברת המונים, אך הוא גם אחד האתגרים ביותר למדוד או לחזות במדויק.אזור בין-גזעי תלוי במאפיינים הפיזור – בעיקר חלוקת גודל הירידה וההחזקה (חלק התחתון) של השלב המפוזר.

עבור פיזור טיפות spherical, אזור בין-גזעי ספציפי (שטח ליחיד נפח) ניתן לחשבו:

(ב) ויקרא י"ד:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר ⁇ הוא הצטבר (חלק קטן של שלב מפוזר) ו dícioFLT:032cioFLT:1 הוא קו קוטר שפירושה, המוגדר כקוטר של תחום שיש לו יחס שטח אחיד אל פנים כמו אוכלוסיית הטיפה כולה.משוואה זו מראה כי טיפות קטנות יותר והחזקת גבוה יותר הן להגדיל את האזור הבין-גזעי הזמין להעברה המונית.

שיטות פיזיות עבור Measuring Interfacial Area

ניתן למדוד את האזור הבין-גזעי היעיל בשיטות פיזיות כגון התנגדות אלקטרו-פוליטית, שידור אור וטכניקות השתקפות, אך רוב הזמן הוא נחוש באמצעות קורלציה מתמטית במהלך תהליך תגובה כימי מהיר.

(ב) ניתן לחשב את שיטת ההקצאה האור: 1FLT:1 האזור הבין-גזעי של פיזור נוזלי-דליק-נוזלי ניתן לחשב מתוך קריאה קלה בתנאי כי גלאי האור מקבל רק אור מקביל.טכניקה זו מודדת את ההתעלות של האור העובר דרך הפיזור, המתייחס לאזור השטח הכולל של טיפות בדרך האור.

(FLT:0) שיטות צילום ו Imaging: ההרחבה הישירה של הפיזור יכולה לספק התפלגות בגודל טיפות, שממנו ניתן לחשב שטח בין-גזעי.טכניקות מודרניות כוללות הדמיה מהירה, חלקיקים מבוססי לייזר sizing, ומדידה ממוקדת של זיכרון (FBRM).

(FLT:0) שיטות התנהגותיות אופציונליות: LT:1 למערכות שבהן שלב אחד הוא התנהגותי והאחר אינו, התנגדות חשמלית או מדידות התנהגותיות ניתן להשתמש כדי לקבוע את התחזוקה, בשילוב עם נתוני גודל טיפות, לחשב שטח בין-גזעי.

שיטה כימית לאזור בין-גזעי

השיטה הכימית מורכבת בעקבות החילוץ של תגובה משלב אחד לשני, אשר מלווה תגובה בלתי הפיאודו-ראשון מהיר, המאפשר לכמת את האזור הבין-גזעי באמצעות העברת ההמונים בין השלבים.גישה זו היא בעלת ערך במיוחד משום שהיא מודדת את האזור הבין-גזעי היעיל למעשה השתתפות בהעברה המונית, ולא רק את האזור הגיאומטרי.

החילוץ הנוזלי מלווה בתגובת צו פסאודו-ראשון מהירה ניתן להשתמש כדי להעריך את ערכי האזור היעיל של הממשק בין שני הנוזלים, ואת הידרוליזה אלקליין של esters יכול להיות מועסק בנוחות למטרה זו.

השיטה הכימית דורשת:

תגובה מהירה מספיק כי העברת המונים, לא קינטיקה תגובה, שולטת בקצב הכולל
תגובה המתרחשת לחלוטין בשלב אחד (בדרך כלל השלב המתמשך)
קינטיקה תגובה ידועה ומקדם העברת המונים למערכת הגיבוי
שיטות אנליטיות למדידת צריכת מגיבים או היווצרות מוצר

על ידי מדידה של קצב התגובה וידעת את כוח הנהיגה ההמוני של העברת הבקר והמרכז, ניתן לחשב את האזור הבין-גזעי ממשוואה שיעור העברת המסה.

שחיתות לחיזוי אזור בין-גזעי

כאשר מדידה ישירה אינה אפשרית, אזור בין-גזעי חייב להיות מוערך ממתאם המבוססת על תנאי הפעלה ונכסים פיזיים. מתאםים אלה בדרך כלל חוזים גודל טיפות והחזקה בנפרד, אשר משולבים כדי לחשב שטח בין-גזעי.

הפחתה של התאמות בגודל לעתים קרובות לנקוט את הטופס:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא רָאוּ הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא

כאשר ⁇ הוא מתח בין-גזעי, ⁇ FLT:0cirFLT ( 1:1) הוא צפיפות זמן רציפה בשלב, ε הוא קלט כוח לכל מסה יחידה, ⁇ הוא הצטבר, ו C ו n הם קבועים אמפיריים.זה מראה כי מתח בין-גזעי גבוה יותר מייצר טיפות גדולות יותר, בעוד שקלט אנרגיה גבוהה יותר מתפרק לגדלים קטנים יותר.

מוטציות הולכות תלויות בסוג של מגע ותנאי הפעלה.משוואה הפראט משתמשת ברעיון של מהירות חלקלקה, ועל ידי מניעת היחסים בין מהירות חלקלק ומהירות אופיינית, מספק שיטה של חישוב הצטברות בעמודות החילוץ, שבו מהירות החלקה מוגדרת כמהירות היחסית בין שני השלבים.

שלב 5: חישוב מסה העברה שיעורי נתונים ניסיוניים

מערכות הפקה

עבור מערכות החילוץ של אצווה או חצי-בטן, שיעורי העברה המונית ניתן לחשב מן השינוי תלוי בזמן בריכוז solute.המאזן החומרי עבור solute בשלב אחד (ההנחה של השלב השני הוא הרבה יותר גדול או רענון מתמשך) נותן:

(ב) ויקרא י"א): "וְהִיא רָאוּ רָאוּ רָאשֶׁת הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא

(וראהו) ,0 ,103FLT:1 , הוא נפח של שלב 1, CFillo:2 ⁇ 1FLT 3: 3 הוא ריכוז בשלב 1, CIRLT:4103:5* הוא ריכוז שיווי המשקל המתאים לריכוז הנוכחי בשלב 2, ו- V הוא נפח של אזור מגע.

שילוב של משוואה זו (למקרה הפשוט) מניב:

(ב) ויקרא י"א): "וַיְהַּדָּבְהִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִיתִי" (ב"ד:5,5,5,0) ,2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

על ידי גיבוש הצד השמאלי מול הזמן, את מסה ההיקף ניתן לקבוע מן המדרונות של הקו. גישה זו דורשת מדידות ריכוז בנקודות זמן מרובות במהלך החילוץ.

מערכות הפקה רציפה

עבור עמודות מיצוי נגד מתמשך או מערבל-settlers, שיעור העברת ההמונים יכול להיות מחושב ממאזן חומרים יציב-מדינתי.הגישה הכללית כוללת:

ריכוזי בידוד ויציאה וקצבי זרימה בשני השלבים
(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
קביעת כוח הנהיגה הממוצע (בדרך כלל באמצעות משמעות לונאריתמית)
אסטיגציה או מדידה של האזור הבין-גזעי
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עבור קטעי עמודות, גובהו של יחידת העברה (HTU) מושג משמש לעתים קרובות, המתייחס גובה עמודה לביצוע העברת המונים:

(ב) ויקרא י"א: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר H הוא גובה עמודה, NTU הוא מספר יחידות העברה (המחשבה מריכוזים ונתוני איזון), ו- v הוא המהירות השטחית. ערכי HTU קטנים יותר מצביעים על ביצועים טובים יותר של העברת המונים ודורשים עמודות קצרות יותר עבור הפרדה נתונה.

חשבונאות עבור Mass Transfer

כיוון העברת המונים יש השפעה משמעותית על המקדם העברת ההמונים, עם המקדם של העברת המונים מפוזרת-לכת נמצא גבוה יותר מאשר של העברת המונים מתמשכת בתנאים מסוימים בעמודות החילוץ בקנה מידה פיילוט.תופעה זו מתרחשת כי העברת המונים יכולה להשפיע על מתחים בין-גזעיים, ירידה בהתנהגות הפללה, ודפוסי מחזור פנימיים.

שינויים מקומיים במתח בין-גזעי בשל תהליך העברת ההמונים עצמו יכולים ליצור תנועות מהירות (התרגשות בין-גזעית) בממשק באמצעות אפקט מאנגוני, אשר יכול לשפר באופן משמעותי את שיעור העברת ההמונים מעבר למה שצפוי לשיקולים פיזיים בלבד.

כאשר חישוב שיעורי העברת המונים, חשוב לשקול האם המערכת כוללת מיצוי משלב רציף לפזור או להיפך, שכן זה יכול להשפיע הן על קו הפחתת המסה והן על האזור הבין-גזעי הזמין להעברה.

שלב 6: אסטרטגיות מתקדמות ואופטימיזציה

השפעות טמפרטורה על העברת המונים

הטמפרטורה משפיעה על שיעורי העברת המונים באמצעות מנגנונים מרובים.טמפרטורות גבוהות יותר בדרך כלל להגדיל את מזהמים diffusion (בדרך כלל לאחר יחסי Arrhenius-type), להפחית את הרגישות (אשר משפר את שילוב אחיד ומקטין את עובי הסרט), ועשוי לשנות את יעילות חלוקת שיווי המשקל.אפקט נטו הוא בדרך כלל עלייה בשיעורי העברה המונית עם טמפרטורה, אם כי הגודל משתנה על ידי המערכת.

בעת תכנון מערכות החילוץ, בקרת טמפרטורה הופכת חשובה ממספר סיבות:

שמירה על ביצועי העברת המונים עקביים
אופטימיזציה של יעילות החילוץ באמצעות שינויים קלים
מניעת ההידרדרות התרמית של תרכובות רגישות
עלויות אנרגיה הקשורות חימום או קירור

עבור מערכות רגישות לטמפרטורה, חסכוניי העברה המונית צריכים להיות נמדדים או מתואמים בטמפרטורת ההפעלה בפועל ולא להסתמך על נתונים של טמפרטורות החדר.

אפקט של שלב זרימה ומיקסום Intensity

שיעורי זרימת שני השלבים והעוצמה של ערבוב או ריגוש הם בין המשתנים התפעוליים החשובים ביותר המשפיעים על שיעורי העברת ההמונים.העלייה בהפחתת מסה של העברת מסה עם עלייה במספר ריינולדס ויחסי שלב זרימת קצב, וירידה עם פרמטרים גיאומטריים מסוימים.

בכלי שיט מעוררים, את הקלט של כוח ליחידה נפח (ε=P/V) הוא פרמטר מפתח המשפיע על גודל הניחת, אזור בין-גזעי, ו-Coefficients של העברת חשמל גבוהה יותר משפר בדרך כלל את ביצועי העברת ההמונים עד לנקודה, מעבר לכך שהפחתה של החזרה מתרחשת או בעיות כמו היווצרות של גולגולת יציבה עלולה להתעורר.

עבור עמודות החילוץ, שני שערי זרימת השלבים משפיעים על הידרודינמיקה.קצב זרימת השלב המתמשך בדרך כלל יש השפעה חזקה יותר על התחזוקה והאזור הבין-גזעי מאשר קצב זרימת השלבים המפוזרים.האזור הבין-גזעי גדל באופן משמעותי בקצב גבוה יותר של זרימת שלב אורגני, בעוד שקצב זרימת השלב האורגני לא השפיע משמעותית.

אופטימיזציה של שערי זרימה ושילוב אינטנסיביות דורש איזון מספר גורמים:

שיעורי העברת המונים משופרים (ניצול אינטנסיביות גבוהה יותר)
צריכת אנרגיה ועלויות תפעול (ניצול אינטנסיביות נמוכה יותר)
דרישות הפרדה שלב (שילוב הכרחי יכול ליצור ulions יציבים)
יכולת ציוד ומגבלות שיטפונות
דרישות זמן מגורים

צילום: Chemical Reaction

כאשר תגובות כימיות מתרחשות בתהליך החילוץ, מקדם העברת ההמונים היעיל עשוי להיות גבוה יותר או נמוך יותר ממה שצפוי משיקולים פיזיים בלבד; תגובות בין-גזעיות איטיות נוטות להפחית את שיעור העברת ההמונים, בעוד תגובות לא הפיכה מהירות יכולות לשפר את שיעור העברת ההמונים.

מיצוי ריאקטיבי, שבו הרחם עובר תגובה כימית בשלב קבלת, משמש באופן נרחב לשיפור יעילות החילוץ.התגובה למעשה מסירת את הסולם מהפתרון, שמירה על כוח נהיגה ריכוז גבוה.

מיצוי בסיס Acid-base שבו התאמות pH מניעות ionization
הפקת מתכת עם סוכנים ממריצים או ion-exchange
מיצוי עם המרה אנזומטית או כימית

עבור מערכות החילוץ השבירה, חישוב קצב העברת המסה חייב לקחת בחשבון את הקינטיקה התגובה ועשוי לדרוש מודלים מורכבים יותר כי זוג diffusion ותגובה. גורם שיפור, אשר מצדיק כמה התגובה מגבירה את שיעור העברת ההמונים בהשוואה למיצוי פיזי בלבד, ניתן לחשב מן היחס של reactive to לא תגובת מסה coefficients.

המונחים: Scale-Up Considerations

חישוב תהליכי החילוץ של מנועי מעבדה לטייס בקנה מידה תעשייתי מציג אתגרים משמעותיים.שיעורי העברת המונים לעתים קרובות לא בקנה מידה ליניארי עם גודל ציוד עקב שינויים הידרודינמיקה, ערבוב דפוסים, וחלוקות זמן מגורים.

עקרונות מרכזיים עבור הגדלה מוצלחת כוללים:

(ב) [ה]המאה ה', ה', ה', ה', ו'[[המאה ה-20]]', [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]]
(ב) ,0) ,הכוח לאספקת נפח 1 (Falve Power) - זה עוזר לשמור על גדלים דומים ותחומים בין-גזעיים
(ב) ,0) לדעת על שינויים בחלוקת זמן מגורים (FIRLT:1) - ציוד גדול יותר עשוי להיות יותר עקיף או אזורי מת
(ב) תוצאות קיר ההרחבה (FLT) 1 - אלה הופכים פחות חשובים בקנה מידה גדול יותר
(FLT:0)Validate עם בדיקות בקנה מידה פיילוט של 1) - בדיקות בקנה מידה בינוני מפחיתות את הסיכון לפני יישום בקנה מידה מלא

דינמיקת נוזל Computational (CFD) מודלים משמשים יותר ויותר לחיזוי התנהגות בקנה מידה ואופטימיזציה של ציוד עיצוב לפני הבנייה.

דוגמה מעשית: חישוב שיעור העברת המונים בתא Stirred

המונחים: Problem Setup

בואו לעבוד באמצעות דוגמה מלאה של חישוב שיעורי העברת המונים עבור חילוץ אצווה בתא מעורר.חשב את החילוץ של חומצה אצטית משלב אקרי לתוך שלב אורגני (n-butanol).

(ב) ,0) ,9.

ריכוז חומצה אצטית בשלב מוזר: 0.10 מול / L
נפח של שלב מוזר: 500 מ"ל
נפח של שלב אורגני: 500 mL
אזור בין-גזעי: 50 ס"מ2
(ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:2=מ"ד): "ה' ויקרא ויקרא" (בראשית כ"ד, כ"ד):
טמפרטורה: 25 ° C
מדידות ריכוז בזמנים שונים

שלב אחר-שלב קלקולציה

(ב) 1 שלב 1: שלב 1: חישוב ריכוזי איזון 1

שימוש באיזון חומרי ובקודמת ההפצה:

פגמים ראשונים של חומצה אצטית = 0.10 mol / L × 0.5 L = 0.05 mol

(ב) ⁇ :0 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) 2, שלב 2: ניתוח נתונים בזמן ריכוז 1

נניח שמדידות מראות:

0 דקות: CIRFLT:0)aqFLT:1
5 דקות: CIRFLT:0)aqFLT:1 = 0.065 mol / L
10 דקות: CIRFLT:0)aqFLT:1 = 0.045 mol / LL
20 דקות: CIRFLT:0)aqFLT:1 = 0.032 mol / L
t = 40 דקות: CIRFLT:0)aqFLT:1 = 0.029 mol / L (השפיכת משקל)

3 (ב) 3 (ב) 3) ↑ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

[ה] [15] ויקרא י"ד: ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט:2 ויקרא יט: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

t = 0: ln (0.100-0.0286) / (0.100-0.0286)
t = 5: ln (0.065-0.0286) /(0.0714)
t = 10: ln (0.045-0.0286) /(0.0714)
t = 20: ln (0.032-0.0286) /(0.0714)

(ב) ויקרא י"א): "ה' (ב"ג)" (בראשית כ"ד, כ"ד) ,"א) ויקרא י" (בראשית כ"ד, כ"ד).

(ב) ,0) 4, חישוב העברת ההמונים (Commitalph:1)

k=KirFLT:0 soFLT:1a × V / A = (0.14 דקות) × (500 ס"מ 3) /(50 ס"מ2) = 1.4 ס"מ /מין = 2.33 × 10-4 מ"מ / s

5) ↑ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ב t = 5 דקות, כאשר CIRLT:0 ,Cirph 1 ;0 .

כוח נהיגה: ⁇ C=C=CearFLT:0 (CrackearFLT:1 ), CFreaLT:2aq,eqcioFLT 3= 0.065 - 0.0286= 0.0286=0 186 mol/L

N = k × A × ⁇ C = (1.4 ס"מ /מין) × (50 ס"מ) × (0.0364 mol / L) = 2.55 מ"מol /min

זה מייצג את השיעור שבו חומצה אצטית מועברת מהשלב המפחיד עד לשלב אורגני באותו רגע.

אתגרים משותפים ופתרון בעיות

בעיות של Accuracy

חישובי העברת המונים תלויים במדידות מדויקות של ריכוזים, כרכים, שערי זרימה וזמן. מקורות שגיאה נפוצים כוללים:

(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(FLT:0) דיוק אנליטית (Analytical דיוקFLT:1) - שימוש בשיטות אנליטיות מתאימות עם רגישות מספקת
(ב) ,0) , ⁇ (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) אובדן של מילואים 1 (בקיצור: 1)
(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כדי למזער שגיאות, השתמש בכלי calibrated, לבצע מדידות העתקה, להבטיח הפרדה מלאה בשלב לפני הדגימה, ולשמור על טמפרטורה קבועה לאורך כל הניסויים.

התמודדות עם Equilibria

מערכות מיצוי מעשי רבות כרוכות בשוויון מורכב שאינו עוקב אחר מערכות יחסים פשוטות של הפצה ליניארית.

מיצוי תלוי pH של חומצות חלשות או בסיסים
הפקת מתכת עם סוכנים מורכבים
מערכות עם שפע הדדי משמעותי של פותרים
הפקה: Aggregation or עכבריםlle

עבור מערכות אלה, coefficient ההפצה עשוי להשתנות עם ריכוז, הדורש מודלים יותר מתוחכם של איזון כוח המניע להעברה המונית חייב להיות מחושב באמצעות מערכת יחסים של איזון בפועל ולא בהנחה של coefficient הפצה קבוע.

טופס הפחתה ו בעיות הפרדה שלב

עצבנות מופרזת, נוכחות של זיהומים תת-אקטיביים, או תכונות פיזיות בלתי-מעוררות יכולות להוביל לגוון יציבים המתנגדים להפרדה בשלב.זה מסבך את תהליך החילוץ ואת מדידת שיעורי העברת ההמונים.אסטרטגיות כדי לטפל בבעיות גולגולת כוללות:

הפחתה של אינטנסיביות
הוספת סוכנים מרתיעים
התאמת טמפרטורה או pH
שימוש ב-Cenifugation או פחם כדי לסייע להפרדה
בחירת מערכות חלופיות עם תכונות חיוביות יותר

יישומים תעשייתיים וסוגים ציוד

Mixer-Settlers

Mixer-settlers הם בין ציוד המיצוי התעשייתי הנפוץ ביותר, המורכב תא ערבוב שבו השלבים הם יוצרים קשר ותא התיישבות שבו הם נפרדים.העברה המונית מתרחשת בעיקר במיקסר, שבו אזור בין-גזעי גבוה נוצר באמצעות ריגוש.העיצוב של ערבוב-settlers דורש חישוב זמן המגורים הנדרש בתערובת המבוסס על שיעורי העברה המונית ואזור התיישבות לצורך הפרדה.

הפרמטרים עיצוב מפתח כוללים נפח ערבוב, סוג של חומרים ומהירות, אזור המתנחלים, ומספר השלבים הדרושים. חישובי שיעור העברת המונים קובעים את נפח התערובת הדרוש כדי להשיג את יעילות החילוץ הרצויה.

תגית:

עמודות החילוץ מספקות מגע רציף בין שלבים, המציעות יתרונות מבחינת טביעת הרגל ויעילות החילוץ. סוגים שונים של עמודה קיימים, כולל:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,4 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,(ב) ,(ב) , עיין ב[[1924]]
(ב) ,0) , 000 מפיצים של מגעים מדיסקלקטים 1:1 , ריגוש מכני משפר העברת המונים
(ב) ,0) ,4 , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

עיצוב העמוד דורש חישוב הגובה הדרוש כדי להשיג את ההפרדה הרצויה, אשר תלוי על קו יעיל העברת המונים נפח, קצב זרימת שלב ופרופילי ריכוז.השיטה HTU-NTU משמשת בדרך כלל למטרה זו.

מפיץ Centrifugal Extractors

תמצית Centrifugal משתמשים בכוח צנטריפוגה כדי לשפר את העברת ההמונים ואת ההפרדה בשלב.אזורים ספציפיים טיפוסיים ספציפיים תמציתיים צנטריפוגג טווח מ-3.2 × 102 ל-1.3 × 104 m2 לנפח נוזלי m3, עם בולט ביותר באזור בין-גזעי המתרחש בתדרים מסוימים של רוטטור.

כלי תוכנה ושיטות פיצוי

תוכנת Simulation

חבילות תוכנה לסימולציה של תהליכים מסחריים כמו אספן פלוס, CHEMCAD, ו ProSim Plus כוללות מודולים עבור חישובי מיצוי נוזליים-liquid.כלים אלה יכולים:

חישוב שלבים איזון באמצעות מודלים תרמודינמיקה קפדני
הערכות העברת המונים ממתאמתים
ציוד החילוץ מבוסס על חישובים של העברת המונים
אופטימיזציה של תנאי הפעלה ליעילות מקסימלית
לבצע ניתוחי רגישות והערכה כלכלית

בעוד כלים אלה חזקים, הם דורשים נתונים קלט מדויק (נכסים פיזיים, מערכות איזון, וקשרי העברה המונית) לייצר תוצאות אמינות.אימות ניסיוני נשאר חיוני, במיוחד עבור מערכות חדשניות.

Fluid Dynamics (CFD)

מודלים CFD מספק תובנות מפורטות לתוך הידרודינמיקה והעברה המונית בציוד החילוץ.מודל Euler-Euler מניח כי השלב המפוזר הוא חד-משמעי, עם שני השלבים המתוארים על ידי משוואות נפרדות אשר נפתרים בו זמנית באמצעות החלפת מומנטום וחילופי המונים בין השלבים.

CFD יכול לחזות:

תבניות זרימה והתפלגות מהירות
התפלגות גודל ושטח בין-גזעי
שיעורי העברת המונים מקומיים בכל הציוד
השפעות עיצוב שינויים לפני בנייה פיזית

בעוד אינטנסיבי חישובי, CFD משמש יותר ויותר אופטימיזציה עיצוב ציוד ופתרון בעיות של מערכות קיימות.

בטיחות ושיקולים סביבתיים

פתרון בחירה ודיבור

בחירת החילוץ משפיעה לא רק על ביצועי העברת המונים אלא גם על בטיחות ועל השפעה סביבתית.

(הופנה מהדף ⁇ ) 0 (ToxicityFLT:1) - סיכון לחשיפה מינימלי לעובדים והסביבה
(ב) ,0) ,FlammabilityFLT:1 - בחירת פותרים עם נקודות פלאש מתאימות ולטפל באמצעי זהירות
(ב) ,0)VolatilityFLT:1 - ניהול פליטות ומערכות התאוששות
(ב) [15] ,9) , בהתחשב בגורל סביבתי של הפסדים מעצורים
(ב) ,0) , ציות לתקנות מקומיות ובינלאומיות

עקרונות כימיה ירוקה מעודדים את השימוש בפתרונות מסוכנים פחות, מיחזור, ולהגדיל את תהליך הפחתת מלאי ופליטת פליטות ממסים.עבור מידע נוסף על תהליכים כימיים בת קיימא, בקר באתר הכימיה הירוקה של EPA EPA EPA ,00:1 .

בזבז מינימום

חישובי העברת מסה תורמים לצמצום הפסולת על ידי אפשרות:

אופטימיזציה של יחס פתרון להזנת
תכנון מערכות התאוששות יעילה ומחזוריות
מינימום של גודל ציוד ושימוש בחומרים הקשורים
הפחתה של צריכת האנרגיה באמצעות שיפור תהליך

אסטרטגיות של הגדלת תהליכים, כגון שימוש במיקרורקטורים או מיצוי תגובתי, יכולות להפחית באופן דרמטי את ייצור הפסולת תוך שיפור ביצועי העברת ההמונים.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

מערכות Microfluidic Extraction

מכשירים מיקרו-השפעה מציעים שטח בין-גזעי גבוה מאוד נפח יחידה, המוביל להעברה מהירה מאוד.למרות דפוסי זרימה מוגדרים היטב במיקרורקטורים של capillary, התנהגות רטובה של נוזלים בקיר capillary משפיעה על האזור הבין-גזעי האמיתי המשמש להעברה המונית.מערכות אלה הן מציאת יישומים בכימיה אנליטית, פיתוח תרופות, ייצור כימי מיוחד.

היתרונות של מיצוי מיקרו-השפעה כוללים:

שיעור העברת המונים גבוה מאוד בשל מרחקי דיפוזיה קצרים
שמירה על תנאי תפעול
בדיקות מהירות של תנאי החילוץ
צמצום צריכת ה-Satent
פוטנציאל לפעולה רציפה ואוטומטית

פיקוח ובקרה מתקדמים

ניטור בזמן אמת של תהליכי החילוץ באמצעות טכניקות אנליטיות באינטרנט (spectroscopy, מוליכות, מדידות צפיפות) מאפשר:

אימות מתמשך של ביצועי העברת המונים
אסטרטגיות בקרה הסתגלותיות שמגיבות להאכיל וריאציות
גילוי מוקדם של השפלה או נזקי ציוד
אבטחת איכות ללא עיכובים לא מופרכים

אלגוריתמי למידת מכונות מפותחים לחיזוי תנאי הפעלה אופטימליים ולזהות את האנומליות בתהליכי החילוץ בהתבסס על נתונים היסטוריים ומדידות בזמן אמת.

טכנולוגיות קיימות

טכנולוגיות מתפתחות נועדו להפחית את טביעת הרגל הסביבתית של החילוץ המפתור:

(ב) ,0) מיצוי נוזלים קריטיים (Super Critical נוזל ExtracttureFLT:1) - שימוש ב- CO2 כטניקה, מסלקת סביבה
(ב) ,0) ,Ionic נוזליsFLT:1 - מעצב פותרים עם לחץ זניח
(FLT:0) ,Deep eutectic SolntsFIRLT:1) - חלופות זמינות לפתרונות אורגניים קונבנציונליים
(ב) ,0) ,מברבין-הידלד (ב) ,"השלבו את החילוץ עם הפרדה מנברנית"
(FLT:0) מערכות דו-phase 2-phase LT:1 , מיצוי מבוסס מים עבור מוצרים ביולוגיים

טכנולוגיות אלה דורשות לעתים קרובות גישות משתנות לחישובי שיעור העברת המונים בשל התכונות הפיזיות הייחודיות שלהם והתנהגות שלב.

מסקנות ועיסוקים טובים

חישוב שיעורי העברת המונים במיצוי ממס הוא תהליך רב פנים הדורש הבנה של עקרונות יסוד, טכניקה ניסיונית זהירה, מודלים מתמטיים מתאימים.

(ב) ,0) מערכת המערכת הטבעית (איור 1) – הבטחת תכונות פיזיות, מערכות איזון ותנאי תפעול באופן מדויק
(FLT:0)Appropriate תכנון ניסיוני איור 1R) – בחירת שיטות המספקות מידע אמין עבור המערכת והציוד הספציפי
(ב) ,0) , בהתחשב במנגנוני העברת המונים 1(הידועים אילו גורמים שולטים בקצב במערכת הספציפית שלך
(FLT:0) מדידה קפדנית של פרמטרים מרכזיים 1FLT - בעיקר ריכוזים, אזור בין-גזעי, ומקדם העברת המונים
(הופנה מהדף LT:0) ו-[[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]

על ידי מעקב אחר הגישה של צעד צעד המתוארת במדריך זה - החל מאפיון מערכת ראשונית באמצעות מדידות ריכוז, יישום משוואות העברת המונים, נחישות של אפקטיביות ואזור בין-גזעי, ו חישובי שיעור הסופי - מהנדסים וחוקרים יכולים לעצב, אופטימיזציה, פתרון בעיות לפתור תהליכים ביעילות.

זכור כי חישובי העברת המונים אינם תרגילים אקדמיים בלבד, אלא כלים מעשיים לשיפור יעילות התהליך, צמצום עלויות, צמצום ההשפעה הסביבתית, ולהבטיח איכות המוצר.כפי שטכנולוגיית החילוץ ממשיכה להתפתח עם פותרים חדשים, עיצובים וציוד ניטור, עקרונות היסוד של העברת המונים נשארים מרכזיים להבנה וקידוד תהליכים חשובים אלה.

לקריאה נוספת על הפרדה הנדסית כימית והעברה המונית, להתייעץ עם משאבים מארגונים מקצועיים כגון FLT:0 American Institute of Chemical Engineers (AIChE)BuildFLT:1 וספרי לימוד אקדמיים על תהליכי הפרדה.המשך הלמידה והשאר הנוכחי עם ספרות מחקרית ישפר את היכולת שלך להתמודד עם אתגרים מורכבים יותר ויותר.

הצעות מפתח למתרגלים

שיעורי העברה המונית תלויים בשלושה גורמים מרכזיים: מקדם העברת ההמונים, האזור הבין-גזעי וכוח הנהיגה של ריכוז
התיאוריה של שתי הסרטים מספקת את הבסיס התיאורטי עבור רוב חישובי העברת ההמונים במערכות נוזליות-liquid
מדידת ריכוז גבוהה במספר נקודות זמן או מיקומים חיוניים לקביעת אפקטיביות העברת המונים
אזור בין-גזעי הוא לעתים קרובות הפרמטר הקשה ביותר למדידה, אך ניתן להעריך מגודל הניחת והחזקת נתונים
תנאי הפעלה - במיוחד אינטנסיביות, טמפרטורה ורמות זרימת שלב - משפיעים באופן משמעותי על ביצועי העברת המונים
Scale-up דורש שמירה על קבוצות חסרות ממדים דומות וקלט חשמל ליחידת נפח בין מעבדה לסקאלות תעשייתיות
כלים חישוביים מודרניים יכולים לסייע בחישובים אך דורשים אימות נגד נתונים ניסיוניים
בטיחות, השפעה סביבתית וקיימות יש לשקול לצד ביצועים טכניים בבחירת פתרון ועיצוב תהליכים

על ידי שליטה במושגים וטכניקות אלה, אתה תהיה מצויד היטב לחשב שיעורי העברת המונים באופן מדויק ולהשתמש בידע זה כדי לעצב ולייעל תהליכי החילוץ לפתרון עבור מגוון רחב של יישומים תעשייתיים.