Проблемы процесса ультрафильтрации и пути возможного их решения, страница 14

Таблица 2.1. Сводка обобщённых уравнений массоотдачи при ультрафильтрации.

Уравнение	Группа	Примечания, источники	№
	1	Ламинарный режим, [14].	2.42.
	3	Ламинарный, переходный режимы, [14].	2.43. 2.44.
	2	Переходный и турбулентный режимы, [4].	2.45.
	2	Турбулентный режим, [4].	2.37.
	3	Переходный режим, ячейка с мешалкой, [4, 9].	2.47.
	3	Турбулентный режим, плоский канал, [1, 7].	2.48.

Эти уравнения получены решением дифференциальных уравнений Навье – Стокса.

Сходимость теоретических и экспериментальных данных по этим уравнениям для турбулентного потока вполне удовлетворительная, для ламинарного потока теоретические значения оказались ниже экспериментальных на 20-25%, но с увеличением скорости потока эти расхождения уменьшаются. В завершение этого раздела хотелось бы отметить следующее:

·  Несмотря на развитие прямых инструментальных методов исследования диффузионного сопротивления при разделении растворов с помощью полупроницаемых мембран, полученные результаты носят единичный характер. Отсутствует системность исследований, которая бы позволила проверить теоретические решения и обобщить влияние различных факторов на развитие диффузионных пограничных слоёв и интенсивность массообмена на полупроницаемых поверхностях.

·  «Экспериментальные» результаты, полученные на основе косвенных способов определения концентрации у поверхности полупроницаемых мембран, часть имеют противоречивый характер, поскольку их достоверность определяется моделями трансмембранного переноса. При этом сами модели переноса через полупроницаемую поверхность требуют опытной проверки, для которой в первую очередь необходимо иметь достоверные значения концентрации и градиента концентраций на поверхности мембраны.

2.11. Выводы из литературного обзора.

Существует множество способов проведения процесса УФ, используемые разделяемые системы и конструкции аппаратов весьма разнообразны. Как указывалось в литературном обзоре проблема борьбы с явлением концентрационной поляризации при УФ растворов ВМС стоит очень остро. Для снижения КП, а при УФ и удалении гель-слоя с поверхности мембраны, существует множество способов, но на данный момент полностью избавиться от этого явления не удалось никому. Попытку максимально интенсифицировать процесс ультрафильтрации сделала группа исследователей во главе с Свитцовым А.А. Для снятия гель-слоя и, как следствие, уменьшения КП ими было предложено использовать дисковые вращающиеся турбулизаторы с отверстиями. Опыты показали, что эффективность такого подхода очень высока. Поэтому на основании экспериментальных данных был разработан турбулизирующий элемент для плоскорамного мембранного модуля, призванный максимально интенсифицировать процесс массообмена.

Поэтому одной из задач данной исследовательской работы является изучение характеристик ультрафильтрационной установки с применением в качестве интенсификатора процесса дисковый турбулизатор.

На основании полученных данных необходимо разработать методическое пособие для проведения лабораторных работ со студентами. Столь тщательное изучение данного процесса обусловлено необходимостью оптимизации характеристик установки.

III. Методическая часть.

3.1. Описание лабораторной установки.

Испытательный стенд для проведения научно-исследовательской работы представлен на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1. Схема лабораторного стенда.

Установка состоит из мембранной ячейки с мешалкой (1), электропривода (2) с частотным преобразователем (7), смонтированных на раме (6). В установку входят также насос шестерёнчатый (4) и пульт управления (5), регулирующий производительность насоса. Все элементы соединены между собой трубопроводами. Модельный раствор подается в установку из ёмкости (10). Для контроля перепада давления через мембрану, устанавливаемого с помощью регулирующего вентиля (12), на установке имеется манометр (8). Вал мешалки соединён с электроприводом резиновой муфтой (9), чтобы предотвратить замыкание электродвигателя, в случае, если турбулизатор застопорится.