Проблемы процесса ультрафильтрации и пути возможного их решения, страница 21

Определение коэффициентов массоотдачи при гелевом режиме работы установки связаны с некоторыми трудностями, а именно с расчётом скорости течения жидкости в аппарате, так как сечение канала постоянно изменяется и соответственно изменяется скорость течения раствора в нем. Именно учёт постоянного изменения скорости вызывает затруднение. Поэтому расчёт β проведём через уравнение, связывающее его с концентрацией гелеобразования.

Для определения толщины гель-слоя, а также определения коэффициентов массоотдачи в режиме гель-поляризации (что соответствует минимально возможной производительности на (графике 4.3. без перемешивания) необходимо определить величину концентрации гелеобразования Сг.

Значение этого параметра находим графически (рис. 5.3.).

Рисунок 5.3. Определение концентрации гелеобразования.

Экстраполяцией прямой к оси абсцисс находим значение Сг, равное 1,015%масс.

Для нахождения коэффициента массоотдачи по уравнению (2.15.) необходимо преобразовать его к виду:

В свою очередь β есть ни что иное, как отношение коэффициента диффузии полимера к толщине гелевого слоя, т. е. . Выразив отсюда δг, получаем:

                                                 (5.6.)

Результаты расчётов приведены в таблице

Таблица 5.2. Характеристики процесса при гель-поляризации.

Параметры	Концентрация, %масс.
	0,1	0,3	0,5
	0,834	1,27	1,4
	93	61	56
КП	3,6	3,7	2,5

Таблица показывает, что толщина гелевого слоя очень велика (она составляет десятки микрон, что соизмеримо с толщиной селективного слоя мембраны). То есть по всем параметрам видно, что сопротивление процессу огромно. Это ещё раз доказывает тот факт, что осмотическое давление при УФ очень большое и процесс желательно проводить в турбулентном режиме. С точки зрения образовательной студентам, я думаю, будет очень интересно наглядно столкнуться со всеми нюансами, возникающими при ультрафильтрации растворов ВМС.

VI. Выводы о проделанной работе.

В результате проведённой работы плоскорамная ультрафильтрационная установка была оборудована преобразователем частоты фирмы «MITSUBISHI», что позволило увеличить диапазон изменения скоростей вращения турбулизатора с 250 до 460 об./мин., т. е. в два раза.

Зависимость производительности от времени для концентраций полимера 0.1, 0.3 и 0.5 показывает, что оптимальной с точки зрения проведения лабораторной работы концентрацией является 0,3%масс. Выбор именно этой концентрации обусловлен тем фактом, что падение производительности проходит за 45 ÷ 50 мин. Этого времени вполне достаточно, для того чтобы зафиксировать наибольшее количество точек для более точной картины зависимости G от τ при ультрафильтрации растворов ВМС. При концентрации полимера 0,5% масс. падение G происходит очень быстро (~25-30мин.) и кривая получается размыта. Меньшая концентрация увеличивает время выхода установки на режим до 80-90 мин., что в условиях проведения лабораторной работы не желательно.

Для описания процесса УФ при постоянно работающем турбулизаторе было подобрано критериальное уравнение следующего вида:

,

которое максимально приближённо описывает данный процесс. Особое внимание студентов необходимо уделить значениям показателей степеней при уравнении (2.37).

VII. Экономическая часть.

7.1. Расчет материальных затрат.

Расчёт затрат на основные и вспомогательные материалы, реактивы и топливо, израсходованные при выполнении дипломной работы можно определить следующим образом:

,                                                (7.1.)

где Рi – количество израсходованного i-го материального ресурса;

Цi – цена единицы i-го материального ресурса, (руб./ед.).

Таблица 1. Расчёт материальных затрат.