ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Шарообразные зерна из "Кинетика и динамика процессов в редокситах" Из уравнения (3.32) прежде всего можно определить длину стационарного фронта распределения концентрации окислителя вдоль колонки Ь, соответствующую координате х, при которой р/го=1, т. е. [c.59] Для определения формы стационарного фронта динамики поглощения окислителя зернистым слоем редоксита, т. е. непосредственной зависимости с/со от х, необходимо провести совместный расчет по уравнениям (3.30) и (3.32). Некоторые числовые результаты такого расчета представлены в табл. 7. Вид соответствующей теоретической кривой стацйонарного фронта дан на рис. 7. [c.61] Теперь несколько слов об основных уравнениях, описывающих динамику поглощения окислителя редокситом. Прежде всего следует отметить, что выражения для стационарных потоков (3.8), (3.18) и (3.27) окислителя в мембрану, волокно и зерно совпадают с найденными ранее в гл. 2 уравнениями для соответствующих потоков, представленными через координату реакции р. Естественно, что в последнем случае речь идет о нестационарной задаче, так как р является функцией времени. Отмеченное формальное совпадение результатов для потоков свидетельствует о том, что профиль концентрации в каждый момент времени в нестационарной за- -даче имеет тот же вид, что и в стационарной. [c.61] Нами была сделана попытка учета продольной диффузии и продольного перемешивания, которая сразу же привела к серьезному осложнению системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику рассмат-. риваемого процесса. В частности, порядок уравнений повысился, что практически не дает возможности получить решение в аналитическом виде. Проведение же глубокого математического анализа такой усложненной системы дифференциальных уравнений асимптотическими методами или методами вычислительной математики с использованием быстродействующих электронных вычислительных машин мы сочли нецелесообразным, поскольку численно сформулировать такую задачу на основе имеющихся экспериментальных данных по динамике поглощения окислителей редокситами к настоящему времени не представляется возможным. [c.62] В то же время анализ некоторых экспериментальных данных, приведенных в гл. 5, показывает, что эксперимент хорошо описывается найденными выше уравнениями. Таким образом, подтверждается справедливость упрощающих предположений, принятых при выводе этих уравнений. Как и следовало ожидать, определяющую роль в динамике поглощения окислителя редокситами для практически важных режимов работы фильтров играют- внутридиффузионные ограничения. [c.62] Говоря о диффузионной кинетике, не следует исключить возможность лимитирования процесса химической реакцией. Режим работы редокситных фильтров при лимитировании скорости процесса поглощения кислорода химической реакцией является крайне нежелательным и на практике встречается сравнительно редко и естественно, что для описания динамики процесса поглощения кислорода в этих условиях требуется проведение дополнительного математического анализа. [c.62] Все приведенные выше уравнения получены для подвижной системы координат. В реальных условиях фильтр работает с неподвижной твердой фазой редоксита, т. е. в условиях лабораторной системы координат. [c.62] При анализе экспериментальных данных по динамике поглощения окислителя в редокситах необходимо определить все величины, входящие в левую часть уравнения (3.36). Величины и, и, Со и определяются сравнительно легко. Для нахождения О и. у необходимо по-. ставить специальные эксперименты. [c.64] Отметим ряд особенностей стационарного фронта. Во-первых, длина фронта L строго ограничена. Во-вторых, для различных геометрических форм редокситов, заполняющих фи 1ьтр, форма фронта различна. Если при заполнении фильтра плоскими тонкими мембранами формируется линейное распределение концентрации, то в двух других случаях форма фронта асимметрична, с резким подъемом (при формировании фронта) и.плавным окончанием (к моменту завершения истощения зерен редоксита). Положение середины фронта с/со=0,5 смещено к его началу и для фильтров, заполненных редокситом в виде цилиндрических волокон, соответствует ио/иф=0,35, а для фильтров, заполненных редок-. ситом в виде шарообразных зерен, — Уо/уф=0,28. Расчет также показывает, что слой редоксита, расположенный по длине всего фронта, не использован по емкости на 50, 38 и 32% соответственно для плоских мембран, цилиндрических волокон и зерен в виде шариков. [c.64] Проведенный математический анализ динамики окислительно-восстановительной хроматографии при наличии быстродействующей химической реакции, в результате которой реализуется диффузионная кинетика с движущейся границей, показывает, что в этом случае образуется фронт асимметричной формы и конечной длины. Длина и форма фронта определяются концентрацией и скоростью движения раствора, коэффициентом диффузии реагирующего компонента в отработанном сорбенте, отношением концентрации реагирующего вещества в растворе и в отработанном,- сорбенте. [c.66] Вернуться к основной статье