Niniejsza praca jest integralną częścią monografii pt. Hydrodynamika i wnikanie ciepła w wymiennikach cienkowarstewkowych, wąskoszczelinowych i skrobakowych wydanej przez Oficynę Wydawniczą Politechniki Wrocławskiej w 2001 r.
Zastosowanie aparatów cienkowarstewkowych jako wymienników masy dotyczy przede wszystkim możliwości i celowości stosowania wymienników cienkowarstewkowych do procesów absorpcji z towarzyszącą reakcją chemiczną oraz do destylacji prostej. Otrzymywane w procesie absorpcji produkty są wysokiej jakości i uzyskuje się je z dobrą wydajnością.
Praca niniejsza powinna zainteresować inżynierów i kadrę naukowo-badawczą w ośrodkach badawczo-rozwojowych i zakładach badawczych pracujących na rzecz przemysłu chemicznego, farmaceutycznego i środków spożywczych.
Omówiono hydrodynamikę w wymiennikach cienkowarstewkowych oraz metody pomiaru grubości cienkiej warstwy, spływającej grawitacyjnie po pionowej ścianie (rozdz. 1).
W rozdziale drugim przedstawiono zastosowanie wymienników cienkowarstewkowych do procesów absorpcji z reakcją chemiczną. Omówiono w nim obszernie zarówno opracowane zależności teoretyczne, jak i wyniki doświadczalne.
Rozdział trzeci dotyczy zdolności rozdzielczej pionowych wyparek cienkowarstewkowych. Porównanie hydrodynamiki oraz ruchu ciepła i masy w pionowej wyparce cienkowarstewkowej i w kolumnie rektyfikacyjnej umożliwiło autorowi niniejszej pracy ustalić rzeczywistą zdolność rozdzielczą pionowej wyparki cienkowarstewkowej.
Kryteria doboru optymalnego wymiennika ciepła do określonego przypadku zawiera rozdział czwarty.
Spis treści:
Od autora
Oznaczenia
1. Hydrodynamika w wymiennikach cienkowarstewkowych typu statycznego
1.1. Wstęp
1.2. Dynamika przepływów w wymiennikach cienkowarstewkowych typu statycznego
1.2.1. Zdolność zwilżania powierzchni ciała stałego przez ciecz
1.2.2. Filmowy spływ cieczy po wewnętrznej powierzchni pionowej rury
1.2.3. Strumykowy spływ cieczy po pionowej ścianie rury
1.2.4. Schematy grawitacyjnego spływu cieczy po zewnętrznej powierzchni pionowej rury
1.2.5. Teoria Nusselta grawitacyjnego spływu cieczy po ścianie
1.2.6. Ogólna teoria grawitacyjnego spływu ciekłego filmu po pionowej ścianie
1.3. Metody pomiaru grubości ciekłej warstwy spływającej grawitacyjnie po pionowej ścianie
1.4. Rozrywanie się ciekłego filmu na pionowe ścianie lury
1.5. Dynamika przepływów w mechanicznych wymiennikach cienkowarstewkowych
1.5.1. Spływ cieczy po ścianie wymiennika wyposażonego w rotor ze sztywno umocowanymi łopatkami, bez wymiany ciepła i masy
1.5.2. Spływ cieczy po ścianie wymiennika wyposażonego w rotor z wahliwie umocowanymi łopatkami
1.5.3. Rotory ze sztywno i wahliwie umocowanymi łopatkami z uwzględnieniem wymiany ciepła i masy
1.5.4. Dynamika przepływów w wymiennikach cienkowarstewkowych z drgającym elementem
1.5.5. Czas przebywania cieczy w wyparce cienkowarstewkowej wyposażonej w element spiralny
1.5.6. Wpływ elementu spiralnego na przemieszanie wzdłużne cieczy w wyparce cienkowarstewkowej
1.6. Przeciwprądowy spływ pierścieniowy cienkiej warstewki po pionowej ścianie w warunkach wysokich ciśnień
1.7. Zastosowanie modelu dwu warstewek granicznych do opisu ruchu ciepła i masy w wymiennikach cienkowarstewkowych
Literatura
2. Zastosowanie mechanicznego wymiennika cienkowarstewkowego do procesu absorpcji z towarzyszącą reakcją chemiczną
2.1. Wprowadzenie
2.2. Część teoretyczna
2.2.1. Szybkość absorpcji fizycznej
2.2.2. Szybkość absorpcji z towarzyszącą nieodwracalną reakcją pierwszego rzędu
2.2.3. Szybkość absorpcji z towarzyszącą nieodwracalną reakcją pseudopierwszego rzędu
2.3. Wyznaczenie efektywnej powierzchni międzyfazowej w układach gaz-ciecz metodą Danckwertsa
2.4. Wybór układu
2.5. Dane fizykochemiczne niezbędne w obliczeniach projektowych
2.5.1. Rozpuszczalność dwutlenku węgla w roztworach wodnych
2.5.2. Reakcja między dwutlenkiem węgla i jonami hydroksylowymi
2.5.3. Kinematyczny współczynnik dyfuzji rozpuszczonego dwutlenku węgla w roztworze DA
2.6. Określenie warunków, w których nieodwracalna reakcja drugiego rzędu może być traktowana jako reakcja pseudopierwszego rzędu
2.7. Uwagi dotyczące funkcjonalnej zależności między s i v
2.8. Część eksperymentalna
2.8.1. Opis aparatury doświadczalnej
2.8.2. Metoda pomiarów efektywnej powierzchni międzyfazowej w układzie gaz-ciecz
2.9. Analiza ilościowa wodnych roztworów NaOH i Na2CO3
2.10. Algorytm obliczeń efektywnej powierzchni międzyfazowej EPM i współczynnika wnikania masy po stronie ciekłego filmu
2.11. Powierzchnia międzyfazowa, efektywna powierzchnia międzyfazowa F i geometryczna powierzchnia absorbera Fg
2.11.1. Metody wyznaczania powierzchni międzyfazowej w kolumnie pęcherzykowej
2.11.2. Współczynniki wnikania masy ?l i ?l a w reaktorach gaz-ciecz i w kolumnach pęcherzykowych
2.11.3. Absorpcja gazu z towarzyszącą nieodwracalną reakcją chemiczną w warstwie szlamu, zawierającej trudno rozpuszczalne, drobne cząsteczki substancji reagującej
2.11.4. Zależność między parametrami ruchu masy i parametrami operacyjnymi procesu
2.12. Opracowanie korelacji wiążącej efektywną powierzchnię międzyfazową EPM ze zmiennymi niezależnymi
2.12.1. Ustalenie zmiennych niezależnych i opracowanie ogólnej postaci korelacji
2.12.2. Opracowanie szczegółowej postaci korelacji
2.12.3. Dyskusja wyników i wnioski
2.13. Zagadnienie oporu dyfuzyjnego w wieloskładnikowej fazie gazowej w mechanicznym absorberze cienkowarstewkowym
2.14. Korelacja wiążąca współczynnik wnikania masy po stronie fazy ciekłej ze zmiennymi niezależnymi
Literatura
3. Zastosowanie pionowych wyparek cienkowarstewkowych do procesu destylacji
3.1. Wstęp
3.2. Zdolność rozdzielcza pionowych wyparek cienkowarstewkowych
3.3. Dane literaturowe dotyczące zdolności rozdzielczej pionowych wyparek cienkowarstewkowych i ich krytyczna ocena
3.4. Aparatura doświadczalna do badania hydrodynamiki i zdolności rozdzielczej pionowych wyparek cienkowarstewkowych
3.5. Rozważania teoretyczne nad zagadnieniem efektu rektyfikacyjnego w pionowej wyparce cienkowarstewkowej
3.6. Analiza wyników doświadczalnych
3.7. Porównanie mechanizmów przepływu oraz ruchu ciepła i masy w pionowych wyparkach cienkowarstewkowych i w kolumnie rektyfikacyjnej
3.7.1. Uwagi dotyczące wpływu przemieszczenia wzdłużnego na zdolność rozdzielczą pionowych wyparek cienkowarstewkowych
3.8. Wpływ ruchu masy po stronie fazy ciekłej na ruch ciepła i zdolność rozdzielczą wyparek cienkowarstewkowych podczas wrzenia cieczy dwuskładnikowych
3.8.1. Teoria Groppa i Schlündera dotycząca równoczesnego ruchu ciepła i masy podczas destylacji cienkowarstewkowej dwuskładnikowych mieszanin ciekłych
3.8.2. Wyznaczanie współczynników wnikania masy w fazie ciekłej PL podczas wrzenia cieczy dwuskładnikowych
3.8.3. Opracowanie równania do obliczania współczynników wnikania masy ?l podczas cienkowarstewkowego wrzenia cieczy dwuskładnikowych
3.9. Uwagi krytyczne dotyczące opublikowanych wzorów do obliczania idealnych współczyn ników wnikania ciepła ?id dla wrzących roztworów dwuskładnikowych
3.10. Opracowanie korelacji do obliczania współczynników wnikania ciepła podczas wrzenia cieczy w pionowej, grawitacyjnej wyparce cienkowarstewkowej WCTS
3.11. Modele stosowane do opisu układów dwuskładnikowych i dwufazowych
Literatura
4. Kryteria doboru wymienników ciepła
4.1. Wskaźnik niebezpieczeństwa rozkładu jako kryterium doboru wyparki
4.2. Koszty całkowite jako kryterium doboru wyparki
Literatura
