Введение к работе
Актуальность работы. Ряд химикоттехнологических процессов, та-[х как разделение газовых смесей, абсорбция и экстракция, могут 'провождаться химическими реакциями, в которые вступает переноси-е вещество либо в объеме жидкой фазы, либо на межфазной поверх-'Сти. При этом можно выделить два основных механизма влияния хими-ской реакции на неустойчивость слоя жидкости: хемокапиллярный еустойчивость Марангони) и хемогравитационный (неустойчивость Ре-я).
Эффективность газожидкостных процессов химической технологии к правило, определяется скоростью массобмена, которая зависит в м числе и от состояния поверхности раздела фаз. Возникающая бла-даря указанным механизмам межфазная неустойчивость может приво-ть к образованию упорядоченных диссипативных структрур и резкому корению процессов межфазного переноса. Таким образом, наличие хи-ческих реакций может существенно влиять на скорость массообмена.
Возможность интенсифицировать процессы массообмена за счет.вы-ра оптимальных значений режимных и физико-химических параметров уславливает. актуальность исследований межфазной неустойчивости и изучении макрокинетики процессов разделения, кристаллизации в сплавах и газожидкостных реакционных процессов, а также при про-гировании соответствующих аппаратов и реакторов. Помимо этого ис-эдования возникновения и развития конвективных структур в систё-к жидкость-жидкость и жидкость-газ имеют фундаментальное значение ч синергетики - науки о явлениях самоорганизации.
В настоящее время методы линейного и глобального анализа, поз-іяющие исследовать необходимые и достаточные условия возникнове-
- 4 -ния межфазной неустойчивости, не развиты для систем, представляю собой жидкий слой с протекающей объемной химической реакцией, препятствует успешному применению теории устойчивости для изуче хемосорбционных систем и предсказанию на ее основе кинетики мае переноса в различных газожидкостных системах.
Кроме того, не существует строгой теории, описывающей кинет массопереноса в условиях развитой межфазной неустойчивости, и пс роение качественной модели, позволяющей сделать оценки для скоре массопереноса через жидкий слой, имеет важное прикладное значена
Целью работы является теоретическое исследование необходимь достаточных условий возникновения межфазной неустойчивости при мосорбции газа плоском жидким слоем с учетом комплексного мехам возникновения неустойчивости; расчет кинетики массопереноса на нове качественной модели для конвективных структур в слое жидкое
Научная новизна. В настоящей работе впервые
в рамках линейного анализа определены условия возникновс межфазной неустойчивости в плоском жидком слое при абсорбции га: учетом протекающей в объеме жидкости химической реакции, описые мой кинетическим уравнением первого порядка;
определены условия возникновения межфазной неустойчивс при хемосорбции с учетом концентрацнонно-гравитационных эффектен
предложен энергетический метод, позволяющий найти достат ные условия устойчивости плоского жидкого слоя при хемосорбцю учетом комплексного механизма возникновения неустойчивости;
на основе качественной модели массопереноса рассчитаны пс ки вещества через плоский жидкий слой при абсорбции в случае ра: той межфазной неустойчивости.
Практическая ценность работы. Результаты проведенных в работе ютических исследований могут быть использованы при изучении и іолировании различных хемосорбционных процессов; для целенаправ-шого выбора оптимальных значений параметров технологических про-;сов с массопереносом; при теоретических исследованиях процессов ;сопереноса через межфазную поверхность в условиях развитой кон-<ции.
Развитые d раї.іках линейного и нелинейного энергетического ана-за методы могут быть использованы для изучения условий межфазной /стойчивости ряда других газожидкостных систем, включающих хемо-эбцию газов в сильно неизотермических условиях, жидкостную экс-акцию с химической реакцией, процессы разделения в жидких мембране.
Автор защищает:
результата исследований условий возникновения межфазной не-тойчивости при абсорбции в плоском слое жидкости с учетом объем-й химической реакции и гравитационных эффектов методами линейного ализа;
результаты исследований достаточных условий сохранения тоичивости в рамках глобального алализа устойчивости плоского дкпго слоя;
математическую модель для расчета массопереноса в условиях жфазной неустойчивости.
Апробация работы. Изложенные в диссертации результаты докладались на конференциях "Distillation and Absorbtiop '92" (Бирмин-їм, 1992), "International Congress of Chemical Engineering CHISa і" (Прага, 1993), семинарах Научно-исследовательского физико-хими-
ческого института им. Л.Я.Карпова.
Публикации по теме диссертации. Основные результаты работы и ложены в 4 научных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, ч тырех разделов, заключения и списка использованных источников. Р бота изложена на Ч ОУ страницах машинописного текста, содержит 2> иллюстраций. Список использованных источников включает Уч наимен вания.