واکنشگرهای غشایی غیر طبیعی ، مدلسازی
1-10-برداشت کلی از نمونه سازی واکنشگر غشایی
وقتی از نظر عمل قابل اجرا شود ، واکنشگر های غشای غیر طبیعی در مقیاس بزرگ و با آرایش فضایی پیچیده خواهند بود. طرح موثق و عملکردشان به شناخت درست ، طرح آزمایشگاه رواکنشگرهای آزمایشی بستگی دارد. وسیله مهمی که به ساخت اساس و پایه کمک می کند مدلهای بسیار دقیق را تایید می کند.
برای سهولت ساخت و ساختار مدولی ، واکنشگرهای لوله ای به صورت گسترده در فراینده ای پیوسته صنعت پردازش شیمیایی استفاده می شوند. بنابراین واکنشگرهای غشای لوله-شلنگ های بسیار پچیده و آرایش های فضایی با هم مواجه می شوند که ممکن است به شبیه سازی سه بعدی مکانیک های فیزیوشیمی پیچیده نیاز داشته باشد ، با ورود کامپیوتر های بسیار قدرتمند بر نامه های دینامیک سیالات رایانه ای بسیار موثر و کارآمد ، را ه حل برای امکان پذیر کردن این مشکلات بسیار پیچیده آغاز می شود و نظر به اهمیت افزایش یافته مستمر در کاربرد کامپیوتر مشابه ، درست است همان طور که برای دینامیک سیالات رایانه ای به کار رفته است.
2-10-ساختار کلی گسترش الگو
در یک واکنشگر غشای ساده اساساً غشاء ، واکنشگر را به دو قسمت تقسیم می کند: لوله تغذیه دیواره های نفوذ ، شکلهای غشاء و محل واکنش می توانند مخابرات با شند ، لوله تغذیه ممکن است در ورود به واکنش گر یا در موقعیت های میانی تشکیل شود و برای فرایند علم اقتصاد ، حفظ جریان موجود برای واکنشگر بازیابی شده است. علاوه بر این جهت های جریان لوله تغذیه و جریان های بی وقفه می تواند هم جریان یا خلاف جریان یا به صورت بعضی ترکیبات شود.بدیهی است که فراینده ای ممکن متعدد و تجهیزات آرایش های فضایی حتی برای یک واکنشگر غشایی ساده وجود دارد.
در این فصل مباحث عمدتاً بر روی شکل نسبتاً ساده یک واکنشگر غشایی لوله-پوسته ای با یک جریان لوله تغذیه و جریان بی وقفه متمرکز خواهد شد که بر دیواره های مخالف غشا جریان دارند که ممکن است ذاتاً فشرده و نفوذ پذیر باشد ، کاتالیزور ممکن است در قسمت های لوله ای ، چارچوب غشایی و یا قسمت حلقوی قرار بگیرد . با این وجود کاتالیزها در یک یا دو تا از این سه قسمت قرار می گیرند. در موارد خاص نفوذ مانند واکنش در یک غشا ، لایه های کاتالیزور ممکن است در هر دو لوله تغذیه و جریان بی وقفه وجود داشته باشد.
دیگر مشکلات در جای مناسب بحث خواهد شد. با این وجود بسیاری از فرضیات برای تسهیل توسعه الگوی های نسبتاً ساده ی بعضی از کلی ترینی ها ارائه خواهد شد.
فصل دهم
3-10 نمونه سازی واکنشگرهای غشایی لوله پوسته ای:
در میام مدلهای مختلف مطرح شده برای واکنشگرهای غشایی لوله-پوسته ای ، سه مقوله کلی وجود دارد:
واکنشگرهای غشایی کاتالیزوری پرلایه ، واکنشگرهای غشایی کاتالیزوری لایه تغییر پذیر و واکنشگرهای غشایی کاتالیزوری ناپایدار انتخابی. تفاوتشان عبارت است از: جایی که منطفه ی کاتالیزوری است ، جایی که شامل لایه های کاتالیزور است و اینکه چگونه لایه حفظ می شود. موارد خاص هر طبقه از الگوهای کلی مشتق شده که با بعضی از جزئیات در این فصل بحث خواهد شد. بعضی از دینامیک های واکنشگر غشایی با این الگوها و همچنین مشاهدات آزمایشگاهی دیگر و بررسی های مهندسی در فصل 11 پرداخته خواهند شد.
4-10 – واکنشگرهای لوله ای غشایی کانالیزوری لایه جمع شده
اولین نوع الگوی کلی برای واکنشگرهای غشایی لوله-پوتس به یک واکنشگر لوله ای غشایی کاتالیزوری پر لایه اشاره می کند که دید مقطع آنها در شکل 1-10 نشان داده شده است ، الگوهای بسیار دقیقی برای این نوع از واکنشگر غشایی بوسیله ی اتال مورد بررسی قرار گرفته است.
شکل 1-10=نمودار کلی یک واکنشگر لوله-پوسته ای غشایی پرلایه
1-4-10-بیان مشکلات و فرضیه ها
بررسی PBCMTR در شکل 1-10
یک لوله غشایی فشرده یا منفذ دار متحد المرکز شامل یک لایه غشایی است که مجاور محافظ است که شامل یک لوله ی بیرونی نفوذ ناپذیر برای تشکیل وامنشگر غشایی می باشد. فرض کنید که واکنش دهنده داخل دیواره لوله درz=0 می شود و نگهدارنده در z=L در یک آرایش هم جریان یا مخالف جریان در لوله تغذیه ، جریان تصفیه درz=0 داخل می شود و در جهت انتهای دیگر لوله به دیواره ی پوسته نفوذ می کند. با وجود اینکه شکل 1-10 نشان دهنده ی این است مانند جریان لوله ی تغذیه در دیواره لوله به وجود آمده است ، معادله اصلی توصیف می شود که بعداً می تواند به طور صحیح و قابل فهمی تعریف شود که این موارد به کار می رود جایی که واکنش دهنده دارد قسمت حلقوی دیواره پوسته می شود.
در یک مورد کلی ، هم لوله و هم دیواره های پوسته با لایه های کاتالیزور همراه می شدند ولایه ی غشا یا ذاتاً و یا در اشباع سطوح سوراخ کاتالیزوری است. دو آرایش برای واکنشگر غشایی موجود مانند موارد خاص این الگوی کلی فرض می شود.
2-4-10-الگوهای کلی ، پدیده ی انتقال را در واکنشگر های لوله ای غشایی کاتالیزوری پر لایه توصیف می کند.
در زیر اطهارات پایدار و معادلات انتقال گرما برای نوع زد واکنش نا در هر قسمت نشان داده شده است . فرضیات اینگونه هستند:
1-انتشارات (D_j^t,D_j^m,D_j^u and C_j^s) و رسانایی گرمایی (λ^t,λ^m,λ^u,λ^s) مستقل از غلظت های
C_j^t,C_j^m,C_j^u and C_j^s دماهای T^t,T^m,T^u,andT^S هستند.
2-نفوذ محوری و دوره های رسانش گرمایی قابل چشم پوشی هستند وقتی که با قرینه های شعاعی مقایسه می شوند.
3-تنها جرم و مکانیسم های انتقال گرمایی در غشا و لایه های محافظ ، نفوذ شعاعی و رسانش و تاثیرات واکنش دهنده هستند. غشاء یا چهارچوب محافظ شامل سیال است که مانند ی پیوستار با نفوذ موثر و زسانایی های گرمایی عمل می کند.
4-سرعت های شعاعی لوله و دیواره های پوسته هر دو جزئی هستند که با سرعتهای محوری مقایسه می شوند.
5-جرم مشترک مقاومت انتقال گرمایی بین هر یک از دو قسمت مجاور نا چیز و اندک است که با جرم داخلی معادل یا مقاومت های انتقال گرمایی در هر قسمت مقایسه می شود.
6-قانون کامل گاز به کار می رود.
و سرانجام فرض می شود که انواع متعادد j=1,…J در واکنش دهنده های چندگانه i= 1 , … عمل می کند و سرعت واکنش I می تواند در شکل زیر بیان شود.
در معادله ی
r_i^Φ=k_i^Φ K_i^Φ (C_i^Φ,T^Φ,K_ei^Φ ) (10-1a)
=k_i^Φ (■(J@Π@j)(C_i^Φ )^(β_ij^RΦ )-■(J@Π@j)(C_i^Φ )^(β_ij^RΦ )/K_ei^Φ)/(K_i^Φ (K_j^Φ,T^Φ ) ) (10-1b)
جایی که Ǿ به سمت خاصی از واکنشگر غشای لوله –پوسته ای (دیواره لوله =t ، لایه غشا=m ، لایه محافظ =U ، دیواره ی پوسته =S) اشاره می کند. K_j^Φ/ سرعت مقدار ثابت سرعت واکنش برای واکنش I در قسمت Ǿ از طریق عبارت Arrhenius یعتی A_j^Φ exp(-(E_i^Φ)/RT),R_i^Φ توصیف می شود ، واکنش وابستگی مانند دوره ی واکنش است که با k_j^Φ R_i^Φ,K_ei^Φ مساوی است. مقدار ثابت موازنه k_ei^Φ برای واکنش J ، غلظت نوع زودما در قسمت Ǿ ، C_j^Φ بعضی عبارات را نشان می دهد که منحصر به وامنش های خاصی است و اغلب با عدد یک مساوی است علاوه بر این معادله
ترتیب واکنس کلی ، واکنس پیشین I را تعریف می کند
ترتیب واکنش کلی ، واکنش معکوس I را نشان می دهد .
شامل 96 صفحه word
دانلود پروژه درس اقتصاد و طراحی راکتور
