W pracy sformułowano jednolity model matematyczny pozwalający w sposób ilościowy opisać przebieg procesu wieloskładnikowego ruchu masy i jednoczesnego ruchu masy i ciepła w podstawowych typach absorberów (kolumnach półkowych, wypełnionych i barbotażowych). Model matematyczny tworzą równania kinetyki przenikania masy i ciepła oraz równania bilansu materiałowego i cieplnego strumieni fazy gazowej i ciekłej przepływających przez absorber. Do opisu kinetyki przenikania masy i ciepła wykorzystano teorię filmu. Zgodnie z tą teorią równania przenikania obejmują: równania określające strumienie wnikającej masy i ciepła w fazie gazowej i ciekłej, warunki ciągłości strumieni masy i ciepła na powierzchni międzyfazowej, równania równowagi fazowej oraz warunki jednoznaczności definiujące konkretny przypadek ruchu masy. Strumienie wnikającej masy w każdej z faz obliczano na podstawie rozwiązania równań dyfuzji Maxwella-Stefana lub Ficka, a strumienie ciepła - uwzględniając poprawki Ackermanna. Opis wnikania w fazie ciekłej obejmuje możliwość nakładania się na wieloskładnikowy ruch masy i ciepła złożonej reakcji chemicznej zachodzącej zarówno w filmie jak i rdzeniu tej fazy.

Równania bilansu materiałowego i cieplnego odnoszą się do najczęściej stosowanych modeli przepływu każdej z faz przez wymiennik masy: modelu idealnego wymieszania, modelu przepływu tłokowego oraz modelu przepływu tłokowego z nałożoną dyspersją osiową. Obejmują zarówno warunki nieustalone jak i ustalone.

Zaproponowany model matematyczny wykorzystano do przeprowadzenia symulacji numerycznej adiabatycznej absorpcji amoniaku z powietrza w wodzie w kolumnie półkowej o półkach sitowych z przelewami i kolumnie wypełnionej oraz symulacji niskociśnieniowej syntezy metanolu w półprzepływowej zawiesinowej kolumnie barbotażowej. Dla kolumny półkowej uzyskane rezultaty porównano z wynikami otrzymanymi z istniejących modeli literaturowych (półki teoretycznej i modelu Taylora), a dla kolumny wypełnionej z danymi doświadczalnymi.

Na podstawie uzyskanych wyników numerycznych oceniono znaczenie efektów wieloskładnikowego ruchu masy i efektów jednoczesnego ruchu masy i ciepła w procesach absorpcji o dużym efekcie cieplnym. [STRESZCZENIE]

Więcej informacji w Bibliotece Cyfrowej CYBRA