Экспериментально   теоретическая модель взаимодействия потока сверхкритического флюида с зернистым слоем (02.11.2009)

Автор: Максудов Рашид Наилевич

МАКСУДОВ РАШИД НАИЛЕВИЧ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОТОКА СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ФЛЮИДА С ЗЕРНИСТЫМ СЛОЕМ

Специальность

01.02.05 – Механика жидкости, газа и плазмы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Казань – 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении

высшего профессионального образования

«Казанский государственный технологический университет»

Научный консультант: – доктор технических наук, профессор

Аляев Валерий Алексеевич

Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович

– доктор технических наук, профессор

Тазюков Фарук Хоснутдинович

– доктор физико-математических наук, профессор

Желтухин Виктор Семенович

Ведущая организация: Южно - Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)

Защита состоится «25» декабря 2009 г. в «14» час. на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» по адресу 420015, г.Казань, ул. К.Маркса, 68.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет»

Автореферат разослан «__»_________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор технических наук А.В.Герасимов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Большой ряд современных технологических процессов сопровождается течениями сред и их взаимодействием со слоями обрабатываемого материала в широком диапазоне режимных параметров. Разработка новых технологий, в которых, в результате воздействия потока на сырье, последнее приобретает новое качество или получаются соединения высокой чистоты, требует предварительных экспериментальных исследований. Интерпретация результатов экспериментов и последующий их перенос на промышленные объемы являются актуальной и серьезной научно-исследовательской и прикладной задачей.

Также следует отметить, что, несмотря на обширный опыт исследований и практических результатов, накопленных к настоящему времени, отсутствуют четкие алгоритмы проектирования промышленных технологий, учитывающие взаимосвязь процессов массопереноса в слое обрабатываемого материала с заданным качеством получаемого продукта и основывающихся на результатах лабораторных исследований. Качество многих получаемых продуктов определяется, прежде всего, содержанием в них целевого компонента. Это обеспечивается селективностью массообменных процессов, либо введением в технологию дополнительной стадии обработки. Оценка принципиальной возможности концентрирования целевого компонента требует, в свою очередь, надежных данных по физическим свойствам веществ, участвующих в процессе.

Таким образом, промышленная реализация технологии на стадии проектирования предполагает последовательный ряд этапов:

исследование физических свойств, характеризующих взаимодействие потока с компонентами обрабатываемого материала и определяющих возможность концентрирования целевого компонента;

лабораторную реализацию процессов массопереноса при взаимодействии потока со слоем обрабатываемого материала;

масштабирование полученных экспериментальных результатов на промышленные объемы.

Последнее обуславливает задачу адекватного математического моделирования процессов массопереноса с последующими численными экспериментами с использованием результатов лабораторных исследований.

Широким классом в обсуждаемой области являются экстракционные процессы, в ряду которых особое место занимают процессы с участием экстрагента при сверхкритических параметрах состояния. Использование сверхкритических флюидов в качестве экстрагента является новым перспективным направлением в науке и технике, которое активно развивается в настоящее время. Такие процессы отличают высокая диффузионная способность экстрагента, высокая селективность извлечения, больший выход, экологичность (отсутствие остаточного растворителя), качество экстрагируемого продукта. Легкость регенерации экстрагента и, во многих случаях, одностадийность операции определяют энергосберегающий характер процесса.

В настоящей работе представлена методика, являющаяся основой разработки экстракционных технологий, позволяющая получить критерий оптимальности режимных параметров технологического процесса для промышленных аппаратов, основываясь на результатах экспериментальных исследований.

В диссертации изложены результаты работ автора по исследованию массообмена в процессах взаимодействия сверхкритического флюида с жидкими и твердыми зернистыми слоями обрабатываемого материала за период 2000 – 2009 гг.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 08-01-00548a) и в рамках грантов программы ФСР МП НТС (Старт 05) № 5846 совместно с ИОФХ им. А.Е.Арбузова КазНЦ РАН и программы инновационных проектов «Идея-1000» при поддержке Государственной некоммерческой организации «Инвестиционно-венчурный фонд Республики Татарстан», проект № 7004.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка экспериментально-теоретической модели процессов переноса массы при фильтрации потока сверхкритического флюида-экстрагента через зернистый слой обрабатываемого материала для получения продуктов с высоким содержанием целевых компонентов в промышленных аппаратах.

Достижение поставленной цели позволит определять оптимальные режимные параметры технологического процесса для аппаратов разных объемов, обеспечивать получение продукта с качеством, достигнутом в лабораторном процессе и существенно сократить сроки проектирования технологий.


загрузка...