ChemNet
 

Крит. технол. Мембраны. 2002. № 14, с. 47–59

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ УЛЬТРА- И МИКРОФИЛЬТРАЦИИ
НЕНЬЮТОНОВСКИХ СРЕД ПРИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ
НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

С.П. Агашичев

РХТУ им Д.И. Менделеева, Москва

В работе представлена системная методология построения расчета процессов ультра- и микрофильтрации неньютоновских сред при неизотермических условиях. Представленный метод базируется на трехуровневом массиве сопряженных субмоделей, с помощью которого осуществляется количественное моделирование транспорта в фазах, в слое геля и через мембрану. Предлагаемая работа содержит следующие ключевые субмодели: (А) Субмодель, описывающая неньютоновское поведение разделяемой среды, случаи, когда эффективная вязкость зависит от скорости деформации, ; (В) Субмодель, описывающая зависимость коэффициента диффузии от скорости деформации среды, , который необходим для ряда систем; (С) Субмодель, описывающая изменение степени температурной поляризации при проведении процесса при неизотермических условиях; (D) Субмодель, описывающая изменение степени концентрационной поляризации с учетом неньютоновского течения; (Е) Субмодель, описывающая формирование и неньютоновское поведение слоя геля или осадка; (F) Субмодели, описывающие трансмембранный перенос механической энергии, а также потери механической энергии; (G) Субмодель, описывающая изменения плотности механической энергии по длине канала при различных реологических показателях разделяемой среды (для оценки движущей силы); (H) Субмодель, описывающая нестационарное поведение системы, которая учитывается через моделирование скорости роста слоя геля или осадка. Используя принцип “модульности” данных, подход позволяет осуществить синтез гибкого алгоритма в соответствии с физической сущностью моделируемого объекта, с помощью которого возможен расчет и анализ влияния различных факторов на характеристики процесса. Работа содержит графические иллюстрации поведения представленных субмоделей и их анализ.

Ключевые слова: моделирование, ультрафильтрация, микрофильтрация, неньютоновское поведение, температурная поляризация, концентрационная поляризация.

Systemic methodology for modeling ultra- and microfiltration of non-Newtonian fluids under nonisothermal conditions is presented. Submitted method is based on array of conjugated submodels of different hierarchy levels, namely: (A) Level of submodels for approximation of individual profiles, viz.: velocity, temperature and concentration; (B) Level of submodel for shear-dependent parameters such as shear rate, apparent viscosity and shear-dependent diffusivity; (C) Level of submodel for process variables, that covers the following: (C1) Submodel for temperature polarization; (C2) Submodel for concentration polarization; (C3) Submodel describing accumulation and non-Newtonian behavior of gel layer; (C4) Submodel for transmembrane flux of mechanic energy; (C5) Submodel describing distribution of driving force along membrane surface; (C6) Submodel for unsteady state behavior of system through modeling of resistance of gel layer. Proposed approach allows synthesis of flexible algorithm according to behavior of the object to be modeled. Set of calculated projections based on individual submodels is given.

Keywords: modeling, ultrafiltration, microfiltration, non-Newtonian behavior, temperature polarization, concentration polarization.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Цель работы

3. Основные допущения и физические предпосылки

4. Описание структуры системы субмоделей

4.1. Субмодели первого иерархического уровня

4.2. Субмодели второго иерархического уровня

4.3. Субмодели третьего иерархического уровня

4.4. Построение алгоритма (на основе принципа “модульности”)

5. Выводы

Литература

Условные обозначения

Подстрочные индексы

Безразмерные комплексы


[На следующий раздел]

Copyright ©




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору