ОПТИМІЗОВАНИЙ РОЗРАХУНОК АДСОРБЦІЙНОГО ПРОЦЕСУ ЧЕРЕЗ НАСАДКОВИЙ АДСОРБЕР МЕТОДОМ КОМІРКОВОЇ МОДЕЛІ
DOI:
https://doi.org/10.24025/2306-4412.1.2022.250916Ключові слова:
адсорбція,, математична модель, теплові процеси, коміркова модель, метод трапеції, MathCADАнотація
В статті показано оптимізовану модель адсорбції через насадковий адсорбер в ізотермічних умовах. Розглянуто теоретичні розрахунки кінетики адсорбції, часу перебування потоку в насадковому адсорбері, часу захисної дії шару адсорбенту, середньої швидкості процесу адсорбції. Проедставлено в граничних умовах диференціальне рівняння адсорбційного процесу в ізотермічних умовах. Крім того, визначено кількість теплоти згідно з законом Ленгмюра при адсорбції на активованому вугіллі, та, використовуючи рівняння Трутона, визначено залежність кількості тепла, що поглинається, від температури. Наведено математичну модель адсорбційного процесу, що досліджувалась із застосуванням методу коміркової моделі та програмного забезпечення. Використовуючи пакет прикладних програм MathCAD та рівняння Ленгмюра, ця модель розв’язана шляхом порівняння необхідної кількості комірок n, яка була визначена як її основний параметр. На основі експериментальної кривої зроблено припущення про можливий вигляд коміркової моделі адсорбційного процесу і проведено математичну обробку цієї кривої. Розраховано отримані значення параметрів моделі, проведено нормування експериментальних даних методом трапецій та перевірку моделі на адекватність. Вивчено процес обміну іонів з одинаковим зарядом, який проходить між адсорбентом і адсорбатом в точно еквівалентних співвідношеннях, для того щоб пом’якшити воду, яка призначена для виготовлення безалкогольних і алкогольних напоїв, виноматеріалів, оскільки смакові якості цих продуктів поліпшуються в разі зменшення в них іонів магнію, міді, заліза.
Посилання
T. G. Myersa, and M. G. Hennessy, "Math-ematical modelling of carbon capture in a packed column by adsorption", Applied En-ergy, vol. 278, Nov. 15, 2020. doi: 10.1016/j.apenergy.2020.115565.
E. Igberase, and P. O. Osifo, "Mathematical modelling and simulation of packed bed column for the efficient adsorption of Cu (II) ions using modified bio-polymeric materi-al", Journal of Environmental Chemical En-gineering, no. 7 (3), 2019.
Amirhossein Ghorbani1, Ramin Karimza-deh, and Masoud Mofarahi, "Mathematical modeling of fixed bed adsorption: break-through curve", Department of chemical en-gineering, Tarbiat Modares University, Teh-ran, Iran, 2018. doi: 10.22059/JCHPE.2018.255078.1226.
M. Askari, and H. Adibi, "Numerical solu-tion of advection-diffusion equation using meshless method of lines", Iranian Journal of Science and Technology, Transactions A: Science, vol. 41, no. 2, pp. 457-464, 2017.
M. P. Lenyuk, "Mathematical modeling of adsorption mass transfer with spectral pa-rameter for inhomogeneous n-interface cy-lindrical bounded microporous media with a cavity", Visnyk Ternopilskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu, vol. 9, no. 4, pp. 147-148, 2014 [in Ukrainian].
M. R. Petryk, "Mathematical modeling of nonlinear dynamic problems of adsorption and diffusion for a fixed layer of adsor-bent", Integral transformations and their application to boundary value problems: coll. of sci. papers, iss. 5, pp. 201-215. Ky-iv: In-t matematyky NANU, 2000 [in Ukrainian].
I. A. Burtnaya, and D. V. Litvinenko, "Math-ematical model of the pervaporation process for binary mixtures", Vostochno-Evropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiy, vol. 2, no. 4 (50), pp. 8-11, 2011. [Online]. Available: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1766/1662 [in Russian].
I. V. Sergienko, V. V. Skopetsky, and V. S. Deineka, Mathematical modeling and study of processes in inhomogeneous media. Кyiv, Ukraine: Naukova dumka, 2001 [in Russian].
P. N’Gokoli-Kekele, M. A. Spiringuel-Huet, and J. Fraissard, "An analitical study of mo-lecular transport in zeolite bed", Adsorption (Kluwer), no. 8, p. 35-44, 2002.
V. V. Kuzmin et al., Mathematical modeling of technological processes of assembly and mechanical processing of mechanical engineering products: textbook for universities. Moscow, Russia: Vysshaya shkola, 2008 [in Russian].
B. Ya. Sovetov, and S. A. Yakovlev, Model-ing of systems: textbook for universities, 3rd ed., revised and suppl. Moscow, Russia: Vysshaya shkola, 2001 [in Russian].
A. N. Ostrikov et al., Processes and devices of food production, book 1. St. Petersburg, Russia: Giord, 2007 [in Russian].
A. M. Poperechny, O. I. Cherevko, V. B. Garkusha, and N. V. Kirpychenko, Processes and apparatus of food production: textbook, A. M. Poperechny, Ed. Кyiv, Ukraine: Tsentr uchbovoi literatury, 2007 [in Ukrainian].
V. P. Dyakonov et al., New information technologies: textbook, V. P. Dyakonov, Ed. Moscow, Russia: SOLON-Press, 2005 [in Russian].
V. G. Dulov, and V. A. Tsibarov, Mathemat-ical modeling in modern natural science: textbook, V. G. Dulov, Ed. St. Petersburg, Russia: Izd-vo St. Petersb. un-ta, 2001 [in Russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
URN
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Оксана Олександрівна Онищук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автори, які публікуються в цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають збірнику право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC BY-NC, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи в тому вигляді, в якому її опубліковано цим збірником (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому збірнику.
Політика збірника наукових праць дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
