بررسی تجربی سطح تماس ویژه در بستر آکنده ی دوار ناهمسو

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی تشدید فرایندها، گروه مهندسی شیمی، دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران

چکیده

با توجه به بازده چشمگیر بسترهای آکنده دوار، در این پژوهش ضمن تشریح کامل روش تعیین تجربی سطح تماس ویژه( با در نظر گرفتن واکنش شیمیایی)، تأثیر عامل­ هایی چون غلظت محلول جاذب ورودی و کسر مولی جذب شونده­ ی موجود در فاز گاز (توأم با شدت جریان دو فاز گاز ـ مایع و سرعت چرخش بستر) بر میزان تجربی سطح تماس ویژه مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، اثرپذیری عامل سطح تماس از متغییرهای
عملیاتی مطرح شده (با هدف بهبود مجموعه متغیرهای عملیاتی موثر در دست­یابی به بیش­ترین میزان بازده ی سامانه) بر پایه 324 داده تجربی اندازه­ گیری شده بررسی شد. مطابق با نتیجه­ های به ­دست آمده بر خلاف تصور مرسوم دو عامل جدید مطرح شده در این مطالعه (غلظت جاذب و جذب شونده ورودی) به میزان چشمگیری بر مقدار تجربی سطح تماس ویژه و به دنبال آن ضریب کلی انتقال جرم، بازده ی و اندازه ­های بهینه سامانه عملیاتی اثرگذار بودند. نتیجه­ های این پژوهش نشان داد که این دو متغییر به عنوان عامل­ های مهم و اثرگذار در مطالعه تجربی و مدل­ سازی این پارامتر (سطح تماس ویژه) در طراحی سامانه عملیاتی مطرح هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ramshaw C., Mallinson R.H., Mass Transfer Process, U.S. Patent 4, US4283255A pp. 255-283 (1981).

[2] Zeng Q., Guo Y., Niu Z., Lin W., The Absorption Rate of CO2 by Aqueous Ammonia in a Packed Column, Fuel Processing Technology, 108: 76-81 (2013).

[3] Lin C.C., Chen B.C., Chen Y.S., Hsu S.K., Feasibility of a Cross-Flow Rotating Packed Bed in Removing Carbon Dioxide from Gaseous Streams, Sep. Purif. Technol., 62: 507-512 (2008).

[4] Chiang C.Y., Liu Y.Y., Chen Y.S., Liu H.S., Absorption of Hydrophobic Volatile Organic Compounds by a Rotating Packed Bed, Ind. Eng. Chem. Res., 51: 9441-9445 (2012).

[5] Zhang L.L., Wang J.X., Sun Q., Zeng X.F, Chen J.F., Removal of Nitric Oxide in Rotating Packed Bed by Ferrous Chelate Solution, Chem. Eng. J., 181-182: 624-629 (2012).

[6] Yu C.H., Wu T.W., Tan C.S., CO2 Capture by Piperazine Mixed with Non-Aqueous Solvent Diethylene Glycol in a Rotating Packed Bed, Int. J. Green. Gas Con., 19: 503-509 (2013).

[7] Gudena K., Rangaiah G.P., Lakshminarayanan S., Optimal Design of a Rotating Packed Bed for VOC Stripping from Contaminated Groundwater, Ind. Eng. Chem. Res., 51: 835-847 (2012).

[8] Luo Y., Chu G.W., Zou H.K., Xiang Y., Shao L., Chen J.F., Characteristics of a Two Stage Counter-Current Rotating Packed Bed for Continuous Distillation, Chem. Eng. Process., 52: 55-62 (2012).

[9] Tai C.Y., Wang Y.H., Liu H.S., A Green Process for Preparing Silver Nanoparticles Using Spinning Disk Reactor, AIChE J., 54: 445-452 (2008).

[10] Yang Q., Wang J.X., Guo F., Chen J.F., Preparation of Hydroxyapatite Nanoparticles by Using High-Gravity Reactive Precipitation Combined with Hydrothermal Method, Ind. Eng. Chem. Res., 49: 9857-9863 (2010).

[11] Chen Y.S., Liu H.S., Absorption of VOCs in a Rotating Packed Bed, Ind. Eng. Chem. Res., 41: 1583-1588 (2002).

[12] York J.L., Stubbs H.E., Photographic Analysis of Sprays, Trans. ASME, 74: 1157-1161 (1952).

[13] Copper K.D., Hewitt G.F., Pinchin B., Photographic Method to Measure Interfacial Area in Liquid and Gas Dispersed System, J. Photogr. Sci., 12: 269-273 (1964).

[14] Tan M., Ishii M., A Method for Measurement of Local Specific Interfacial Area, Int. J. Multiphase Flow, 16: 353-361 (1990).

[15] Chang J.S., Morala E.C., Determination of Two-Phase Interfacial Areas by an Ultrasonic Technique, Nucl. Eng. Des., 122: 143-154 (1990).

[16] Kolev N., Nakov S., Ljutzkanov L., Kolev D., Effective Area of a Highly Efficient Random Packing, Chem. Eng. Process., 45: 429-436 (2006).

[17] Yue J., Chen G.w., Yuan Q., Luo L.G., Gonthier Y., Hydrodynamics and Mass Transfer Characteristics in Gas-Liquid Flow Through a Rectangular Microchannel, Chem. Eng. Sci., 62: 2096-2108 (2007).

[18] Mohanty K., Das D., Biswas M.N., Mass Transfer Characteristics of a Novel Multi-Stage External Loop Airlift Reactor, Chem. Eng. J., 133: 257-264 (2007).

[19] Mandal A., Kundu G., Mukherjee D., Interfacial Area and Liquid-Side Volumetric Mass Transfer Coefficient in a Downflow Bubble Column, Can. J. Chem. Eng., 81: 212-219 (2003).

[20] Yoshida F., Miura Y., Effective Interfacial Area in Packed Columns for Absorption with Chemical Reaction, AIChE Journal, 9(3): 331-337 (1963).

[21] Shulman H.L., DeGouff J.J., Mass Transfer Coefficients and Interfacial Areas for 1-Inch Raschig Rings, Industrial & Engineering Chemistry, 44(8): 1915-1922 (1952).

[22] Munjal S., Dudukovic M.P., Ramachandran P., Mass Transfer in Rotating Packed Beds- II. Experimental Results and Comparison with Theory and Gravity Flow, Chem. Eng. Sci., 44: 2257-2268 (1989).

[23] Yang K., Chu G., Zou H., Sun B., Shao L., Chen J.F., Determination of the Effective Interfacial Area in Rotating Packed Bed, Chem. Eng. J., 168: 1377-1382 (2011).

[24] Luo Y., Chu G.W., Zou H.K., Zhao Z.Q., Dudukovic M.P., Chen J.F., Gas-Liquid Effective Interfacial Area in a Rotating Packed Bed, Ind. Eng. Chem. Res., 51: 16320-16325 (2012).

[25] Guo K., Zhang Z., Luo H., Dang J., Qian Z., An Innovative Approach oh the Effective Mass Transfer Area in the Rotating Packed Bed, Ind. Eng. Chem. Res., 53: 4052-40 (2014).

[26] Tsai C.Y., Chen Y.S., Effective Interfacial Area and Liquid-Side Mass Transfer Coefficients in a Rotating Bed Equipped with Baffles, Sep. Purif. Technol., 144: 139-145 (2015).

[27] Chu G.W., Sang L., Du X.K., Luo Y., Zou H.K., Chen J.F., Studies of CO2 Absorption and Effective Interfacial Area in a Two-Stage Rotating Packed Bed with Nickel Foam Packing, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 9:, 34-40 (2015).

[28] Luo Y., Luo J.Z., Chu G.W., Zhao Z.Q., Arowo M., Chen J.F., Investigation of Effective Interfacial Area in a Rotating Packed Bed with Structured Stainless Steel Wire Mesh Packing, Chemical Engineering Science, 170: 347-354 (2016).

[29] Li W., Wu W., Zou H., Chu G., Shao L., Chen J., Process Intensification of VOC Removal From High Viscous Media by Rotating Packed Bed, Journal Chinese Institute of Chemical Engineers., 17: 389-393 (2009).

[30] Mohanty K., Das D., Biswas M.N., Mass Transfer Characteristics of a Novel Multi-Stage External Loop Airlift Reactor, Chem. Eng. J., 133: 257-264 (2007).

[31] Cheng H.H., Tan C.S., Carbon Dioxide Capture by Blended Alkanol Amines in Rotating Packed Bed, Energy Procedia, 1: 925-932 (2009).