The importance of coupling between thermal and molar fluxes in a nitrogen–oxygen distillation column

Buhar-sıvı bölgesindeki kütle ve ısıl enerji aktarımı için aktarım oranlarındaki bağlaşımın ihmal edilmesinin etkisini araştırmak için bir model kullanılmaktadır. Örnek olarak, biz azot-oksijen damıtma kolonunu çalıştık. Seviye ve nokta sınır koşulları kullanarak, bir denge seviye damıtma modeline dayanan bir görünüş gibi aynı eğilimi gösteren bir azot aktarım görünüşü elde edilmektedir. İki kolon yarıları üzerinden toplam aktarımın dağılımı uyum içinde değildir, ne yazık ki. Bu uyumsuzluğun buhar filmi kalınlığının buhar akış oranı ve buhar akmazlığına bağımlılığı modele dahil edildiğinde azalacağı beklenebilir. Hesaplanmış aktanm oranları üzerinde bağlaşımın ihmal edilmesinin etkisi kolon boyunca değişir. Toplam etki kayda değerdir ve ara yüzey boyunca kütle ve ısıl eneıji aktarımı modellerinde hesaba katılmalıdır.

Bir azot-oksijen damıtma kolonunda ısıl ve molar akılar arasındaki bağlaşımın önemi

A model for the transfer of mass and thermal energy in a vapour–liquid region is used to investigate the influence of neglecting coupling on the transfer rates. As an example, we studied a nitrogen–oxygen distillation column. Using a combination of stage and point boundary conditions, a nitrogen transfer profile is obtained that shows the same trend as a profile based on an equilibrium stage distillation model. The distribution of the total transfer over the two column halves is not in agreement, however. This disagreement can be expected to decrease when the dependency of the vapour film thickness on the vapour flow rate and the vapour viscosity is included in the model. The e ect of neglecting coupling on the calculated transfer rates changes along the length of the column. The total e ect is considerable and should be taken into account in models for the transfer of mass and thermal energy through an interface.

PDF

___

Bedeaux, D., & Kjelstrup, S. (2004). Irreversible thermodynamics - a tool to describe phase trasitions far from global equilibrium. Chemical Engineering Science, 59(1), 109– 118.
De Koeijer, G. M., & Kjelstrup, S. (2004). Application of Irreversible Thermodynamics to Distillation. International Journal of Thermodynamics, 7(3), 107–114.
Fonyó, Z. (1974a). Thermodynamic analysis of rectification II. Finite cascade models. International Chemical Engineering, 14, 203–210.
Fonyó, Z. (1974b). Thermodynamic analysis of rectification I. Reversible model of rectification. International Chemical Engineering, 14, 18–27.
Kjelstrup, S., & Bedeaux, D. (2008). Non-equilibrium thermodynamics of heterogeneous systems. Singapore: World Scientific Publishing Co.
Kjelstrup, S., & De Koeijer, G. M. (2003). Transport equations for distillation of ethanol and water from the entropy production rate. Chemical Engineering Science, 58(7), 1147–1161.
Lemmon, E. W., Jacobsen, R. T., Penoncello, S. G., & Friend, D. G. (2000). Thermodynamic properties of air and mixtures of nitrogen, argon, and oxygen from 60 to 2000 K at pressures to 2000 MPa. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 29(3), 331–385.
Seader, J. D., & Henley, E. J. (1998). Separation process principles. New York, USA: John Wiley and Sons, Inc.
Taylor, R., & Krishna, R. (1993). Multicomponent mass transfer. New York, USA: John Wiley and Sons, Inc.
Van der Ham, L. V., Bock, R., & Kjelstrup, S. (2010). Modelling the coupled transfer of mass and thermal energy in the vapour-liquid region of a nitrogen-oxygen mixture. Chemical Engineering Science, 65(6), 2236–2248.

International Journal of Thermodynamics-Cover

ISSN: 1301-9724
Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
Başlangıç: 1998
Yayıncı: -

Arşiv