П'ята міжнародна наукова-практична конференція «Комп’ютерне моделювання в хімії і технологіях та системах сталого розвитку»

В роботі представлені теоретичні та експериментальні дослідження з визначення коефіцієнта внутрішньої дифузії вологи із капілярно-пористих тіл під час фільтраційного сушіння. Для знаходження коефіцієнта внутрішньої дифузії використана модель, що базується на розв’язку диференційного рівняння внутрішньої дифузії з відповідними початковими та граничними умовами.The work deals with theoretical and experimental investigations concerning coefficient of moisture pore diffusion from capillary-porous bodies during filtration drying. To determine the coefficient of pore diffusion the model was used based on solution of differential equation according to corresponding initial and boundary conditions.В работе представлены теоретические и экспериментальные исследования по определению коэффициента внутренней диффузии влаги из капиллярно-пористых тел при фильтрационной сушке. Для нахождения коэффициента внутренней диффузии использована модель, базирующаяся на решении дифференциального уравнения внутренней диффузии с соответствующими начальными и граничными условиями

Дослідження масообміну під час пневматичного розчинення полідисперсної суміші бензойної кислоти

In this paper we present the results of experimental studies of the dissolution of benzoic acid under the pneumatic mixing. The analysis of literary sources is carried out and the relevance of the study of the laws of mass-exchange processes during the dissolution of polydisperse mixtures is shown. The assumption concerning the change in the diameter of solid particles during dissolution is substantiated. The dependences of the change in the diameter of the polydispersed particles of benzoic acid on the change in the concentration of the solution under constant and variable compressed air consumption for a polydispersed mixture of benzoic acid and separately for each of the fractions were obtained. The authors also present the calculated and experimental results, according to which the surface area of ​​the mass transfer of the polydispersed mixture of benzoic acid decreases in time with increasing concentration of the solution. The coefficient of mass transfer from the surface of a solid particle in to the solution depends on the hydrodynamic regime of the process. The dependence of the coefficient of mass transfer on the energy dissipation in the volume of the apparatus during the dissolution of benzoic acid is obtained. The mass transfer coefficient increases with increasing air flow and energy dissipation in the apparatus, which is explained by the growth of the rate of washing of solid particles by the solution and the decrease of the thickness of the boundary layer around the solid. We have also analyzed the influence of change in the flow of compressed air on the coefficient of mass transfer. A generalization of the results of the experimental determination of the mass ratio of benzoic acid during the pneumatic mixing is made. Furthermore, the dependence of the mass transfer coefficient on the concentration of the solution of benzoic acid with the change in the flow of compressed air in the range of 0.8–5.6 m3/h was investigated. The molecular diffusion coefficient at the given temperature is determined, as well as comparatively experimental data with the theoretically calculated ones. The calculated dependence for calculating the values ​​of Sherwood numbers is obtained, and it was also compared with the data of experimental studies. Finally, the estimation error of the performed calculations was experimentally conducted in the work.Наведено результати експериментальних досліджень розчинення бензойної кислоти під час пневматичного перемішування. Проаналізовано літературні джерела і показано актуальність дослідження закономірностей масообмінних процесів під час розчинення полідисперсних сумішей. Обґрунтовано припущення щодо зміни діаметрів твердих частинок під час розчинення. Отримано залежності зміни діаметра полідисперсних частинок бензойної кислоти від зміни концентрації розчину за сталої та змінної витрат стисненого повітря для полідисперсної суміші бензойної кислоти та окремо для кожної із фракцій. Наведено обчислені та експериментальні результати, згідно з якими площа поверхні масообміну полідисперсної суміші бензойної кислоти зменшується в часі зі зростанням концентрації розчину. Отримано залежність коефіцієнта масовіддачі від зміни дисипації енергії в об'ємі апарату під час розчинення бензойної кислоти. Проаналізовано вплив зміни витрати стиснутого повітря на коефіцієнт масовіддачі. Зроблено узагальнення результатів експериментального визначення коефіцієнта масовіддачі бензойної кислоти під час пневматичного перемішування. Визначено коефіцієнт молекулярної дифузії за цієї температури, а також порівняно експериментальні дані з теоретично розрахованими. Отримано розрахункову залежність для розрахунку значень чисел Шервуда, а також порівняно їх із даними експериментальних досліджень. Оцінено похибку проведених розрахунків

Вплив перемішувальних твердих частинок на кінетику розчинення бензойної кислоти під час пневматичного перемішування розчину

The current research characterizes the regularities of the process of polydisperse mixture of benzoic acid dissociation during the pneumatic mixing of solution. The advantages of using compressed air for dissolution are presented. The authors also describe the method of conducting experimental investigations. The research is focused on the using of solid and chemically inert mixing additives, which supply into the process at the beginning. The authors have estimated the influence of these solid particles of different forms, which were produced by chemically inert to benzoic acid materials (glass, plastic, rubber, polyacetal), and in the process pneumatic mixing, and, correspondingly, on the kinetic of benzoic acid dissolution in water. We have also discovered that optimal for mixing of benzoic acid solution particles have spherical shape, which are made of plastic, and have diameter 7 mm and specific density 1280 kg/m3. Experimental investigations enabled the determination of the fact that introduction of mixing additives in the quantity of 2 % from the volume of solution is critical and sufficient for avoiding of passing out of the solid phase in the foam layer and reduce the dissolution time to the necessary concentration. We have also investigated the influence of mixing additives on the dissolution duration and energy expenses. The maximum permissible compressed air flow rate for prevention of solution transition into foam state was determined. Furthermore, the impact of compressed air flow rate variation on the kinetic of dissolution process was investigated. The analysis of graphic dependency reveals that adding of mixing additives and increasing of compressed air consumption reduces the average duration of dissolution process. From the other side, such consumption of compressed air is critical in conditions of current research, as its further increasing over 5.6 m3/hour leads to transformation of 80 % of solution into foam. Finally the kinetic of benzoic acid dissolution to the concentration 1.2 kg/m3 with using of mixing additives in the conditions of incomplete solution saturation was experimentally determined and analysed.Охарактеризовано закономірності процесу розчинення полідисперсної суміші бензойної кислоти під час пневматичного перемішування розчину. Зосереджено увагу на використанні твердих хімічно інертних перемішувальних додатків, які вводяться до розчину на початку процесу, що покращує ефективність перемішування, одночасно зменшуючи кількість утвореної піни. Оцінено вплив цих твердих частинок різних форм, виготовлених з хімічно інертних до бензойної кислоти матеріалів (скло, пластик, гума, поліацеталь), на процес пневматичного перемішування і, відповідно, на кінетику розчинення бензойної кислоти у воді. З'ясовано, що оптимальними для перемішування розчину бензойної кислоти є частинки кулястої форми, виготовлені із пластику, із такими характеристиками: діаметром 7 мм, питомою густиною 1280 кг/м3. Експериментальні дослідження дали змогу встановити, що введення перемішувальних додатків у частці 2 % від об'єму розчину є граничним і достатнім, щоб запобігти винесенню твердої фази у шар піни і цим самим зменшити тривалість процесу розчинення до заданої концентрації. Досліджено вплив перемішувальних додатків на тривалість розчинення та на витрати енергоносіїв. Встановлено гранично допустиму витрату стиснутого повітря, яка запобігає переходу розчину у стан піни. Також досліджено вплив змінної витрати повітря на кінетику процесу розчинення. Експериментально досліджено і проаналізовано кінетику розчинення бензойної кислоти за умов неповного насичення розчину до концентрації 1,2 кг/м3 у присутності перемішувальних додатків