Низкочастотные колебания давлений в гетерогенных системах как способ интенсификации массообменных процессов

Abstract

Рассмотрена интенсификация массообменных процессов на примере экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки при воздействии на сокостружечную смесь низкочастотных механических колебаний. Исследовано формирование и перемещение слоя сокостружечной смеси под воздействием переменных силовых полей, которые создаются вращающимися лопастями транспортной системы колонного диффузионного аппарата, и их влияние на фильтрационную способность слоя, а соответственно, степень прогрева сокостружечной смеси, скорость массопередачи сахарозы. Решена задача уплотнения слоя сокостружечной смеси, что позволило выявить влияние ряда факторов на процесс распределения давления в слое и процесс фильтрации экстрагента через слой стружки. Получен закон изменения давления от времени для любого фиксированного сечения слоя, а также закон изменения давления по высоте слоя для любого фиксированного промежутка времени. Распределение давлений в сокостружечной смеси под действием рабочих органов транспортных систем в аппаратах различных типов влияет на фильтрационную способность слоя стружки и соответственно формирует температурные поля в аппаратах. Получены результаты математического моделирования процесса сжатия пористой среды для волнообразного профиля транспортных лопастей диффузионных аппаратов, которые вызывают пульсационные низкочастотные колебания сокостружечной смеси, что приводит к заметной интенсификации массообменных процессов. Их рекомендуется применять при профилировании рабочей поверхности элементов транспортных систем, при разработке новых и модернизации существующих промышленных экстракторов

The intensification of mass transfer processes has been considered by the example of the sucrose extraction from beet chips under the influence of low frequency mechanical oscillations on a juice-chips mixture. The formation and the layer movement of the juicechips mixture have been investigated under the influence of variable force fields that are generated by the rotating blades of the handling system of the column diffuser, and their impact on the filtering ability of the layer, and the degree of juice-chips mixture warming respectively, the rate of sucrose mass transfer. The problem of thickening the layer of juice-chips mixture has been solved, which enables to reveal the influence of several factors on the pressure distribution in the layer and filtering of the extracting agent through the layer of beet chips. The law governing the change in pressure over time for any fixed section of a layer, has been obtained as well as the law of changes in pressure through the layer height for any fixed period of time. The pressure distribution in juice-chips mixture under the influence of the handling systems in various types of devices affects the filtration ability of the beet chips layer and thus forms the temperature fields in the apparatuses. The results of mathematical modeling of the porous medium compression for the wave-like profile of the handling blades of diffusers have been obtained, which cause pulsating low frequency oscillations of juice-chips mixture. This leads to a significant intensification of mass transfer processes. The results of studies are recommended for profiling the working surface of elements of handling systems, and for developing new and modernizing the existing commercial extractors