1.3 Фізичні основи перетворень, які використовуються в приладі

Для отримання чистої і надчистої води з вод різної солоності, очистки стічних вод, концентрування солей з промислових вод застосовується метод мембранної дистиляції. Розглянута мембранна дистиляція через паровий прошарок, в якій на відміну від контактної мембранної дистиляції, пара за приймаючою стороною мембрани конденсується на охолоджуваній поверхні, яка знаходиться на певній відстані від мембрани. Повітря в порах мембрани перешкоджає дифузії водяної пари і зменшує її потік через мембрану.

При малих розмірах пор, коли переважає «кнудсенівська» дифузія, вилучення повітря приводить лише до незначного збільшення потоку. Для мембран з більшими розмірами пор таким чином можна реально збільшити потік пари і знизити теплопереніс через мембрану. Газова мембранна дистиляція забезпечує отримання чистої води, також може застосовуватись для термолабільних розчинів при забезпеченні заданого перепаду температур (ΔΘ=30…40К) при низькій температурі холодоагенту. При створенні математичної моделі процесу газової мембранної дистиляції (рис. 1.4) використали підхід застосований при розробці математичної моделі процесу контактної мембранної дистиляції.

В літературі досліджувались математичні моделі, в яких описується механізм тепло - та масо переносу. В цих моделях розглядається вплив на процес дифузійного переносу пари, який характеризується режимами течії: молекулярною, «кнудсенівською» і перехідним. Розроблені математичні моделі процесу мембранної дистиляції, які враховують вплив гідродинаміки течії розчину, розмірів і характеристик мембран, температурних режимів на питомий масовий потік пари через мембрану (1.1), температурної поляризації на продуктивність процесу, зміни проникності мембрани. В цій моделі механізм переносу тепла через мембрану з парою і через структуру мембрани описувався в граничних умовах для потоків розчину та дистиляту і без врахування зміни швидкості та температури пари в порах мембрани.

Рис. 1.4 Схема газової мембранної дистиляції

Система рівнянь гідродинаміки і тепло масообміну для потоків рідини в каналах, що включає рівняння нерозривності, руху, концентрації (для розчину солі) і тепло масообміну:

_(1.1)

де, - оператор Гамільтона, - оператор Лапласа; ρ – густина, кг/м³; τ – час, с; V=(u,v,w) – вектор швидкості, м/с; u,v,w – проекції швидкості на вісі Ох, Оу,Oz відповідно; Р – тиск, Па; µ – коефіцієнт динамічної в’язкості, Па·с; – коефіцієнт об’ємного температурного розширення, К^-1; – коефіцієнт об’ємного концентраційного розширення; То – температура навколишнього середовища, К; с – концентрація солі, кг; с_о – рівноважна концентрація; g_y – прискорення вільного падіння, м/с; D_s – коефіцієнт дифузії, м²/с; χ – коефіцієнт температуропровідності, м/с.

РОЗДІЛ 2. РОЗРАХУНКОВО – КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА

В даній частині випускної роботи аквадистилятор ДЕ-4-2 було розглянуто з функціональної точки зору. Детально описано принцип роботи, вузли, деталі їх взаємодія. Розглянуто такі технічні перетворення та взаємодії за допомогою яких робота приладу стає можливою.