مدل‌سازی انتقال جرم قطرات غیرکروی در برج‌های استخراج مایع–مایع

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

در این مقاله مدل تئوری پیش‌بینی ضریب کلی انتقال جرم بر مبنای فاز پراکنده، هنگامی که قطرات به صورت غیرکروی و شبیه به بخشی از یک بیضی یا کره باشند، بیان و سپس نتایج این مدل با نتایج تجربی و نتایج مدل هندلوس و بارون مقایسه شده است. ابعاد قطرات کلاهکی شکل در مدل جدید با بهینه کردن نتایج مدل و داده‌های آزمایشگاهی به‌دست آمده است. برای مدل‌سازی هیدرودینامیک داخل برج، از مدل اولنی و برای مدل‌سازی انتقال جرم داخل برج، از مدل اختلاط پیش‌رو استفاده شده است. در روابط هیدرودینامیک، سرعت حد قطرات از معادلات کلی و تریبال محاسبه و برای تعیین اندازه قطرات از داده‌های تجربی استفاده شده است. مقدار پارامتر 95 درصد حد اطمینان در پیش‌بینی تعداد مراحل انتقال و هنگام استفاده از مدل هندلوس و بارون 78/32 است. در حالی که در مدل جدید به 11/11 تنزل می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling of Mass Transfer of Non-spherical Drops in Liquid-liquid Extraction Columns

چکیده [English]

In this paper, mass transfer modeling of non-spherical drops, when the drops are a segment of an ellipse, was carried out. Predicted results obtained by the new and Handlos-Baron models and experimental data were compared. The dimensions of the non-spherical drops were optimized by using the experimental data. In this work, the Olney’s model using Klee & Treybal drop terminal velocity correlations were utilized to model the hydrodynamics of the column. Mass transfer of the column was also modeled using forward mixing, and the required drop sizes were obtained from experimental data. 95% confidence limits in predicting the plug flow number of transfer units    using Handlos-Baron and new model were calculated and the values of this parameter are 32.78% and 11.11% respectively.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mass Transfer Coefficients
  • Non-spherical Drops
  • Liquid - liquid Extraction

[1] Korchinsky W.J. & Cruz-Pinto J.J.C., “Mass transfer coefficients: calculation for rigid and oscillating drops in Extraction columns”, Chem. Eng. Sci., Vol. 34, pp. 551-561, 1979.

[2] Handlos  A.E. & Baron T., “Mass and heat transfer from drops in liquid-liquid extraction”, A.I.Ch.E.J., Vol. 3, pp. 127-136, 1957.

[3] Bastani D. & Shahalami S.M., “New approach in the prediction of RDC liquid-liquid extraction column                                  parameters”, Chem. Eng. Technol., Vol. 7, pp. 971-977, 2008.

[4] Wellek R.M., Agrawal A.K. & Skelland A.H.P., “Shape of liquid drops moving in liquid media”, A.I.Ch.E.J., Vol. 12, pp. 854-862, 1966.

[5] Farelukis M. & Hungly C., “Unsteady mass transfer around spheroidal drops in potential flow”, Chem.Eng.Sci., Vol. 60, pp. 7011-7021, 2005.

[6] Lochiel A.C. & Calderbank P.H., “Mass transfer in the continuous phase around axisymmetric bodies of                        revolution”, Chem.Eng.Sci., Vol. 19, pp. 471-484, 1964.

[7] Wellek R.M. & Skelland A.H.P., “Extraction with single turbulent droplets”, A.I.Ch.E.J., Vol. 11, pp. 557-560, 1965.

[8] Yildirim Erbil H. & Alsun meric R., “Evaporation of sessile drops on polymer surfaces: Ellipsoidal Cap Geometry”, J.Phys.Chem.B, Vol. 101, pp. 6867-6873, 1997.

[9] Clift R., Grace J.R. & Weber M.E., Bubbles, drops and particles, 1st Ed., Academic Press, 1978.

[10] Yang C. & Mao Z.S., “Numerical simulation of interphase mass transfer with level set approach”, Chem.Eng.Sci., Vol. 60, pp. 2643-2660, 2005.

[11] Bastani D., Liquid-liquid extraction column performance evaluations for two column diameters and two chemical systems., Ph.D.Thesis, Victoria university of Manchester, 1990.

[12] Olney R.B., “Droplet characteristics in a counter current contactor”, A.I.Ch.E.J., Vol. 10, pp. 827-835, 1964.

[13] Klee A.J. & Treybal R.E., “Rate of rise or fall of liquid drops”, A.I.Ch.E.J., Vol. 2, pp. 444-447, 1956.