مدل‌های تخمین سطح تماس مؤثر در آکنه‌های ساختاریافته و مقایسه عملکرد آن‌ها

نوع مقاله : ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 استاد گروه مهندسی شیمی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

چکیده

آکنه‌های ساختاریافته با داشتن سطح تماس بالا در فرآیندهای انتقال جرم نظیر تقطیر،کاربرد وسیعی دارند. سطح تماس مشترک مؤثر پارامتر مهمی در تعیین بازده انتقال جرم و متفاوت از سطح هندسی آکنه است. در این پژوهش مدل‌های موجود برای پیش‌بینی سطح مؤثر در آکنه‌های ساختاریافته نظیر مدل ونگ، گوالیتو، اولیجیک و برونازی مورد بررسی و دقت آن‌ها در مقایسه با داده‌های آزمایشگاهی آکنه Mellapak 250Y، با تغییر پارامترهای فشار عملیاتی، کشش سطحی سیستم، برحسب دبی گاز و مایع مورد سنجش قرار گرفته است. مدل‌های ونگ و گوالیتو با تغییر فشار، خطای کم‌تری در مقایسه با سایر مدل‌ها داشته‌اند، خطای نسبی متوسط برای این دو مدل به‌ترتیب برابر %31 و %44 است. بنابراین به‌دلیل بالا بودن خطاها استفاده از این مدل‌ها توصیه نمی‌گردد. کم‌ترین خطای نسبی متوسط با تغییر کشش سطحی توسط مدل‌های برونازی و اولیجیک به‌دست آمده‌اند که به‌ترتیب برابر %8 و %7 است. نتایج این تحقیق می‌تواند در جهت‌گیری‌های آینده به‌منظور انتخاب مدل مناسب جهت محاسبه سطح مؤثر استفاده شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of Models for Effective Mass Transfer Area Prediction in Structured Packings

نویسندگان [English]

  • Parisa Daneshgar 1
  • Mortaza Zivdar 2
  • Rahbar Rahimi 2
1 M.Sc. Student, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
2 Professor, Department of Chemical Engineering, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran
چکیده [English]

Structured packings with large specific area are widely used in mass transfer processes such as distillation. Effective interfacial area is the key parameter in determination of mass transfer performance, and differs from packing specific area. In present work, different  models for predicting effective interfacial area in structured packings such as Wang, Gualito, Olujic and Brunazzi were presented and accuracy of the models were compared with experimental data of  Mellapak 250Y with respect to the pressure and surface tension of system, in terms of gas and Liquid Loads. Predictive values of Wang and Gualito models are better than others by changing pressure. The mean absolute relative error (MARE) for these models are 31% and 44%, none of these models were recommended for predicting effective interfacial area. Respectively. Brunazzi and Olujic models showed the lowest deviation from experimental data which were 8% and 7%, respectively. The results of this work could be used as a guide to select the best models available for effective interfacial area prediction, and to direct future research in this area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Structured Packing
  • Effective Interfacial Area
  • Pressure
  • Surface Tension
  • Mellapak- 250Y

مراجع

[1] Adisorn Aroonwilas, Paitoon Tontiwachwuthikul, Amit Chakma, “Effects of operating and design parameters on CO2 absorption in columns with structured packings”, Separation and Purification Technology 24, 2001, pp. 403–411.
[2] Ludovic Raynal, Christophe Boyer, Jean-Pierre Ballaguet; “Liquid Holdup and Pressure Drop Determination in Structured Packing with CFD Simulations”, the Canadian Journal of Chemical Engineering, 82, 2004, pp. 871-879.
[3] Wang, G. Q.; Yuan, X. G.; Yu, K. T. (Review of Mass-Transfer Correlations for Packed Columns). Ind. Eng. Chem. Res. 44 (23), 2005, 8715.
[4] Nicolaiewsky, E. M. A.; Tavares, F. W.; Rajagopal, K.; Fair, J. R." Liquid Film Flow and Area Generation in Structured Packed Columns", Powder Technol.1999, 104 (1), 84.
[5] K. Onda, H. Takeuchi, Y. Okumoto, Mass transfer coefficients between gas and liquid phases in packed columns, J Chem. Eng. Jpn. 1, 1968, pp. 56–62.
[6] Rocha, J. A.; Bravo, J. L.; Fair, J. R. Distillation Columns Containing Structured Packings: A Comprehensive Model for Their Performance. 2. Mass-Transfer Model. Ind. Eng. Chem. Res., 1996, 35 (5), 1660.
[7] Reinhard Billet and Michael Schultes, “Predicting Mass Transfer in Packed Columns”, Chem. Eng. Technol. 16, 1993, pp. 1-9.
[8] Henriques de Brito, M.; von Stockar, U.; Bangerter, A. M.; Bomio, P.; Laso, M. Effective Mass-Transfer Area in a Pilot Plant Column Equipped with Structured Packings and with Ceramic Rings. Ind. Eng. Chem. Res., 33 (3), 1994, 647.
[9] Elisabetta Brunazzi, Giuiiano Nardini, Aiessandro Paglianti and Luigi Petarca, “Interfacial Area of Mellapak Packing: Absorption of 1, 1, I-Trichloroethane by Genosorb 300”, Chem. Eng. Technol. 18, 1995, pp.248-255.
[10] Gualito, J. J., Cerino, F. J., Cardenas, J. C., Rocha, J. A.; “Design Method for Distillation Columns Filled with Metallic, Ceramic, or Plastic Structured Packings”, Ind. Eng. Chem. Res. 36, 1997, 1747.
[11] Olujic, Z. “Development of a Complete Simulation Model for Predicting the Hydraulic and Separation Performance of Distillation Columns Equipped with Structured Packings”, Chem. Biochem. Eng. Q., 11 (1), 1997, 31.
[12] I. Siminiceanu, A. Friedl, M.A. Dragan, A Simple equation for the effective mass transfer area of the Mellapak750Y structured packing, in: Scientific Conference Meeting“ 35 Years of Petroleum-Gas University Activity”, Ploiesti,2002, November pp. 27–29.
[13] Z. Olujic, “Delft model a comprehensive design tool for corrugated sheet structured packings”, in: Proceedings of the Topical Conference Distillation Tools for the Practicing Engineer, AIChE Spring Meeting, New Orleans, LA, USA, March 10–14,2002, pp. 142–152.
[14] G.Q. Wang , X.G. Yuan , K.T. Yu; “A method for calculating effective interfacial area of structured packed distillation columns under elevated pressures”, Chemical Engineering and Processing 45, 2006, pp. 691–697.
[15] Robert E. Tsai, A. Frank Seibert, R. Bruce Eldridge and Gary T. Rochelle, “Influence of viscosity and Surface Tension on the Effective mass transfer area of structured packing”, Energy Procedia 1, 2009, pp. 1197-1204.
[16] C.W. Fitz, J.G. Kunesh, A. Shariat, “Performance of structured packing in a commercial-scale column at pressures of 0.02–27.6 bar”, Ind. Eng. Chem. Res. 38, 1999, pp. 512–518.
[17] Robert E. Tsai, Peter Schultheiss, Andreas Kettner, J. Christopher Lewis, A. Frank Seibert, R. Bruce Eldridge and Gary T. Rochelle,”Influence of Surface Tension on Effective Packing Area”, Ind. Eng. Chem. Res., 47,2008, pp. 1253-1260.
[18] L. Valenz, F. J. Rejl, J. Síma, and V. Linek, Absorption Mass-Transfer Characteristics of Mellapak Packings Series, Ind. Eng. Chem. Res. 2011, 50, pp.12134–12142.
[19] D. Flagiello, A.Parisi, A. Lancia, F. Di Natale, A Review on Gas-Liquid Mass Transfer Coefficients inPacked-Bed Columns, ChemEngineering 2021, 5, 43.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار