Рис. 8. Элементарный участок мембранного
модуля:
m
—
число условных участков;
S
—
полная
поверхность;
Δ
S
—
площадь отдельно-
го участка;
x
N
,
x
O
,
x
A
—
концентрации
компонентов смеси перед мембраной
;
F
1
,
F
2
,. . . ,
F
k
—
расход потока на отдельных
участках надмембранного пространства;
V
1
,
V
2
,. . . ,
V
k
—
расход пермеатного пото-
ка, прошедшего через отдельные участки
мембраны;
y
N
,
y
O
,
y
A
—
концентрации компо-
нентов в пермеатных потоках после мембраны
Рассматриваемый способ основан на разбиении мембранного мо-
дуля c поверхностью
S
на несколько частей. Площадь каждого из
m
участков равна
Δ
S
.
Для каждого из участков, начиная с первого
(
рис. 8), последовательно вычисляют параметры потоков по отдель-
ным компонентам. Затем полученные данные используются при рас-
чете очередной ячейки. В зависимости от направления отвода про-
никающего газа, практикуют разные способы расчета смешения пер-
меатных потоков (рис. 9). В расчетном примере использована трех-
компонентная смесь N–O–A (индексы соответствуют сочетанию азот–
кислород–аргон). Понятно, что это может быть произвольный набор
газов, например гелий–неон–азот.
Рассмотрим первый из участков (см. рис. 8). Расходы отдельных
веществ, проникающих через элементарный участок
Δ
S
селективной
поверхности, в соответствии с (1) и (2) пропорциональны разности
парциальных давлений до и после мембраны и коэффициенту прони-
цаемости данного компонента (
K
N
,
K
O
,
K
A
)
:
V
1
N
= Δ
SK
N
(
p
X
x
1
N
−
p
Y
y
1
N
) ;
(12
a)
V
1
O
= Δ
SK
O
(
p
X
x
1
O
−
p
Y
y
1
O
) ;
(12
б)
V
1
A
= Δ
SK
A
(
p
X
x
1
A
−
p
Y
y
1
A
)
.
(12
в)
Просуммировав объемы отдельных веществ, получаем суммарный
расход пермеатного потока на первом участке
V
1
=
V
1
N
+
V
1
O
+
V
1
A
.
(13)
Суммарный расход
V
1
и расходы каждого из веществ (
V
1
N
,
V
1
O
,
)
позволяют найти концентрации компонентов потока после мембраны:
y
1
N
=
V
1
N
V
1
;
(14
а)
y
1
O
=
V
1
O
V
1
;
(14
б)
30
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012