Таблица 2
Решение уравнения (6) для
х
= 0
,
21
(
кислород в воздухе), отношения давлений
ϕ
= 0
,
1
(
р
х
= 1
МПа;
р
у
= 0
,
1
МПа);
θ
→
0
Фактор разделения
А В С у
(
доля О
2
после мембраны)
α
= 4
−
0
,
30 1
,
93
−
0
,
84
у
1
= 5
,
96
;
у
2
= 0
,
470
Учитывая, что объемная доля компонента
0
<
у
<
1
,
физиче-
ский смысл имеет только одно решение уравнения (6), а именно (7б).
Рисунок 6 иллюстрирует влияние фактора разделения и рабочего да-
вления перед мембраной на степень обогащения потока кислородом.
Эти графики получены при решении уравнения состояния мембраны
(6)
при различных значениях
α
и
ϕ
.
Анализ зависимостей показыва-
ет, что при повышенных давлениях и увеличении фактора разделения
процесс обогащения потока кислородом идет эффективней. Однако
даже при максимальных значениях
р
х
и
α
получить смесь
у
>
50
%
в
одиночном мембранном модуле практически невозможно.
В рассмотренном примере разделения бинарной смеси (воздуха)
полагали, что при движении над мембраной концентрация газа не
изменяется
х
1
=
x
k
(
см. рис. 4). Такой эксплуатационный режим ха-
рактерен для случая, когда расход проникающего (пермеатного) пото-
ка во много раз меньше, чем расход питающей смеси
F
1
V
или
θ
=
V/F
1
→
0
.
Если же расход через мембрану
V
относительно боль-
шой, то состав смеси по мере прохождения над мембраной существен-
но изменится. Для моделирования эксплуатационных режимов с уве-
Рис. 6. Содержание кислорода
у
О
в пермеатном потоке после мембраны при
обогащении воздуха (
х
О
= 0
,
21
)
в зависимости от давления
р
х
и фактора
разделения
ϕ
26
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012