Zastosowanie przybliżonych równań kinetycznych w modelowaniu procesów adsorpcyjnych : rozprawa doktorska = [Application of approximate kinetic equations in modeling of adsorption processes] / Monika ... więcej

Zastosowanie przybliżonych równań kinetycznych w modelowaniu procesów adsorpcyjnych : rozprawa doktorska = [Application of approximate kinetic equations in modeling of adsorption processes] / Monika Gwadera. – Kraków, 2013. – 134 k. : rys., tab. – Politechnika Krakowska. Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej. – Promotor: dr hab. inż. Krzysztof Kupiec, prof. PK. – Bibliogr. 79 poz., Streszcz., Abstr.

Zaprezentowano dwa nowe przybliżone modele kinetyki adsorpcji. Pierwszy z nich oparto na aproksymacji wielomianem 3. stopnia, a drugi – na aproksymacji ułamkami łańcuchowymi. Zależności te opracowano ... więcej

Zaprezentowano dwa nowe przybliżone modele kinetyki adsorpcji. Pierwszy z nich oparto na aproksymacji wielomianem 3. stopnia, a drugi – na aproksymacji ułamkami łańcuchowymi. Zależności te opracowano dla ziaren w kształcie płyty, cylindra i kuli oraz dla układów z zewnętrznymi i wewnętrznymi oporami przenoszenia masy. Ze względu na analogię między przenoszeniem masy i ciepła mogą one być stosowane dla procesów cieplnych.
Modele zweryfikowano numerycznie i doświadczalnie. Rezultaty weryfikacji numerycznej wskazują na bardzo dobrą zgodność wyników otrzymanych na podstawie modeli przybliżonych z wynikami uzyskanymi przez rozwiązanie ścisłego równania dyfuzji. Dobrą zgodność uzyskano dla wszystkich kształtów ziaren, w szerokim zakresie liczby Biota i w szerokim zakresie czasu. Dla modelu opartego na aproksymacji ułamkami przeprowadzono weryfikację możliwości jego zastosowania dla adsorpcji w zbiorniku oraz dla cykli adsorpcyjno-desorpcyjnych.
Weryfikacja doświadczalna polegała na porównaniu wartości współczynników dyfuzji otrzymanych w oparciu o modele przybliżone z wartościami uzyskanymi na podstawie modelu ścisłego oraz na porównaniu obliczeniowych i doświadczalnych przebiegów zależności stężenia adsorbatu od czasu.
Pozytywne wyniki weryfikacji numerycznej i doświadczalnej, świadczą o tym, że proponowane zależności mogą być wykorzystywane do modelowania procesów adsorpcyjnych.

The new approximate models for adsorption kinetics are presented. The first model is based on the polynomial approximation, the second one – on the approximation with continued fractions. Both models ... więcej

The new approximate models for adsorption kinetics are presented. The first model is based on the polynomial approximation, the second one – on the approximation with continued fractions. Both models were developed for pellets in the shape of a slab, cylinder and sphere, and for systems with internal and external resistance to mass transfer. Because of the analogy between the heat and mass transfer they can be used for thermal processes.
The models were verified numerically and experimentally. Numerical verification showed very good agreement between results obtained with the proposed models and results of calculations based on the exact equation of diffusion. Good agreement was observed for all the considered pellet shapes, for a wide range of the Biot number and for a wide range of time. The model based on continued fractions was verified positively for the batch adsorption and for adsorption-desorption cycles.
Experimental verification was based on the comparison between values of diffusivity obtained with the approximate models and values resulting from the exact model. The relationships between adsorbate concentration and time determined numerically and experimentally were also compared.
Positive numerical and experimental verification of the approximate kinetic models demonstrates that the proposed relationships may be used for modeling of adsorption processes.