English
!

Доклады

Математическое моделирование газопроницаемости композиционной мембраны с учетом вязкого течения

Угрозов В.В., Волков А.В.1

Финансовый университет при Правительстве Российской Федерации, департамент анализа данных, принятия решений и финансовых технологий, 123995 Москва, ул.Щербаковская, 38 e -mail: vugr@rambler.ru

1Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева, Российской академии наук, 119991, г. Москва, Ленинский пр., 29.

Для достижения высоких значений производительности и селективности в процессах газоразделения активно разрабатываются новые композиционные мембраны (КМ), состоящие из пористой подложки, на которую наносится полимерный материал (селективный слой). До недавнего времени, ввиду высокой проницаемости подложки, по сравнению с селективным слоем, полагалось, что проницаемость КМ определяется селективным слоем. Однако в последнее годы в связи с созданием новых полимеров, с более высокими значениями газопроницаемости и методов нанесения их в виде нанометровых пленок на подложку, влияние особенностей газопереноса в подложке на проницаемость композиционной мембраны игнорировать стало невозможным.

Цель данной работы состоит в математическом моделировании газопереноса через двухслойную КМ с учетом вязкого течения газа в пористой подложке. В данной работе газоперенос через КМ описывается с помощью модели сопротивления (МС), в рамках которой газоперенос рассматривается, как течение электрического тока (газа) через цепь, состоящую из двух последовательно соединенных сопротивлений, моделирующих газопроницаемости слоев КМ. В рамках данной модели, впервые получено аналитическое выражение для потока газа через КМ с учетом вязкого течения газа через пористую подложку. Показано, что проницаемость КМ зависит от трех безразмерных параметров: Rs/Rk ; Rs/Rv и pout/pin ( где Rs - сопротивление селективного слоя газопереносу, Rk и Rv - сопротивления пористой подложки кнудсеновскому и вязкому течениям соответственно), pin - давление диффундирующего газа через мембрану (диффузант), pout – давление, продиффундировавшего через мембрану газа (пермеат). Математическое моделирование с помощью пакета Mathcad15 показало, что при Rs/Rk

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533