[发明专利]一种连续逆流两相传质过程稳态溶质浓度分布模型

摘要

本发明公开了一种连续逆流传质过程稳态固液两相溶质浓度分布模型。通过更改模型自变量中的固相的体积流量，液相的体积流量，固相在连续逆流传质空间内的保留时间，重新求取矩阵方程中间参数与方程组系数，得到符合预期要求的溶质浓度分布矩阵，以及与分布矩阵对应的固相的体积流量，液相的体积流量，固相在连续逆流传质空间内的保留时间；该模型利用CFD模型获取流动场矩阵，在此基础上对连续逆流反应过程进行有限元重新划分，同时考虑到固液两相的扩散传质与对流传质，建立起固相、液相和边界溶质守恒方程组，相比直接在CFD原有程序内定义传质过程大大节省了计算资源，提高了浓度场分布的计算效率，更方便于写入硬件中进行低成本运算。

主权项

1.一种连续逆流传质过程稳态固液两相溶质浓度分布模型，其特征在于：所述固液两相溶质浓度分布模型为矩阵方程：其中，为(2n+2)×(2n+2)矩阵；x表示固相中的溶质质量分数；y表示液相中的溶质质量分数，x和y的下标表示空间位置，取值0到n+1；n表示连续逆流提取过程的细分程度，取值在500到1000之间；x_i和y_i分别表示在连续逆流提取工作区间位置为z＝i·△z所表示的位置处的固相与液相的浓度，z为无量纲化的位置自变量，取值0到1，Δz＝1/n+1为分割后的微元体积大小；下角标i均表示该参数在z＝i·△z所表示的位置处的取值；G、H、I、J、K和M分别表示矩阵的第1行第1列系数、第1行第2列系数、第n行第n列系数、第n+1行第n+3列系数、第2n+2行第2n+2列系数和第2n+1行第2n+2列系数；G＝E_2，0‑2E_1，0P₀△z；H＝E_1，0+E_3，0；I＝E_1，n+1‑E_3，n+1；J＝E_5，0+E_7，0；K＝E_5，n+1+E_7，n+1；M＝E_6，n+1‑2υR_n+1E_7，n+1Δz；E_1，i、E_2，i...E_8，i用E_a，i表示；E_a，i为连续逆流传质过程固相微元溶质守恒方程系数，a为系数编号，取值1到8；i取值为0至n+1；E_1，i＝2‑P_iΓ_iΔz；E_2，i＝‑(4+2P_iT_s，iΔz²)；E_3，i＝2+P_iΓ_iΔz；E_4，i＝P_iT_s，iΔz²/m；E_5，i＝2‑υR_iΨ_iΔz；E_7i＝2+υR_iΨ_iΔz；E_8，i＝2υR_iTL_iΔz²；S为固相的体积流量；L为液相的体积流量；A为微元内的固液传质面积；υ为液相与固相体积比；τ为固相在连续逆流传质空间内的保留时间；x_in为入口处的固相溶质浓度，y_in为入口处的液相溶质浓度；T_Li和T_Si分别表示液相与固相的体积总传质系数，K_S为微元内的固液间总传质系数；P_i和R_i分别为传质过程固相和液相微元的佩克莱数；Γ_i和Ψ_i分别表示固相与液相微元佩克莱数的倒数关于位置的变化率离散取值；为连续逆流传质过程中的固相总体积；D_xi和D_yi分别表示固相与液相的轴向扩散系数；应用时，通过更改模型自变量中的固相的体积流量S，液相的体积流量L，固相在连续逆流传质空间内的保保留时间τ，重新求取矩阵方程中间参数与方程组系数，得到符合预期要求的溶质浓度分布矩阵，以及与符合预期要求的溶质浓度分布矩阵对应的固相的体积流量，液相的体积流量，固相在连续逆流传质空间内的保留时间。