Mathematical model of vacuum membrane distillation process in bioethanol production

Abstract

В даній роботі досліджувався процес вакуумної мембранної дистиляції в процесі витягу етанолу з розчину меляси. Зростання виробництва біопалива (особливо безводного етанолу) стимулював пошук нових методів, які дозволяють витягати і концентрувати його більш ефективним і прибутковим способом; мембранна технологія є одним з них. Мембранна дистиляція , призначена для вилучення спиртів, являє собою методику з використанням пористих мембран для поділу рідкої суміші, в якій рушійною силою процесу є градієнт парціального тиску на мембрані. Під час процесу летючі компоненти повинні змінити фазу, щоб пройти через мембрану. Основна перевага цього методу полягає в можливості безперервного видалення етанолу на стадії виробництва паливного спирту. Мембранна дистиляція з вакуумом , що призначена для відновлення спиртів майже не вивчена. Актуальною задачею є створення математичної моделі процесу. В даній роботі розроблена математична модель динаміки температури і концентрації на виході з мембранного модуля. Сформульовані припущення прийняті при розробці математичної моделі процесу. Математична модель враховує зміну концентрації етанолу в розчину на виході і в парі, що дифундує через мембрану. Можливими керуючими впливами розглянуті зміна вакууму в каналі пермеату і витрати охолоджуючої води для конденсації парів етанолу. . Визначаються статичні та динамічні характеристики за каналами керування і збурення на основі створеної математичної моделі процесу. Досліджується вплив допущень на вид і характер динамічних властивостей. Досліджувалася система в просторі стану. Метод кінцевих різниць використано для розв’язку математичної моделі з використанням програмного інструмента Matlab. Наведені графічні результати дослідження.