Matematický model membránové destilace

Abstract

Diplomová práce se zabývá membránovou destilací, především z matematické perspektivy. Jedná se o tepelně poháněný separační proces, ve kterém se pro rozdělení kapalné a plynné fáze používá porézní membrána. Kapalina se vypařuje a její plynná fáze prochází přes póry v membráně. Během tohoto procesu dochází k tepelné i látkové výměně, které jsou popsány systémem parciálních diferenciálnich rovnic. Další model je založen na analogii s elektrickými obvody, zákonu zachování energie, hmotnostní bilanci a empirických vztazích. Je ověřen s experimentálně naměřenými daty z nové alternativní destilační jednotky používající membránu a kondenzátor z polymerních dutých vláken. Výkon a účinnost jednotky jsou vyhodnoceny. Další možná vylepšení jsou navržena.The master's thesis deals with membrane distillation, particularly from the mathematical point of view. Membrane distillation is a thermally driven separation process using a porous membrane to set liquid and gas phases apart. The liquid evaporates and its vapour crosses the membrane's pores. In this process both heat and mass transfers occur. They are governed by a system of partial differential equations. Another model is built based on the analogy to electrical circuits, the first law of thermodynamics, the mass balance, and empiric relations. It is verified with experimentally measured data from a new alternative distillation unit, in which polymeric hollow fibers are used for both membrane module and condenser. The performance and efficiency of the system are evaluated, and further improvements are proposed.