Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Investigation of mass transfer in gas - perfluorochemical system in microchannels

Rafał Kwiatkowski

Abstract

The application of perfluorochemicals in two-phase processes, due to their very high solubility of gases and inert nature, is increasing. Also the using of the microstructures, as the devices for mass transfer in multiphase system, is wide spreading. One of the reasons is higher efficiency of microstructures compared to their counterparts in larger scale. In this study, the absorption process of oxygen and the carbon dioxide mixture with nitrogen into pure perfluorodecalin was investigated. The process was carried out in the Taylor flow, using glass microreactor with the circular main channel cross section. The channel diameter was 0,4 [mm] and length 0,1 [m]. The concentration of oxygen and carbon dioxide at the outlet of the microreactor was measured using gas chromatography. The analysis of the results of the oxygen – perfluorodecalin system measurements was abandoned due to a small amount of absorbed gas. The most likely reason of that is the main channel of microreactor being too short. In the carbon dioxide –system the lack of agreement between the values of bubble and slug length, the interfacial areas located between bubble and liquid film and bubble ends, obtained by photographic method and calculated from Qian and Lawal (2006) correlations was demonstrated. A very good agreement of the average values of Henry’s constants was obtained (assuming physical and chemical absorption) for carbon dioxide – perfluorodecalin system compared with the constant value obtained from experimental value of CO2 solubility in perfluorodecalin. The deviation of the average Henry’s constants value in case of chemical absorption was 3,16%. In case of physical absorption Henry’s constants were equals. The results obtained during this investigation do not allow for the identification of mechanism of gas solubilisation in perfluorodecalin.
Record ID
WUTc7fd4ac378f94033a0ed04a4ab04df85
Diploma type
Master of Science
Author
Rafał Kwiatkowski (FCPE) Rafał Kwiatkowski,, Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Title in Polish
Badanie wymiany masy w mikrokanałach w układzie gaz - perfluorozwiązek
Supervisor
Paweł Sobieszuk (FCPE/DBBE) Paweł Sobieszuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Maciej Pilarek (FCPE/DBBE) Maciej Pilarek,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Certifying unit
Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Affiliation unit
Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Chemiczna i Procesowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
31-01-2012
Issue date (year)
2012
Pages
73
Internal identifier
DICHP-2077
Reviewers
Paweł Sobieszuk (FCPE/DBBE) Paweł Sobieszuk,, Department of Biotechnology and Bioprocess Engineering (FCPE/DBBE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE) Arkadiusz Moskal (FCPE/CIPE) Arkadiusz Moskal,, Chair of Integrated Process Engineering (FCPE/CIPE)Faculty of Chemical and Process Engineering (FCPE)
Keywords in Polish
-
Keywords in English
-
Abstract in Polish
Perfluorozwiązki jako inertne substancje o bardzo dobrej rozpuszczalności gazów, znajdują coraz większe zastosowanie w procesach dwufazowych. Coraz częściej korzysta się także z mikrostruktur, jako aparatów służących do przeprowadzania procesów przenoszenia masy w układach wielofazowych. Jednym z powodów jest m.in. większa wydajność mikrostruktur w porównaniu do swoich odpowiedników w większej skali. W niniejszej pracy badano proces absorpcji tlenu oraz ditlenku węgla z mieszaniny z azotem w czystej perfluorodekalinie. Proces prowadzony był w głównym kanale szklanego mikroreaktora o przekroju kołowym, w warunkach przepływu Taylora. Kanał ten miał 0,4 [mm] średnicy i 0,1 [m] długości. Przy pomocy chromatografu gazowego mierzono stężenie tlenu oraz ditlenku węgla na wylocie z mikroreaktora. Dla układu tlen – perfluorodekalina zrezygnowano z analizy pomiarów ze względu na zbyt małą ilość absorbowanego gazu. Powodem był zbyt krótki główny kanał mikroreaktora. W układzie ditlenek węgla – perfluorodekalina wykazano brak zgodności pomiędzy wartościami długości pęcherzyków gazowych, mostków cieczy oraz powierzchni międzyfazowych znajdujących się pomiędzy pęcherzykiem a filmem i na krańcach pęcherzyka, uzyskanymi metodą fotograficzną, a tymi samymi wartościami określonymi na podstawie korelacji Qian’a i Lawal’a (2006). Dla układu ditlenek węgla - perfluorodekalina uzyskano bardzo dobrą zgodność uśrednionych wartości stałych Henry’ego (przy założeniu fizycznej jak i chemicznej absorpcji) w porównaniu do wartości stałej obliczonej na podstawie doświadczalnej wartości rozpuszczalności gazu w perfluorodekalinie. Odchylenie standardowe w absorpcji chemicznej wynosi 3,6% a w przypadku absorpcji fizycznej, wartości stałych Henry’ego były identyczne. Uzyskane wyniki nie pozwalają na stwierdzenie jaki jest mechanizm rozpuszczania gazów w ciekłych perfluorozwiązkach.
File
  • File: 1
    Rafał Kwiatkowski - Praca Magisterska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 2897

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUTc7fd4ac378f94033a0ed04a4ab04df85/
URN
urn:pw-repo:WUTc7fd4ac378f94033a0ed04a4ab04df85

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page