Intensification of Mass Exchange in Physico-Chemical Processing of Fibrous Materials in a Liquid Medium

• Autorzy: Kucharski, A. , Świątek, J. , Wrocławski, Z.

Warianty tytułu

PL

Wymiana masy w fizyko-chemicznej obróbce materiałów włóknistych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Physico-chemical processing is very often used in the textile and paper industries, and in the industry of high-energy materials based on nitrocellulose. Mass exchange in these processes depends on the specific features of the form and structure of the parent substance (reactant). Notwithstanding the differences among the reagents used in the above-mentioned industries, the mass exchanging processes are similar. As liquids acting therein, we have dyes and bleaching agents used as solutions in chemical processing of fibres, acids and inorganic alkali in paper manufacturing, and nitric acid with compounds which form hydrates in the nitration process of cellulose. In general, in all these processes the motion of mass takes place together with chemical reactions of an additive or exchange character. The problems of mass exchange are analysed in this article from the point of view of the designers and constructors of machines and apparatuses which must perform the processes mentioned above. This analysis is based on the characteristic criteria of similarity between quantities, considering the geometric, energetic, and dynamic conditions which determine the process intensity. It has been proved that, according to the present state of knowledge and technique, the laminar liquid wall-surface layer which surrounds the fibrous parent substance acts as the main resistance for mass motion. It is possible to decrease this layer by several times (even over 30 times), and by this means significantly intensify the process. A process intensification criterion is presented.

PL

Obróbka fizyko-chemiczna materiałów włóknistych jest dość powszechna w przemyśle włókienniczym, papierniczym i materiałów wysokoenergetycznych, opartych na nitrocelulozie. Wymiana masy w tych procesach jest uwarunkowana szczególnymi cechami postaci substratu. Mimo różnicy reagentów procesy są podobne: w chemicznej obróbce włókna - barwniki i środki wybielające w roztworach; w produkcji papieru - kwasy i ługi nieorganiczne; w procesie nitracji celulozy - kwas azotowy ze związkami tworzącymi hydraty. Ruch masy w omawianych procesach odbywa się z reguły z równoczesną reakcją chemiczną (addytywną lub wymienną). Zagadnienie poddano analizie ze stanowiska projektantów i konstruktorów maszyn i aparatów wykonujących proces, opierając się na związkach liczb znamiennych, biorąc pod uwagę warunki natury geometrycznej, energetycznej i dynamicznej, które determinują intensywność procesu. Wykazano, że przy obecnym stanie wiedzy i techniki o procesie wymiany masy, główny opór dla ruchu masy stanowi laminarna warstwa przyścienna płynu, otaczająca substrat włóknisty. Odpowiednim rozwiązaniem konstrukcyjnym można tę warstwę przyścienną wielokrotnie (ponad 30-krotnie) zmniejszyć i ewidentnie zintensyfikować proces. Podano kryterium intensyfikacji procesu.

Słowa kluczowe

PL

wymiana masy; materiały włókniste; celuloza; nitroceluloza; nitrowanie; intensyfikacja procesu; zmiany skali

EN

mass exchange; fibrous materials; cellulose; nitrocellulose; nitration; process intensification; scale changes

• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 11, no. 3 (42)
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 2 poz., rys.

Twórcy

autor

Kucharski, A.

• Factory of Special Production 'Pionki' 26-670 Pionki, Poland

autor

Świątek, J.

• Polmatex-Cenaro Research and Development Centre of Textile Machinery ul. Wólczańska 55/59, 90-608 Łódź, Poland

autor

Wrocławski, Z.

• Polmatex-Cenaro Research and Development Centre of Textile Machinery ul. Wólczańska 55/59, 90-608 Łódź, Poland,

Bibliografia

• 1. Wrocławski J., Polish Patent 26464, 1938, PWP (State Gun-Powder Enterprise in Pionki), Poland.
• 2. Selwig, Lange, German Patent 64447, 1891.