Proračun DynoChem - što se događa sa akvarijskom vodom

[thorus]

Napravio sam proračun u DynoChemu (procesnom simulatoru)
Napravio sam model 100 L akvarija u koji upuhujemo 2 mjehurića CO2 u sekundi.
Inicijalna tvrdoća je 20 dH, a početni pH 8.
Dobio sam dinamičku simulaciju što se događa sa pH.
Pretpostavio sam tri faze - kruti kamenac, plinoviti CO2 i vodu sa svim otopljenim tvarima.
Pretpostavljene reakcije su otapanje CO2, disocijacije karbonatne kiseline i taloženje karbonata.
Za dva sata bi pH trebao biti 6,67 bez ikakvih dodatnih reakcija.
Kada budem imao vremena napravit ću dinamičku simulaciju što se događa sa pH minus sredstvom i što mi još dodatno padne na pamet.
U prilogu je slika.
Ako imate kakva pitanja slobodno ih postajte!

[Marko_Sp]

Ako imate kakva pitanja slobodno ih postajte!

 
ništa ja to ne razumijem 

[thorus]

Ako imate kakva pitanja slobodno ih postajte!

 
ništa ja to ne razumijem 

Ma ne pretjeruj svi to u praksi radite, samo ne znate kako se stvari mijenjaju.
Očekujem pitanja tipa "what if?"

[stomed]

a sad, puno nam je lakse imati u praksi nego u jednadbu staviti
a jel to neki velik program?  bi se moglo napravit da to onda drugi mogu skinut i racunat s odredenim vrjednostima?

[thorus]

a sad, puno nam je lakse imati u praksi nego u jednadbu staviti
a jel to neki velik program?  bi se moglo napravit da to onda drugi mogu skinut i racunat s odredenim vrjednostima?

Je veliki je i jako skup program, a koristi se u farmaceutskoj industriji.
Imam sreću raditi s njime pa sam napravio par simulacija sa akvarijem.

[Marko_Sp]

nije li veličina mjehurića CO2 promjenjiva, ovisno o promjeru, obliku i položaju cjevčice? i koliko ima CO2 u "2mjehurića"?

[stomed]

nije li veličina mjehurića CO2 promjenjiva, ovisno o promjeru, obliku i položaju cjevčice? i koliko ima CO2 u "2mjehurića"?

da, nepostoje dva ista, ali moze se okvirno racunati neki prosjek. bilo bi preciznije da imamo flow metar za niske protoke ali oni su jako skupi za nase potrebe

[stomed]

a sad, puno nam je lakse imati u praksi nego u jednadbu staviti
a jel to neki velik program?  bi se moglo napravit da to onda drugi mogu skinut i racunat s odredenim vrjednostima?

Je veliki je i jako skup program, a koristi se u farmaceutskoj industriji.
Imam sreću raditi s njime pa sam napravio par simulacija sa akvarijem.

onda ja nemam srece, vec sam se ponadao da bi mogao biti poput onih kalkulatora za gnojivo pa da se lako moze koristit za izracune

[Dellete]

Neznam jel sam dobro protumačila sliku, znači pH u prvih 20-30 min padne za jedan stupanj, nije li to malo prenaglo?

[thorus]

Odlično pitanje
Postoji koeficijent prijenosa tvari (tzv. kLa), koji ovisi o temperaturi i o miješanju.
Ovo je difuzijski problem. Difuzija je defnirana Fickovim zakonom.
http://physics.mef.hr/Predavanja/transportvari/main6.html
A difuzija je proporcionalna koeficijentu prijenosa tvari, zatim o površini međufazne izmjene (to je ono što Marko_Sp pitao veličina mjehurića), te o tzv. pokretačkoj sili (a ona je u biti razlika koncentracije CO2 u vodi i ravnotežne koncentracije CO2 definirane Henryjevim zakonom).
Kinetička jednadžba prijenosa tvari:
Difuzijski fluks = k * A * delta c
Dakle u modelu je pretpostavljeno da je c(CO2) u vodi jednak 0 otuda strmi pad pH.
Koeficijent prijenosa tvari kLa  jednak je 10 s-1 što je jako dobro miješanje.

[thorus]

ovo je procesna shema simulacije procesa.
Tu su objašnjeni mehanizmi prijenosa tvari među fazama te sve kemijske reakcije.

[Werther]

Zanimljivo... što se sve u akvariju može simulirati s tim programom? Možda netko bude imao kakvu ideju što bi bilo zanimljivo provjeriti s DynoChem-om?

[Šima]

a sad, puno nam je lakse imati u praksi nego u jednadbu staviti
a jel to neki velik program?  bi se moglo napravit da to onda drugi mogu skinut i racunat s odredenim vrjednostima?

Je veliki je i jako skup program, a koristi se u farmaceutskoj industriji.
Imam sreću raditi s njime pa sam napravio par simulacija sa akvarijem.

Ja volim te skupe programe.

[Marko_Sp]

da, nepostoje dva ista, ali moze se okvirno racunati neki prosjek. bilo bi preciznije da imamo flow metar za niske protoke ali oni su jako skupi za nase potrebe

pa ne bi li se moglo u menuzuru okrenutu naopako puštati mjehuriće pa vidjeti koliko će se skupiti u minuti?
ali ne znam. previše je parametara a meni su skoro svi nepoznati. nemam pojma koliko je dušika, koji je pH, koja je točna tvrdoća GH, KH. ja samo gledam bilje i ribe i onda reagiram 

[thorus]

Zanimljivo... što se sve u akvariju može simulirati s tim programom? Možda netko bude imao kakvu ideju što bi bilo zanimljivo provjeriti s DynoChem-om?

Npr. što se događa kada ubacujete pH minus sredstvo u akvarij s tvrdom vodom u želji da smanjite pH

[gašo]

Mene muči jedna druga stvar tj. pitanje koje mi se mota po ludoj glavi. Imam DIY CO2 i znam da se unutra u boci odvija alkoholno vrenje te tako dobijamo CO2 , ali i određenu količinu alkohola. S obzirom da je alkohol lako hlapljiv mislim da se kroz cijev u akv. ubacuje i određena količina alkoholnih para. Ima "sve uvjete" da uz takvu temperaturu u boci brzo hlapi i zajedno s CO2 ide u vodu. Doduše i u vodi od 25 stupnjeva brže hlapi nego voda , ali ja mislim da su i naše ribice htjele ili nehtjele alkoholičari.

[stomed]

da, nepostoje dva ista, ali moze se okvirno racunati neki prosjek. bilo bi preciznije da imamo flow metar za niske protoke ali oni su jako skupi za nase potrebe

pa ne bi li se moglo u menuzuru okrenutu naopako puštati mjehuriće pa vidjeti koliko će se skupiti u minuti?
ali ne znam. previše je parametara a meni su skoro svi nepoznati. nemam pojma koliko je dušika, koji je pH, koja je točna tvrdoća GH, KH. ja samo gledam bilje i ribe i onda reagiram 

mogao bi, ja sam protok iz pumpi racunao na slican nacin, samo opet neznam koliko bi bilo koristi, mislim da bi opet imao samo neku okvirnu mjeru, da sad to sve i tocno izracunas, kako poslje tocno regulirati, reci trebam 2 ili 5 mjehura/sec da dobijem gram co2 na minutu npr. kako znati da je bas sekunda u pitanju? vec te tu zezne i moras racunat na vise da bude sto preciznije, a opet nam nije tako bitna 100% preciznost kad to ovisi o hrpi parametara, sama topivost iste kolicine co2 moze biti jako razlicita tako da i nema koristi od neke tocnije racunice od mjehuric/sekunde.
a mislim, dodes doktoru pa ti infuziju regulira na broj kapi, a imas puno manje krvi nego akvarij vode, samo trebamo gledat drop checker(doma, ne u bolnici, tamo gledas sestre:), i sve bude bilo ok 

[Marko_Sp]

 samo trebamo gledat drop checker(doma, ne u bolnici, tamo gledas sestre:), i sve bude bilo ok  

gledao sam ja dropchecker pa su mi ribe svejedno plazale jezike na površini  
više ga nemam, barem ne u akvariju. perlanje bilja i ponašanje riba te vrlo oprezno baratanje s brojem mjehurića mi je sad mjerilo.

[Vedran]

likovi poput thorusa mi izazivaju strahopoštovanje...

pratim i dalje...

[cann]

evo jedno iptanje..ovo sa 2 mjehurića u sekundi...to si račuano da se u potpunosti otope il si uzeo i neki rashod ?
jer ako si uzeo topljenje u potpunosti, onda mi i nema nekog smilsa u tom izračunu, jer ne vjerujem d će bilo koji diffusor topit 2 mjehurića u sekundi

[thorus]

Werther (šogor) je imao ramireze sa tvrdom vodom kojoj je u par navrata probao sniziti pH.
Sredstvom pH minus je napravio (slika u prilogu) to da je kratkotrajno snizio pH, ali se zbog bikarbonatnog pufera i topivosti CaCO3 pH opet vratio na staro.
Dva su slučaja jedan gdje je voda meka (puna crta) i drugi gdje je voda tvrda (crtkana).
Uzeo sam slučaj gdje je tijekom 5 minuta dodavao u dva navrata pH minus sredstvo (vidi se točke!).

[thorus]

evo jedno iptanje..ovo sa 2 mjehurića u sekundi...to si račuano da se u potpunosti otope il si uzeo i neki rashod ?
jer ako si uzeo topljenje u potpunosti, onda mi i nema nekog smilsa u tom izračunu, jer ne vjerujem d će bilo koji diffusor topit 2 mjehurića u sekundi

ukoliko želiš detalje proračuna šaljem ti copy paste:

   Phase   CO2Bubbles   gas (set volume)                  
      Volume      L               
      Temperature   25   C               
      CO2      mol   plot             
                           
   Phase   CO2Tank   gas (set pressure)                  
      pressure   2   bar               
      Temperature   20   C               
      CO2      mol   plot             
                           
   Transfer to   CO2Bubbles   from   CO2tank   flowrate   Qv   name   Qv   
      Qv   0,001   L/min               
                           
   Mass Transfer   Solid   and   Tank               
      kLa   10   1/s               
      CaCO3   phase eqm   Solubility   1,5   g/L      | Solubility   
                           
   Mass Transfer   Co2Bubbles   and   Tank               
      kLa   100   1/s               
      CO2   phase eqm   Solubility   0,8   g/L      | Solubility   
                           
   Remove   Co2Bubbles   from   Tank   residence time   tres   min volume   minV   
      tres   10   s   plot            
      minV   0,1   L   plot   

         
                           
Dakle imaš bocu sa CO2 na tlaku 2 bara.
Imaš mjehuriće CO2 koji idu kroz vodu protokom 1 ml/min (to su cca 4 mjehurića u sekundi ako je promjer mjehurića 1 mm).
Definiran im je ukupni volumen (kontinuirano uvijek ima 0,1 L mjehura, i vrijeme boravka im je 10 s).
Za to vrijeme se odvija prijenos tvari u vodu.
On je definiran topljivosti i koeficijentom prijenosa kLa.
To je diferencijalna jednadžba po vremenu koja se rješava numerički.
edit šaljem i detalje koncentracije tijekom vremena

[thorus]

Što se događa sa tvrdom akvarijskom vodom nakon što u nju ubacimo treset!
Slika 1. pokazuje ovisnost pH tijekom 48 sati. Vidimo da se u prvih 8 sati pH spusti sa 8 na 7, kako se otapaju huminske kiseline.
Slika 2. objašnjava zašto huminske kiseline ne dozvoljavaju bikarbonatnom puferu za "vrati" pH. Nakon uspostavljanja vrijednosti pH = 7, CaCO3 se počinje otapati (djelovanje pufera), troše se H+ ioni koji daju kiselost, i pH bi se trebao vratit na pH=8, ali huminske kiseline reagiraju sa karbonatima i na taj način ne dozvoljavaju oscilacije pH.

[Vedran]

super..sad znam i zašto..nikad mi se nije dalo čitati previše o procesu, samo sam uzeo činjenicu da se to događa zdravo za gotovo