Mathematical modeling of the convectivediffusive mass transfer in a hemodialysis cell

Abstract

Створення нових матеріалів і розвиток мембранних технологій [1, 2] уможливили розробку більш сучасного медичного обладнання, зокрема апаратів для сепарації і очищення крові. Штучне очищення крові в сучасній медицині загально визнане і використовується як ефективний метод для іонного гомеостазу, детоксикації і дегідратації організму [3]. Одним із перспективних напрямів використання діалізу є контрольована доставка препаратів [4]. Цей метод може застосовуватися для рівномірної доставки ліків в організм, а також в багатьох технологічних процесах інших галузей. Процес гемодіалізу пов'язаний з перебігом складних масообмінних процесів у каналах, що розділені мембранними перегородками, через які фільтрується рідина і дифундують низькомолекулярні компоненти крові: сечовина, креатинін, токсичні речовини тощо. Основою гемодіалізного апарата є пучок порожнистих волокон, стінки яких є напівпроникними мембранами. Всередину волокна подається кров пацієнта, а в міжволоконний простір -діалізний розчин, як правило, в протитечії. Внаслідок перепаду тиску на мембрані потік рідини, що становить 90 % плазми крові, разом з метаболітами фільтрується в діалізний канал, через що концентрація формених елементів і протеїнів у волокні збільшується, що супроводжується підвищенням в'язкості крові. Кров є гетерогенним середовищем, вона складається з кров'яних клітин (формені елементи -дис-© А.

Stefan flow-inclusive mass transfer in a narrow cylindrical channel with a two-layer medium

“…The problem was numerically solved using a finite-difference scheme, which is commonly employed in mass transfer calculations, as demonstrated in [16,17] The initial porosity ε 0 was set to values of 0.5, 0.6, 0.7, and 0.8. Figure 1 illustrates the porosity profiles along the channel axis for two cases, when q W = -0.005USR0 (thick lines) and for q W = 0.01USR0 (thin lines).…”