Maint Gronyn vs.

Rydych chi'n gwybod bod setlwr tiwb yn tynnu solidau crog. Ond a ydych chi'n gwybod pa feintiau y mae'n eu tynnu mewn gwirionedd - a pha feintiau sy'n llithro drwodd waeth pa mor dda y mae'r tanc wedi'i ddylunio? Gan ddefnyddio efelychiad CFD o ymsefydlwr tiwb ar oleddf gwrth-gyfredol 1,000 m³/d go iawn yn Nhalaith Anhui, bu ymchwilwyr yn modelu ymddygiad gronynnau o30 i 120 μmo dan amodau gweithredu gwirioneddol. Mae'r canlyniad yn drothwy clir: o dan 80 μm, prin fod maint gronynnau yn bwysig i'w dynnu. Yn uwch na 80 μm, mae effeithlonrwydd yn dod i ffwrdd. Os nad yw eich ceulydd yn cynhyrchu fflocs uwchlaw'r trothwy hwnnw, nid yw eich tiwbiau ar oleddf yn gwneud yr hyn y taloch amdano.

PAM CFD - A PAM Y TANC HWN

Mae'r rhan fwyaf o astudiaethau ar setlwyr tiwb ar oleddf yn canolbwyntio ar batrymau llif - optimeiddio dimensiynau tanc, lleihau parthau marw, llyfnhau dosbarthiad cyflymder. Ychydig sydd wedi gofyn y cwestiwn sydd bwysicaf i ansawdd elifiant:o ystyried dosbarthiad maint gronynnau penodol, beth sy'n cael ei dynnu mewn gwirionedd?Oherwydd bod gan ronynnau o wahanol ddiamedrau wahanol gyflymder setlo, mae dosbarthiad maint gronynnau'r solidau crog mewnlif yn rheoli'n uniongyrchol yr effeithlonrwydd gwaddodiad y gall y tanc ei gyflawni.

I ateb hyn, defnyddiodd ymchwilwyr ymodel cynnwrf k-ε safonol(ar gyfer y maes llif) ynghyd â'rModel amlwedd cymysgedd(ar gyfer yr ymddygiad dau gam solet-hylif) - cyfuniad sy'n addas iawn ar gyfer efelychu'r llif cythryblus, llawn gronynnau y tu mewn i setlwr tiwb gweithredu.

Roedd yr achos prawf yn setlwr tiwb ar oleddf gwrth-gyfredol go iawn mewn gwaith dŵr yn Nhalaith Anhui, gyda'r paramedrau dylunio a gweithredu canlynol:

CANLYNIAD 1: LLE MAE'R GRYNFEYDD YN CANOLBWYNTIO - A PAM MAE'N BWYSIG

Cafodd pum diamedr gronynnau eu hefelychu:30, 50, 80, 100, a 120 μm. Ar gyfer pob un, archwiliwyd dosbarthiad fertigol solidau crog trwy blotio'r ffracsiwn cyfaint cyfartalog ar drawstoriadau ar uchder gwahanol (Ffigur 2).

Mae tri phatrwm yn dod i'r amlwg o'r proffiliau crynodiad:

1. Mae pob maint gronynnau yn dilyn yr un duedd gyffredinol.Mae siâp cyffredinol y gromlin crynodiad-yn erbyn uchder yn debyg waeth beth fo'r diamedr. Mae ffiseg y tanc - y strwythur pedwar parth, y llwybr llif, y patrwm cynnwrf - yn gosod proffil crynodiad cyffredin.

2. Yn y fewnfa tiwb (~ 1.5 m o uchder), mae crynodiad yn cynyddu'n sydyn ar gyfer gronynnau mwy.Dyma'r parth trawsnewid lle mae llif yn mynd i mewn i'r tiwbiau ar oleddf. Mae cynnwrf a chymysgu yn creu rhanbarth crynodiad uchel sy'n hyrwyddo cyswllt gronynnau a fflocynnu - effaith gadarnhaol ar gyfer gwahanu solet-hylif. Po fwyaf y gronynnau sy'n mynd i mewn i'r parth hwn, y mwyaf amlwg yw'r pigyn crynodiad.

3. Ar waelod y tanc a'r trawstoriad elifiant, mae maint gronynnau yn gyrru'r canlyniad.Ger y parth llaid, mae'r ffracsiwn cyfaint cyfartalog yn codi gyda maint y gronynnau - mae mwy o ronynnau mawr yn setlo ac yn cronni lle y dylent. Yn y trawstoriad elifiant, y ffracsiwn cyfaint cyfartalogyn lleihauwrth i faint gronynnau gynyddu - mae llai o ronynnau mawr yn dianc. Mae'r gydberthynas yn ddiamwys:gronynnau mwy → mwy setlo → elifiant glanach.

CANLYNIAD 2: Y TROTHWY 80 μm

Diffinnir effeithlonrwydd tynnu η fel:

lle mae C_cilfachyw'r crynodiad SS mewnlif (kg/m³) a C_allfayw crynodiad SS yr elifiant (kg/m³).

Mae Ffigur 3 yn dangos y berthynas rhwng effeithlonrwydd tynnu a diamedr gronynnau o dan yr amodau dylanwadol a roddwyd (295 mg/L SS, dwysedd 1,050 kg/m³, gludedd 0.02001 Pa). Nid yw'r gromlin yn llinol - mae ganddi ben-glin amlwg.

Mae’r data’n datgelu dwy gyfundrefn:

Y rheswm yw hydrolig: mae gan ronynnau o dan 80 μm gyflymder setlo sy'n ddigon isel i'r llif i fyny yn y tiwbiau allu eu cyflawni, waeth pa mor dda y mae'r tanc wedi'i ddylunio. Uwchlaw 80 μm, mae'r cyflymder setlo yn goddiweddyd y cyflymder ar i fyny gan ledu, ac mae tynnu'n dod yn effeithiol. Mae'r trothwy 80 μm yn benodol i geometreg ac amodau gweithredu'r tanc hwn (diamedr tiwb 40 mm, gogwydd 60 gradd, cyflymder mewnfa 0.1 m/s) - ond mae'r egwyddor yn berthnasol yn fras:mae gan bob setlwr tiwb faint gronynnau critigol ac islaw hynny mae'r tynnu'n wael, ac mae'r maint hwnnw'n cael ei bennu gan y cyflymder i fyny yn y tiwbiau.

BETH MAE HYN YN EI OLYGU I'CH PLANED

1. Mae gan ddosio coagulant darged, ac mae'n 80 μm.Pwrpas ceulo a fflocynnu - y tu hwnt i niwtraleiddio gwefr a phontio gronynnau - yw tyfu fflocs heibio'r maint critigol lle gall y setlwr tiwb eu dal. Dylai profion jar gadarnhau bod eich fflociau ffurfiedig yn fwy na'r diamedr trothwy ar gyfer eich geometreg tanc penodol.

2. Os yw'ch elifiant yn gymylog a bod maint y ffloc yn is na'r trothwy, nid y tiwbiau yw'r broblem - y cam fflocio yw.Bydd ychwanegu mwy o diwbiau neu leihau'r cyflymder ar i fyny yn helpu ychydig. Ond i fyny'r afon y mae'r atgyweiriad go iawn: gwell fflocsiad i gynhyrchu gronynnau mwy, mwy trwchus y gall y tiwbiau presennol eu dal.

3. Mae'r maint critigol yn benodol i danc.Canfu'r efelychiad hwn 80 μm ar gyfer tiwb 40 mm ar 60 gradd gyda chyflymder mewnfa 0.1 m/s. Byddai diamedr tiwb llai, ongl fwy gwastad, neu gyflymder tuag i fyny is yn symud y trothwy i lawr - gan olygu bod gronynnau llai yn dod yn symudadwy. Dyma pam nad paramedrau dylunio yn unig yw geometreg tiwb a llwytho hydrolig; maent yn gosod y maint gronynnau lleiaf y gall eich ymsefydlwr ei drin yn uniongyrchol.

4. Offeryn dylunio ymarferol yw efelychiad CFD, nid ymarfer academaidd.Gall y cyfuniad model k-ε + Cymysgedd a ddefnyddir yma ragweld, ar gyfer unrhyw geometreg tanc a chyflwr gweithredu, gromlin effeithlonrwydd maint gronynnau-tynnu. Cyn adeiladu neu ôl-ffitio, gall efelychiad ateb y cwestiwn na all rheolau dylunio empirig:a fydd y tanc hwn yn tynnu'r gronynnau yn fy nŵr crai?