автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Гидродинамическая характеристика псевдосжиженного слоя с множеством фонтанирования при очистке вод реки Нил

Рг° оа

, министерство "высшего и среднего специмьного

'' v;образования республики узбекистан

Ташкентский Государственный технический университет шени Абу Райхана Беруни

На правах рукописи

МОХАМВД, ЭЛЬ-САВД ЭЛЬ-ДАРДИР

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПСЕВдСОШЕННОГО СЛОЯ С МНОЖЕСТВОМ ФОНГАНИРОВАНИЯ ПРИ ОЧИСТКЕ ВОД РЕКИ НИЛ.

05.17.08 - "Процессы и аппараты химической технологии" 01,02.05 - "Механика жидкостей, газа и плазмы"

АВТОРЕФЕРАТ

'диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент

1994

Работа выполнена на кафедре "Гидравлика и гидромааины" Ташкентского автомобильно-дорокного института и Технологической лаборатории Института биоорганической химии АН Республики

Узбекистан *

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, доктор технических наук,профессор РИЗАЕВ Н.У.

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор МУХИДДИКОВ Д.Н. Доктор технических наук, профессор ЛАТИП08 К.Ш.

'Ведущее предприятие: Бассейновое водохозяйственное объединение "Сыр-Дарья"

Защита состоится " 16 " апреля 19Э4 г. в "Ю " часов на заседании специализированного совета Д 067.07.22 при Тая1-кентском Государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруни по адресу: 700095,г.Ташкент,ул.Университетская,2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского Государственного технического }гниверситета имени Абу Райхана Беруни.

Автореферат разослан "15 " Т994 г.

Ученый секретарь' специализированного совета доктор технических наук .

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРШЕРИСТЙКА РАБОТЫ.

Актуальность проблемы. Подземные воды широко испольпуются качестве промышленных и питьевых вод. Для производства нодоб-ых вод используют адсорбционные и фильтрационные аппараты. В ависимости от физико-химического состава подземных вод могут ыть использованы различные адсорбирующие и фильтрующие материли типа активированного угля, ионитов, силикатов, кварцевого ■ еска, бентонит и т.д. Применение тех или иных фильтрматерналов ависит от физико-химического состава подземных вод. Как пока-ывает анализ подземных вод некоторых регионов Египта, для их чистки необходимо использовать смешанные фильтры, способные звлечь катионные и анионные, а также механические примеси, одобше аппараты обычно работают периодически и продолжитель-ость очистки длительна. В целях интенсификации процесса т"льт-ации подземных вод используют насадки в слое псевдоожюкенного !1льтрматериала."Эти насадки могут быть инертные в виде хордовых асадок, -или работающие (очищающие) в виде кварцевого песка. | этих случаях средний фильтр кварцевого песка несколько выше реднего диаметра фильтрующего материала, что позволяет создать учший''гидродинамический режим в системе подземная вода - фильтрующий материал. Таким образом, для повышения производительнос-и фильтраппаратов необходимо применение подвижного слоя фнльт-'ующего материала, т.е. свободного псевдоожикенного слоя в ;ильтру;з:цих аппаратах с насадкой ("работающих" или инертных).

В аппаратах с инертной н&садкой прооисходит потеря защит-юго дейсгппя из-за неоднородности псевдоожижения. Кроме того, иертная насадка снижает полезный объем фильтрующего аппарата. 1ежду тем работающие насадки типа кварцевого песка в слое фильт-»уащего зернистого материала (ионит, активированный уголь) позволяют обеспечить оптимальное отношение среднего диаметра кварцевого песка к среднему диаметру фильтрующего материала и поззо-(яет обеспечить лучшие гидродинамические условия.

Однако, для создания подобных фильтраппаратов отсутствуют >яд гидродинамических закономерностей. Тем более, в подвижном :лое с насадкой, особенно с инертной перфорированной (хордовой ¡;асздкой наряду с псевдоожижением появляется множество фонтаин-юванкя, структура которого мало изучена.

Целью данной диссертации является определение некоторых

гидравлических характеристик и структуры потока лсевдоошкенш с множеством фонтанирования слоя фильтрматериала, разработка 1 тодов расчета фильтрапиаратов.

■ По данным центра планирования развития науки и техники щ Каиреком университете подобные фильтралпараты широко использук ся при. очистке подземных вод и вод реки Нил. Однако их мощно©! не соответствует проектным данным из-за больших допущений и оп бок при расчетах и проектировании.

В связи с этим нахождение расчетных уравнений, основанные на более надежных и точных гидродинамических параметров являет актуальной задачей.

Объектом исследования данной работы является фильтрациог аппарат, работающий в принципе псевдоокижения с множеством фо} нирования зернистого слоя применяемых при очистке вод реки Нш

Научная новизна диссерт'ации заключена в следующем:

- предложены уравнения для расчета критической скорости псевдс ожижения;

- установлена, зависимость высоты псевдоожикенного слоя от скор ти потока и выведено соответствующее уравнение для их расчета;

- для критической скорости псевдоожижения определены эмпиричес кие уравнения для определения перепада давления в слое { йР )

- рассмотренные структуры потоков в аппаратах псевдоожикенногс слоя с мноаеством фонтанирования позволили установить их гидре намическую модель.

Практическая ценность исследования заключается в том,что лученные в работе расчетные уравнения и гидродинамические зави мости позволяют решить ряд прикладных аадач, связанных с проек рованиеы подобных аппаратов и вносят дополнения к курсу "Проце сы и аппараты химической технологии" и "Гидравлика".

Реализация результатов исследования, Предложенные автором расчетные уравнения и гидродинамические закономерности вошли в курс лекций по гидравлике и процессы и аппараты химической тех нологии в Ташкентском институте текстильной и легкой промышлен ности, Ташкентском институте инженеров транспорта и 'Гашкентско автодорожной институте.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложен автором на научно-технической конференции профессорско-препода вательского состава ТДДИ (1933 г.,г.Ташкент) и на ыекреспубли-

канскси научно-технической конференции "Процессь:~93" (1993 г., г.Татггент).

Публикации. По результата« исследования опубликовано 5 статей.

Личный вклад автора. Все включенные в диссертацию исследования гплполнсш лично автором на всех этапах от экспериментов до опубликования результатов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из.введения .¿-л глав, выводов, списка литературы, 16 рисунков, таблиц, приложения и изложена на 107 страницах машинописного текста.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ.

В первой главе диссертации «втором подробно прг- •илязиро-пшш литературные материалы, посвященные исследуемой проблеме. При этом установлено, что имеющиеся в первоисточниках даг>-ые в основном.посвящены изучению гидравлических характеристик псев-доонпженного слоя, причем мюгие из них в системе газ-твердое -тело. Очень мало работ в области псевдоожижения с множеством фонтанирования с насадкой в зернистом слое.

В связи с этим в последующих главах автором экспериментально и теоретически исследована гидродинамика псевдоокиженного слоя таких фильтрматериалов как ионит, кварцевый песок и акти-. внрованнкй уголь в аппарате с насадкой.

Для ориентировочной оценки равномерности псевдоожижения глг пользовались гидростатгческим коэффициентом полезного действия:

пР Ч-ТПГ. ■ ^

где ЛИ - экспериментальное значение перепада давления /с - удельный вес твердого материала; 'ка- высота слоя.

Как показали опыты, хордовые насадки обеспечивают практически те же преимущества псевдоожижения слоев большой высоты. Залегание зернистого материала в насадке незначительно и при отношении диаметра насадки к диаметру частиц ( о/н /с/г ) рав-нь'м 8-10 практически весь материал находится во взвеианном состояний. При этом условия скорость воды з широком диапазоне её

- б -

изменения не влияет на сопротивление слоя и для кварцевого песка значение близко к I (0,95-0,99). Более низкое значение = 0,7-0,8 при псевдоожижении ионита, по-видимому, обусловлено неправильной формой частиц монета.

Для хордовых насадок отношение диаметра аппарата к диаметру насадки ( /с1н ) практически не влияет на значение Геометрическое подобие, определяется,по-видимому,только отновени-ем о1и /с!г и вопросы масштабирования, представляющие собой обычно значительные трудности при переходе лабораторных исследований к промышленным, в этом' случае значительно упрощаются.

При расчетах технологических процессов в псевдоожженном слое критическая скорость псевдооиижения определяет нижний предел изменения рабочих скоростей. Как отмечено в работах скорость начала псевдоожижения несколько увеличивается при введении в слой различного рода вставок "и насадок. Для относительно крупнодисперсных материалов, которые использованы в работе, повышение критической скорости псевдоожижения достаточно заметно.

Относительное повышение критической скорости псевдоожидения в большей мере зависит от соотношения размеров насадки и частиц. Чем больше отношение с/« /оД. , тем ближе критическая скорость псевдоожижения без наседай. Это обстоятельство,по-пидгаому,связано со стеношшм эффектом,благодаря которому повышается критическая скорость ( \л/кр). По различным данным, минимальное соотношение 50сс /о\н , начиная с которого размер аппарата у>;Ф не влияет на \л/кр , колеблется в пределах 20-25. Причем скорость потока жидкости в экспериментах при этом колебалась в пределах 0,13 - 2,0.10"^ м/сек, высоте кипящего слоя (Нкс) 100-700'мм, средний диаметр частиц ( с/г ) 0,75 - 2,5 мм, ширина ячейки насадки ( с/нэ ) 10-25 ым.

За критическую скорость \л/кр принимали такую величину скорости потока, начинал с которой при данном орошении сопротивление слоя увеличивалось более, чем на 5 % от начального, т.е. становилось больше; чем нормальная пульсация перепада давления в слое.

В соответствии с литературными данными и проведенными опытами на значение весовой скорости жидкости, приводящей к режиму начала псевдооаияения ( & ) влияют: расход твердой фазы { £ ), размеры насадки ( с1нэ ) и частиц { с1г ),

удельный вес жидкоёти С /¿¿с. ) и частиц ( ), вязкость жидкости ^/Ы и ускорение силы тяжести д. .

Согласно опытам и результатам экспериментальных данных высота слоя в насадке существенного влияния на критическую скорость лсевдоолдажения не оказывает.

В неявном виде зависимость между независимыми переменными, определяющими рассматриваемый процесс, имеет вид:

(ЬЖе/н^с/^Д^Д,/^, £>а.) * (2)

Применяя к этой зависимости метод анализа размерности можно получить следующую зависимость между безразмерными переменными:

О - {.[¿г-Цис'^г . с!иэ , с(нэ ■) где ~ —- критерий Рейнольдса в режиме начала

(3)

псевдоожижения.

В предположении, что (3) может быть представлено в виде степенного одночлена, можно записать:

■ где: А, /1, Ш, р, 6 - эмпирически определяемые константы.

Критерии Рейнольдса и Архимеда ( Яе^ и Аъ ), входящие в критериальное уравнение, рассчитывали по эквивалентному диаметру частиц псевдоожякенного материала - • . Если критерий Яе^ рассчитывать по эквивалентному диаметру насадки Ыц , то Яе, будет характеризовать режим обтекания потоком неподвижный насадки. Силы трения, действующие на частицу и определяющие возможность возникновения режима псевдо~ ожидения можно оценить, если значение Яе^ рассматривать по эквивалентному диаметру частиц.

При изучении процесса псевдоожижения зернистого материала в неподвижной насадке критерий Р\% для насадки, рассчитанный по эквивалентному диаметру насадки с//./ , не может оказать какого-либо влияния на процесс. Более рациональным представляется, как обычно принято рассчитывать критериД исходя из эквивалентного диаметра псевдоо:шх;е;шнх частиц. Определение коэффициента к и показателей псеэдостяаешх

степеней tï, pi € критерии подобия уравнения (4) проводили на основании результатов экспериментов (табл.1) способом наименьших квадратов, который позволил найти наиболее вероятное значение искомых величин.

В результате расчетов, получено А = 4,35.10"^, У1 - 0,60; tn = 0.8; Р = 0,35; б =-0,5. Тогда:

п , гс , MrG-\°'3 г ¿из \°>zsr г dm \ . (5)

Reà -/¡г- (j-J • f^-J • ^

Уравнение (5) справедливо при Яе < 100 в следующем диапазоне изменения переменных Аг = 2,5.Ю4 -5- 9.4.I013, cfm /с!г. 10+261; &/Z ■ =9,9-865; с!нэ Д)^ =0,16 + 0,2.

В ходе эксперимента были csami завис: лосги сопротивления псевдооаккешюго слоя сорбента и blscoïu псевдоонтениого слоя в зависимости от скорости потока в присутствии наездки и без неё. (таб л.2-7.).

Как показали опнгЫ присутствие насадки позволило значительно увеличить скорость потока, уменьыять величину уноса при низко;,; перепада давлений.

Визуальные набл-о,-ония показали, что процзсс в присутствии насадки значительно стабилизировался. йж-енсивкость процесса возросла, так как произошла локализация перемешивания по объёглу (перемешивание внутри насадки) и по высоте слоя уменьшилось обратное перемешивание (процесс более близок к идеальному вытеснению).

Для аппроксимации полученных экспериментальных данных (без насадки) нами было решено воспользоваться зависимостью сопротивления слоя от его высоты:

аР~А + ВС . (6)

где йР - сопротивлениь слоя, ым.вод.ст.

t - высота слоя сорбента в покое, ым.

Для пахеидения коэффициентов А и В использовался метод наименьших квадратов. Были получены следующие значения А и В для соответствующих фильтрматериалов и соответственно уравнение для определения ЛР : (табл.8).

Следующим этапом научных исследований явилось получение зависимости еысоть: псевдооки етого слоя от скорости потока. Для

Таблица I.

Экспериментальные данные по исследованию влияния соотношения размеров насадки и частиц на критическую скорость зависания.

К'» п/п Аг ! £/2 ! » с1нз /с(г } [ ! с/ю/0«, г 1 ! Не ; эксп. | Яе • расч

I 25501 75,9 13,3 0,08 45,69 53,52

2 25501 72,4 13,3 0,08 49,2 51,27

3 25501 77,2 13,3 0,08 44,2 54,8

4 25501 72,8 13,3 0,08 43,8 51,48

5 25501 79,3 13.3 0,08 45,34 54,91

б 25501 86,20 20 0,125 78,54 56

7 25501 82,80 20 0,125 76,6 53

8 25501 ,79,30 20 0,125 76,42 51

9 604-1«, 5 55 15 0,125 74,36 57,25

10 60448,5 51,7 15 0,125 67,71 54,63

II 944508 20,7 6 0,125 81,27 96,74

12 944503 19,4 б 0,125 69,54 92

13 25501 36 26,7 0,166 35,23 56,74

14 25501 34,5 26,7 0,166 38 56

15 204014 12,9 13,3 0,166 29,4 30,35

16 204014 12,9 13,3 0,166 29,4 30,35

Г/ 944508 9,05 10 0,2 49,2 49,7

18 944508 9,48 10 0,2 44,76 47,44

Зависимость Л Р Высота ■ Таблица 2. от скорости потока 1л/ слоя акт.угля = 30 ш

\ ! пп ! йР п!о мм.вод.ст. ! ....... ! ! \л/ тгг2 ! Поведение \ и/Ик ; сло*

I. ! а ! 3 ! 4

I. г с. 3 4 21,6 22,4 21,6 0,93 выброса нет 1,05 1,23 1,37

12 ! 2 ! 3 ! 4

5 20,8 1,42 выброса нет

6 21,6 1,58 _ гт__

7 20,В 1,68 выброс в аппарате

без насадки.

Зависимость й Р Таблица 3.

от скорости потока V/

Высота слоя акт.угля =. 50 мм

№ | йР я/о 1 и/ло-2 ! ¡Поведение слоя

пп ! мм.вод.ст. м/сск

I 26,4 0,93 выброса нет

2 23,0 1,08 —

3 27,2 1,3

4 Г5.4 1,42 "

5 25,6 1,47

6 • 26,4 1,65

7 25,6 1,95 выброс в аппарате

Таблица 4

Зависимость йР от скорости потока \л/ Высота слоя акт.угля = 100 мм

)-» ! 1 пп | йР л/о | мм.вод.ст. ; У .ж2 м/сек ¡Поведение слоя |

X 40,0 1,03 выброса кет

г 42,4 1,15 1!

3 40,8 1,3

4 39,2 1,48 (1

5 за,4 1,56

6 39,2 1,73

7 38,4 2,0 выброс в аппарата

Таблица 5.

Зависимость АР от скорости потока \д/ Высота слоя кварцевого песка = 30 мм

№ пп ЛР л/о мм.вод.ст. V ( | >>ло-2 м/сек ! 'Поведение слоя | ■ '

I 20,8 0,92 выброса нет

2 21,6 1,02 п , •

3 21,5 1,12 _

4 20,8 1,23

5 20,8 1,30

6 20,0 1,37

7 20,6 1,60 выброс в аппарате без насадки.

ЗависиыбЬть Д Р Таблица 6.

от скорости потока \л/

■ Высота слоя кварцевого песка =100мм

» пп &Р а/о мм.вод.ст. 1 » ! I \л/Л0-2 м/сек 1 ¡'Поведение слоя !

I 37,6 1,02 выброса нет

2 40,0 1,12

3 40,0 1,20

4 37,6 1,33

5 36,0 1,41

6 36,0 , • 1,50 '

7 37,6 1,75 выброс в аппарате без насадки

Таблица 7.

Зависимость й г от скорости потока !д/

Высота слоя кварцевого песка = 50 мм

К» пп Л Р гг(о мм.вод.ст. ! I 1 | \л/.Ю"2 м/'сек ! 'поведение слоя

Т ! 2 ! 3 ! 4

I 24,8 0,98 выброса нет

2 26,4 1,07

3 26,4 • 1,15

I !

4 25,8 1,28 Еыброса нет

5 24,0 ' 1,35

6 24,0 1,42

7 24,8 1,70 выброс в аппарате без насадки

Таблица 8.

Фильтрматериалы | А 1 ! в ! 1 ! дР

Активированный 13,5 0,26 73,51-0,26 А*

уголь

Кварцевый песок 13,2 0,24 13,2+0,24^

аппроксимации зависимости было решено воспользоваться следующим выражением:

£=А Ы-\*/кр)+ Ь[\л/-\»/крУ

(7)

где:

[- высота псевдоожкенного слоя, ш; \л/- скорость потока, м/сек; \fijnp- скорость начала псовдоокижьния,м/сек; Д В - коэффициенты. Значения Л и В усреднялись для 'каждого типа фильтр-материалов. А и В находились методом наименьших квадратов. Давшее 9.

Таблица 9.

1 ! А ! В ! 1л/ ,м/сек. Ю"2 кр

Активированный уголь Кварцевый песок -20.549.I02 -37,097Л0а 155,776.10^ 0,93 345,403.10 0,97

В таблице 10 показаны средние значения и а также расчетные значения С Т1ЯРи .

Таблица 10.

Фильтрматериалы

Активированный уголь

Кварцевый песок

V.I0-2

м/сек

I

эксп

мм

^рас. ш

W.I0"2

м/сек ,

!

эксп.' мм I

I

р

'-рас. _ш_

0,98 1.09 1,28 1,42 1,48 1,95

0

2,67 7,00 16,00 33,67 55,67

0

0,38

7,86

21,12

28,67

56,16

0,97 1,07 1,16 1,28 1,36 1,43

О 3

8,33 16 38 58

О

-0,26

5,42

21,69

38,07

56,02

Из таблицы видно,что для значений скорости потока больше 1,2.10-^ м/сек аппроксимация удовлетворительная. В связи с тем, что высота слоя в покое слабо влияет на высоту псевдоожиженного слоя, мы пренебреги.'этил фактором. Кажущаяся плотность фильтрмэ-теризлов в псевдоо;шт.енном слое будет в основном зависеть от количества кварцевого песка в колонне и еысоты псевдоожияенного слоя:

fi

ММ4С

кг/м3

(8)

где

S - сечение колонки Подставив значение

ч

Ju

м2. расч.

G-

получим формулу:

IMWit

(9)

S [fi Гw- WKp)+ В> (Vj- Wkp)г]

которая связывает значение кажущейся плотности со скоростью потока. Значения коэффициентов А и В будут зависеть от типа фильтрматериалов.

В связи с тем, что по гидравлическим характеристикам рассмотренное фкльтрматериалы оказались почти идентичными, было решено исследовать гидродинамику системы в присутствии перфорированной насадки различных размеров только для кварцевого песка.

Исследование проводилось с перфорированной хордовой насадкой с размерами 15x15x15, 25x25x25 и 35x35x35 и диаметром отверстий о!о =3, 4, 5 мм соответственно. Лабораторная установка и условия проведения те чсе, что и при экспериментах без насадки Экспериментальные результаты сведены в таблицы II.12.13.

Таблица II.

Зависимость А Р от скорости потока \л/ Насадка хордовая,перфорированная,15x15x15

ШР 1 ПП ( аР ч /о | мм.вод.ст. | \лЛ Ю'г м/сек ■■I.............. - ! Поведение слоя 1

1 2 .. 3 4 5 6 7 8 23.2 24,0 -24,8 24,0 ' 24,8 24.3 25,2 25,0 0,94 1,1 1,2 1,35 1,45 1,56 1,73 1,81 выброса нет __ (I_ _ м

Таблица 12. Зависимость & Р от скорости потока V/ Насадка хордовая,перфорированная,25x25x25

И» ! 1 пп ! &Р п1о ! мм.вод.ст. ! и/- /о"2 м/сек ! ! Поведение слоя

1 2 3 4 5 6 7 8 9 24,6 24,6 22,4 25,2 22,4 23,0 23,0 25,0 25,0 0.93 1,06 1,75 1,25 1,33 1,47 1,59 1,91 1,98 выброса нет п —

Таблица 13. Зависимость йР от скорости потока 1л/ Насадка хордовая,перфорированная,35x35x35

!№> } ПП 1 йР л/о | мм.вод.ст. » и-1о~г м/сек ! ! Поведение слоя

I \ 2 1 3 Н 4

1 2 3 24,2 23,8 22,2 0,93 1,05 1,17 выброса нет N

и_2_? 3_!_4_

4 25,1 " 1,32 ' выброса нет

5 22,8 1,42

6 23,0 1,56

7 23,0 1,69

Б !---ЦБО-^-

Как видно из таблиц, присутствие насадки слабо влияет на перепад давления, но оказывает существенное влияние на высоту псевдоояиженного слоя. В присутствии насадки для одинаковой высоты необходимы большие скорости потока. Визуальные наблюдения показали, что при этом уменьшились значительно обратные потоки.

Для получения зависимости высоты псевдосжиженного слоя от скорости потока с учетом влияния размеров насадки на высоту псевдоожиженного слоя мы воспользовали уравнением:

^ °и[а(и-мкр)+в(ы-ик1)г1(л?' (10)

где - размер насадки (высота, ширина или длина);

И,о, - коэффициенты; А и В определены экспериментально'. -

Коэффициенты К, ос находились методом наименьших квад- ' ратов, тогда полученная зависимость будем иметь вид:

¿* о,т[а}+в(п)

Как и в случае псевдоояижения без насадки, полученное уравнение хорошо описывает процесс фильтрации при скоростях более 1,2.10"^ м/сек.

Были проведены исследования также и с ионитом при тех-же' условиях, которые показаны выше. Снимались зависимости &Р от без насадки, с насадкой и при поперечном расположении

насадок.

Как показали опыты для псевдоожиженного слоя ионита требуются скорости значительно меньше, чем для кварцевого песка и несколько ниже, чем для активированного угля. Причем, значение высоты слоя псевдоожиженного слоя кварцевого песка и перепада давления с изменением скорости потока меняются существенно. При поперечном расположении насадок иониты прорывается через

отверстия насадок и накапливается на кеперворированной части насадки. В псевдоо?.иженном состоянии при этом находится 2.0% ионита. Поэтому такое расположение насадки считаем иеприемле-мым. Критическая скорость исевдоо:кижения для всех случаев оказалась близкой к 0,05.м/сек. для этой скорости была определена зависимость й Р от высоты слоя ионита

Зависимость высоты псевдоожи+;енного слоя & от скорости потока без насадки бралась такой ке, как и в случае угля;

(и/~и/«р + 3(\л/-\л/кр)г (13)

Так как высота ионита оказывает влияние на высоту псевдо-ожиженного слоя было решено линейно учесть влияние этого фактора

¿*&(А<+вилвг£сл)Ы~м«Р)г (н)

Значение коэффициентов: А2,ВрА2,В2 оказались равны = 0,51; Вх = 1,81; А£ = 68,34; В2 = 4,71.

Во второй главе также рассматривалась гидродинамическая модель фильтраппарата с насадкой в псевдоожкжегеюм слое с множеством фонтанирования.

Исследование процессов в аппаратах псевдоокиженного слоя' с множеством фонтанирования, каковым являотся предлагаемый аппарат с перфорированной насадкой, проводятся относительно недавно. Здесь еще нет обширного экспериментального и теоретического материала, как при исследовании псевдоожихецного слоя. Сделаны попытки создания математической модели системы псевдоо-килсенный слой - фонтан, однако до сих пор нет надежных методов расчета таких аппаратов. Это обусловлено неравномерностью распределения элементов фаз по траекториям, по времени пребывания в слое,неоднородность» удерживающей способности аппарата по зонам.

Модель гидродинамики псевдоокиженкого слоя позволяет рассчитать поля скоростей ожидающего агента и твердой фазы, траектории двитекия и распределения времени пребывания частиц твердой фазы в аппарате. О^иттедий агент рассматривается как непрерывная

среда, для описания движения которой используется математический аппарат механики сплошных сред - уравнение Навье-Стокса и уравнение неразрывности. Твердая фаза рассматривается как континиум дискретных частиц. Предполагается, что случайные блуздения частиц твердой фазы от входа в аппарат псевдоояиженного слоя с насадкой до его выхода мочно рассматривать как случайный марковский процесс'. Гидродинамика очистки вод в равномерном псевдоокикенном слое описывается следующим уравнением:

^ (15)

с/а/ (V) - 0 !-1о)

здесь ) Р, V - плотность, давление, скорость ошгсалаого агента соответственно, ¿" - порозкость, - тензор сопро-

тивления псевдос.тикенного слоя с множеством фонтанирования.

На основании решения уравнений (15) и (16) для одномерного движения о'пгсазудего агента через псевдооЕшенный слой установлена связь мс\:ду градиентом давления окизапцего агента и его скоростью:

здес^ь ?вх, Р;у) - давление на входе в аппарат и на высоте у;

'"(Ь - высота псевдоозтенного слоя; \/о - скорость потока на входе в аппарат; VI ~ {А. - конс-

танта Козена-Кармана, СС - удельная поверхность слоя;^М- -вязкость. Из этого уравнения следует, что при одномерном движении ожихаощего агента через равномерный псевдоокюсеншй слой давление по высоте изменяется по экспоненциальному закону, что совпадает экспериментальными данными, полученными нами.

Распределение пребывания частиц твердой фазы в трубке тока находится из следующего выражения:

сд^77=^ц===г-юр£-т1/тг)Ч+ст] (Ю/

Уравнение (18) описывает вероятность перехода частицы твердой фазы от входа аппарата до его выхода внутри насадки за время

т .

Движение фаз и распределение порозности в фонтане описано нелинейной системой дифференциальных уравнений, решение которых позволило определить распределение порозности по всему объему псевдоожит.енного слоя с множеством фонтанирования, скорости движения обеих фаз, а также геометрические размеры лсевдоожю;;енного слоя и фонтана.

ВЫВОДЫ:

1. Анализ литературных данных показал, что фильтралпараты, работающие в принципе псевдоожижения с множеством фонтанирования недостаточно изучены, отсутствуют ряд гидродинамических характеристик подобных аппаратов, что затрудняет их широкое промышленное внедрение.

2. Рассмотрение структуры потоков в аппаратах пиевдооеткен-ного слоя с множеством фонтанирования позволили установить их гидродинамическую модель.

3. Предложен алгоритм решения гидродинамической модели процесса.

4. Для критической скорости псевдоожихения определено эмпирическое уравнение для определения значения перепада давления з слое.

5. Предложено уравнение для расчета критической скорости псевдоожщсения.

6. Предложен метод расчета высоты псевдоожиаенного слоя зернистого материала.

7. Результаты исследования включены в программу и используются при чтении курса лекций по процессам и аппаратам химической технологии и гидравлики в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности.Ташкентском институте инженеров транспорта и Ташкентском автомобильно-дорожном институте.

По теме диссертации опубликованы следующие работы: I. Ыохамед Эль-Саид Эль-дардир, , Мухамед Хассан Абделыжсид, Н.У.Ризаев. Гидродинамика фильтрации вязких растворов через слой адсорбента. Тезисы докладов "Межреспубликанской научно-

технической конференции "Интенсификация процессов химической и гаадевой технологии" "Дроцессы-93" Ташкент, 1993 г.ч.1

стр.70.

2. Мохгмед Зль-Саяд Эль-дардир, Мухамед Хассан Абдульмажид, Н.У.Ризаев Гидродинамика и структура потоков в фильтрационных

. аппаратов с неподвижным слоем адсорбента. Тезисы докладов Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" "Процессы-93" Ташкент, 1993 г. ч.1. стр.71. '

3. А.Н.Ризаев, Мохамед Зль-Саид Эль-дардир, Мохамед Хассан Абдульмажид, З.И.Кушнирова Длина работаощего слоя смененного

адсорбционного фильтра для очистки реки Нил" Тезисы докладов ■ Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" "Процессы - 93", Ташкент, 1993 г. ч.1 стр.в4.

4. А.Н.Ризаев, Мохамед Эль-Саид-Эль-дардир, Мухамед Хассан Абдельмажид, Э.Й.Куширова. "Высота псевдоожиженного слоя и по-розкости работающего слоя в фильтрах с адсорбентами. Тезисы докладов Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" "Процессы-93", Таякент, 1993 г. ч.1 стр.85.

5. А.Н.Ризаев, Мохамед Эль-Саид-Эль дардир, Мухамед Хассан Абдельмажид, З.И.Кушнирова "Расчет адсорбционного фильтра для очистки вод реки Нил" Тезисы докладов Межреспубликанской научно-технической конференции "Интенсификация процессов химической и пищевой технологии" "Процессы-93", г.Ташкент, 1993 г. ч.1. стр.86.

ДОНА СДООН ФМЬТРМОДцАЛАР ЁРДАЮЩА НИЛ ДАРЁС14ШНГ СУВИН!

ТОЗАЛАШДА КУЛЛАНДДИГАН КУП ФОНТАНЛИК "КАЙНОВ" КАТЛАМИГА ХОС УСУЛНИНГ ГИДРОДИНАМИК ХУСУСИЯТЙШ TOWldl (РИСОЛА)

ИОХАМЗД-ЭЛЬ-САЦД ЭЛЬ-ДАРДИР

ЧУ ссхага боигалапган адабкотда эълон ^илкнган илкий кол ар натгсиаей бил ад тшшвм пу хулосага олкб келдики кул фонтанлик " "¡^айкаа" усулкда клловчи мараёнлар ^а^ида майлумэтлар ■■куда кам. ¡^уикнг учун будса керш; бу прогресскв усул саноат ми^осида vyaa хам секг.н теорий отилмокда. Чунки саноатга ^уллаи учун бу усулнинг баъзи-бир гидрединамик хусусиятлари маълум змас. Виз бундай, усулнинг Нил дарёси сувини тозаташ учун ^уллсл максадг.ла унинг тузили: ва су в о:«км:!П1:нг гидродикамнк хусусиятларини урганиб чккдик за ау хулосага келдиккк, бундай гипдаги аппаратларни лойкхвла.1:; учуг! сув офшикинг оптимач тозДлигини, ку*" фонтанлик "кайнов" ¡>з?ла;.':ининг гидравлик ь;еришлигини, ау 1$атламтшг башщлигиии хксоблая усул-ларпни топил зарур экан. lifer ма^садда утказилган ть-.рибелар тунга олкб келдики шундай ^атлаидан утаягган суз оцкмининг опткмал тгзл; бкг- неча пар&\;отрачарга борлик экан. Улар аппарат билет фильтрмол; ¡^атлокпга чойлашган инерт модна диаметрлорнннг нксбатига, ay нкнг |$бр!пилик курсатил мш$дорига за шу инарт модданкнг кскструкти! фориасига богйик, экан. Маьлумки, ь;атламга инерт кодда ;;уйкш билан ray цатламда куп фонтанлик "чайнап" кароёнинн гидродинамик хусусия: ларини яхшилаа эди. Виз шу инерт модданкнг оптимал конструктив формаенни топдик ва такрибада илмий-цидирув кал ар натияасида шу усулнинг гидродинамик модели т^пилди ва алгоритм йули билан бу мэд-ельнкнг ечиа мумку&иги курсатилди.

Куп фонтанлик "^айнов" цатламининг баландлигини аник'лаа учун тенглама таклиф зтилди. Энг асосий параметр ^исобланган ^атлам гид равлик ^арсилигинк анираш учун тенглама топилган.

Hydrodynaaiic characteristics of fluidizing bod with agrcat numbe» of Fountains For purificatirig the River Nil water

Mohaned ^Isayed Sldardeer Summary

Analysis of Literature review showed that filters working in the base of fluidization with great nuaberiof Fountains are insufficiently studied and the absence of the series of hydro-dynaaic characteristics of simillar devices nakes their use difficult in a wide rang in Xndhsbry installation- l!xaaiination of the flow pattern in devices of fluidized bed with great ntxibersof Fountains has allowed to establish their hydrodynaai-cal nodel.

Algaritta solution for hydrodynaaical model of the piocess is developed. An eapexical i^uation is developed to detemine the critical velocity of the fluidized bad Also an o.'aperical equation is determined to Calculat each of the expansion of fluidized bed. and the pressure resistance in the layer of the fluidized bed.

Correlation graph for the relatioh between experimental and Calculated values of -ienold'° nunber shows a good similarity. Deviation between'the experimental and Caculated valuers are Observed in the base of" the type of- filtering natetrials. It is established that the presence of packing in the material bed allowed considerably increase in the flow velocity and decrease in the value of flyash natsrial at low pressure difference.