МОДЕЛЮВАННЯ ФІЛЬТРУВАННЯ ВОДНИХ СУСПЕНЗІЙ У РАЗІ ПОЄДНАННЯ НИЗХІДНОГО ТА ВИСХІДНОГО ПОТОКІВ

Анотація

Фізичну область розділено на дві підобласті руху, і стосовно кожної з них сформульовано нелінійну математичну задачу фільтрування водної суспензії за лінійної кінетики міжфазного відривного масообміну. При цьому враховано структуру гелеподібного осаду, залежність від його концентрації коефіцієнта фільтрації, зв’язок коефіцієнтів масообміну (прилипання та відриву) зі швидкістю фільтрування. Відповідні математичні моделі містять взаємопов’язані освітлювальний і фільтраційний блоки. Після введення безрозмірних змінних і параметрів, а також застосування операційного методу отримано суворі розв’язки обох задач. У підсумку виведено найважливіші залежності та рівняння, призначені для інженерних розрахунків ключових характеристик фільтрування — концентрації дисперсної домішки у фільтраті та втрат напору у виділених підобластях і загальних у всьому шарі завантаження. Зазначені формалізми використовували для визначення основних технологічних часів, що обмежувало час безперервної роботи фільтра внаслідок надмірного погіршення якості фільтрату та витрат механічної енергії на фільтрацію через засмічене середовище. Як наслідок, встановлювали допустимий виходячи з критеріїв ефективного фільтрування час його безперервної роботи. Подібний технологічний підхід до оцінки працездатності фільтра паралельно застосовували до швидкого фільтра за традиційної однопотокової подачі суспензії та дослідженої вище двопотокової. Порівняльний аналіз виконано на тестових прикладах з типовими для практики освітлення водних суспензій вихідними даними. У результаті отримано, що поділ вихідного потоку суспензії на дві складові, що надходять через верхню та нижню поверхні завантаження, може сприяти значній інтенсифікації технологічного процесу. При цьому реально збільшення тривалості фільтроциклів на 50 % і більше, що призводить до відчутного зниження вартості фільтрату. Таким чином, стає виправданим застосування фільтрувальних матеріалів, що добре сорбують.