WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Устройство работает следующим образом. Собранный плавучий корпус, присоединенный к кольцевому тросу 7, устанавливают на месте забора ила и производят регулировку требуемой глубины погружения насоса 5. При помощи ролика 15 натягивают кольцевой трос 7, присоединяют гибкий напорный шланг 6 через патрубок к приемному резервуару, одновременно включают питание реверсивного двигателя 12 и питание погружного электронасоса 5. При поступательном движении плавучего корпуса через всасывающее отверстие насоса иловая взвесь подается через гибкий шланг 6 и оттуда – в приемный резервуар. При достижении плавучим корпусом берега концевые переключатели 8, 9 автоматически изменяют направление поступательного движения плавучего корпуса на противоположное, перед этим включаются приводы цепных передач для перемещения платформ 10, 11 на заданное расстояние. Далее цикл повторяется.

Однако для внедрения данного способа на производстве требуются исследования по определению оптимальных эксплуатационных параметров установки.

Результаты исследований должны быть направлены на выявление параметров, позволяющих достичь максимальной концентрации извлечения осадка со дна пруда-отстойника и при этом исключить его взмучивание.

Решение данной задачи осуществлялось путем разработки модели и проведения расчетов в ПК Flow Vision и сравнительного анализа результатов расчета с экспериментальными данными, определяющими зависимость концентрации удаляемого осадка со дна емкости от технологических параметров извлечения и геометрических размеров извлекающего устройства.

1 – сосуд; 2 – понтон; 3 – погружная трубка; 4 – осадок; 5 – гибкий шланг;

6 – трос; 7 – электродвигатель; 8 – рама; 9 - направляющие

Рисунок 3 – Схема экспериментальной установки исследования

процесса извлечения донного осадка

Экспериментальное определение оптимальных параметров осуществлялось на специально разработанной и изготовленной установке исследования процесса извлечения донного осадка, схема которой представлена на рисунке 3. Установка состоит из сосуда прямоугольного сечения (1) и передвижного понтона (2), закрепленного на раме (8) с погружной трубкой (3). Принцип действия установки заключается в постепенном перемещении понтона (2) вдоль сосуда (1) с помощью электродвигателя (7) и троса (6) и постепенном извлечении через погружную трубку (3) донного осадка (4), откачиваемого далее по гибкому шлангу 5.

Для проведения исследований на данной установке расчетным путем с помощью метода анализа размерностей (Пи-теорема) была подобрана модельная среда, подобная среде «вода - ил», при содержании в сточной воде только взвешенных веществ.

Для того чтобы подобрать модель жидкости, подобной модели среды «вода – ил», необходимо учесть следующие параметры:

- диаметр трубки, dтр;

- кинематическую вязкость среды в реальном трубопроводе, 1;

- кинематическую вязкость среды в моделируемой трубе, 2;

- скорость среды в реальном трубопроводе, 1;

- скорость среды в моделируемой трубе, 2.

Формулы размерностей данных величин сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Формулы размерностей величин

Величины

Обозначение

Формула размерности

Критерий подобия

Обозначение критериев

Скорость

L·Т-1

Но

Коэффициент кинематической вязкости

L2·Т-1

Re

Число всех величин, по которым необходимо подобрать модельную среду, N = 5; их размерности выражены через две основные единицы – L, Т; n = 2. Тогда число критериев подобия определим из уравнения

r = N – n. (1)

r = 5 – 2 = 3.

Из них число параметрических критериев (П) равно двум, по числу пар одноименных величин

П1 = ; П2 = (2)

и один критерий подобия

Re =, (3)

где - характерная скорость в сечении;

L – внутренний диаметр трубки;

- кинематическая вязкость.

Уравнение (3) приводит к соотношению для коэффициентов подобия:

= 1 (4)

и для скоростей в реальном трубопроводе и в моделируемой трубе:

=. (5)

Условием пропорциональности сил инерции и сил тяжести является одинаковое значение числа Фруда Fr

Fr =, (6)

где g – ускорение свободного падения.

Так как ускорение свободного падения g в реальном трубопроводе и в моделируемой трубе практически всегда одинаково (масштаб ускорений kg = 1), уравнение (6) приводит к соотношению для коэффициентов подобия

= 1, (7)

и для скоростей в реальном трубопроводе и в моделируемой трубе

=. (8)

Подобие потоков в реальном трубопроводе и в моделируемой трубе требует одновременно выполнения двух условий (3) и (6) для чисел Re и Fr или условий (4) и (7) для коэффициентов подобия. Последнее возможно только тогда, когда масштабы линейных размеров и вязкостей находятся в следующем соотношении:

= 1. (9)

Кинематическая вязкость требуемой модельной среды

2 = мод. треб =. (10)

В трубе, размеры которой меньше по сравнению с реальным объектом, должна применяться менее вязкая жидкость

=. (11)

Динамическая вязкость и плотность сточных вод, содержащих только взвешенные твердые частицы, равна

, (12)

, (13)

где 0 – динамическая вязкость чистой воды, Па·с;

С0 – объемная концентрация взвешенных частиц, кг/м3;

и тв – плотность соответственно чистой воды и твердых частиц, кг/м3;

- объемная доля жидкой фазы.

Объемная доля жидкой фазы определяется по формуле

, (14)

где Vж и Vтв – объем жидкой и твердой фаз в сточной воде, м3.

В результате подбора модельной среды при плотности сточной воды, содержащей только взвешенные вещества ст = 1448 кг/м3, концентрации взвешенных веществ С = 450 кг/м3 и кинематической вязкости сточной воды ст = 13110-7 м2/с установлено, что можно применить среду «вода - мел», при концентрации мела С= 6 кг/м3, температуре воды 30 С и кинематической вязкости модельной среды мод. = 13010-7 м2/с.

В целях минимизации количества экспериментов по оптимизации технологического режима процесса извлечения суспензии со дна емкости и конструктивных параметров установки был спланирован полный факторный эксперимент.

Была сформулирована задача оптимизации: достижение максимальной концентрации извлеченного осадка (y); также были определены факторы, характеризующие процесс: расстояние от дна емкости до всасывающего патрубка x1, высота слоя осадка x2, скорость извлечения осадка x3, скорость передвижения понтона x4.

В третьей главе представлены результаты проведенных исследований.

Факторы, определяющие процесс, уровни и интервалы варьирования, сведены в таблицу 2.

Число опытов для полного факторного эксперимента определяется по формуле

N = рk, (15)

где р – число уровней, р = 2; k – число факторов.

Таблица 2 – Уровни факторов и интервалов варьирования

Факторы

Уровни

Размерность

-1

0

+1

x1

0,001

0,0305

0,06

м

x2

0,005

0,0325

0,06

м

x3

0,012

0,013

0,014

м/с

x4

0,077

0,1035

0,13

м/с

Матрица планирования и результаты экспериментов сведены в таблицу 3. Число экспериментов, рассчитанное по формуле (15), составило N = 24 = 16.

Таблица 3 – Матрица планирования и результаты опытов

Номер опыта

х1

х2

х3

х4

y1, кг/м3

y2, кг/м3

y3,

кг/м3

, кг/м3

1

-

-

-

+

200

500

250

316

2

+

-

-

-

0

0

0

0

3

-

+

-

-

384

400

500

428

4

-

-

+

-

37

38

115

63

5

+

+

+

+

294

200

250

248

6

-

-

-

-

166

222

125

171

7

+

-

+

+

6

77

111

64

8

+

+

-

+

130

142

111

128

9

+

+

+

-

263

308

200

257

10

-

+

+

+

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»