Blog

Tasarım Derin yatak filtresinin rasyonel tasarımı, cihaz içinde mevcut olan süreçlerin anlaşılmasına dayanır. Toplama mekanizmaları, bkz. Bölüm 6.1, toplu olarak modellemek için çok karmaşıktır; ancak pratik amaçlar için, toplanan parçacıkların konsantrasyonu ve bir filtrelemeyi gerçekleştirmek için gereken basınç hakkında bilgi istemek olağandır. Her iki parametre de, belirli büyüklükteki bir yatağın temizlik döngüleri arasında ne kadar süre hizmette kalacağına karar vermede önemlidir. Toplanan katı parçacıkların tutulması ve basınç düşüşü aşağıda değerlendirilmektedir. Katı Madde Tutma Matematiksel modelleme, yatak (süreklilik) ile çökeltilen katıların kütle dengesi ve yatağın içindeki katı konsantrasyon ve mesafeye bağlı olarak birinci dereceden bir hız denklemi dikkate alınarak gerçekleştirilebilir. 1) Kütle dengesi burada, C hacim fraksiyon katıları kons. y, filtre içindeki derinlik, U, yüzeysel hızdır ve 0, şu şekilde tanımlanan "spesifik birikinti" dir: Kütle dengesi içindeki terimlerin iptal edilmesi, askıya alınmış katı konsantrasyon gradyanı ve belirli birikintinin değişim oranını ilişkilendiren bir denklem sağlar. 2) Oran denklemi Düzgün bir filtrede, sabit bir besleme süspansiyonu verildiğinde filtrasyon verimliliği de eşit olmalıdır. Çıkarma verimliliği, birim yatak derinliği başına çıkarılan parçacıkların oranıdır, bu nedenle: h filtrasyon sabiti denklem (6.2) genellikle Iwasaki'ye [1937] atfedilir. Filtreleme sabiti gerçekten zamana bağlı bir değişkendir ve yalnızca filtrasyon başlamadan önce, yani sıfır zamanda yatağın gerçek bir içsel özelliğidir. Bu koşullar altında, sabite ilk filtreleme sabiti (Ao) denir ve denklem (6.2), aşağıdakileri vermek için entegre edilebilir: C = C, exp (-ho L) burada L, yatak derinliği veya karma ortam sistemi ile uğraşırsa tek tip yatak bölümünün derinliğidir Denklem (6.3), doğal basitliği nedeniyle sıklıkla kullanılır. Katı madde konsantrasyonunun ve katıların birikmesinin neden olduğu toplama verimliliğinin değişimine yönelik daha eksiksiz bir çözüm, filtrasyon sabitinin zamanla nasıl değiştiğini dikkate almalıdır. Bu, Şekil 6.4'te gösterilmektedir. Sıvı akımından partikülleri uzaklaştıran hedef, yatak ortamının yüzey alanıdır. Katılar birikirse, bu yüzey alanı artar ve bu nedenle, filtrasyon sabiti zamanla artmalıdır. Bununla birlikte, yatak içindeki gözenekler giderek tıkanarak akış kanallarının düzleşmesine yol açacak ve sonuç olarak mevcut yatak yüzey alanında bir azalma ve ara hızda bir artış olacaktır. Bu iki karşıt faktör, filtrasyon sabitinin zamana ve dolayısıyla spesifik birikmeye göre nasıl değişebileceğini açıklayan bir denkleme dahil edilebilir. Burada bl ve bz sabitler ve E, yatağın orijinal gözenekliliğidir. Denklem (6.4), Denklem (6.2) ile ikame edilebilir ve konsantrasyon gradyanı için sayısal bir çözüm denenebilir. Ancak, aşağıdaki ikinci dereceden denklemi deneysel verilere yaklaştırarak, yani Denklem (6.4) 'ü aşağıdakilerle değiştirmek suretiyle Denklem (6.4)' ü basitleştirmek mümkün olabilir. Şekil 6.5, Denklem (6.4) 'ün yukarıdaki basitleştirme ile değiştirilmesinin kabul edilebilir olduğu bazı verileri göstermektedir. Ampirik ikinci dereceden denklemi uygulamaya alternatif bir yaklaşım, filtrasyon sabitini etkileyen faktörlerin her biri için bir güç fonksiyonunu düşünmektir [Ives & Pienvichitr, 1965; Ives, 1975]. Filtrasyon sabiti yine yatak içindeki mikro yapı değişiklikleri ile ilgilidir (tortu gözenekliliği, maksimum spesifik tortu) ve E, çökelmiş katıların gözenekliliğidir, (Jı, yatak M y tıkalı olduğunda (yani, minimum filtrasyon verimliliği koşulları altında) spesifik çökeltidir, y, z, w ve b sabitlerdir. Denklem (6.5) 'de sağ taraftaki ilk terim katıların birikmesine bağlı olarak yatak elemanındaki geometrik değişimi, ikincisi iç yüzey alanındaki azalmayı (tıkanmaya bağlı olarak) ve son terim de yataktan geçen akışı temsil eder.  Denklemler (6.4) veya (6.5) deneysel olarak değerlendirilebilir ve kütle dengesi ve oran denklemleri, Denklem (6.1) ve (6.2) ile birlikte, konum ve zamanın bir fonksiyonu olarak birikmiş katı konsantrasyonunu elde etmek için kullanılabilir. Basitleştirilmiş ampirik model, Denklem (6.5) 'de deneysel olarak belirlenecek daha az sabit bırakan y = w = 0 ve z = 1 olduğunu varsayar. Bu koşullar altında, atrasyon sabiti ile özel birikinti arasında doğrusal bir ilişki olmalıdır. Bu, yatak derinliği servis süresi (BDST) yaklaşımının arkasında gerekli varsayımdır. Basınç düşmesi. Darcy, derin yatak filtrasyonu çalışması sırasında, şimdi adını taşıyan yasayı keşfetti. Kozeny ve Carman, yatak geçirgenliği için açık bir fonksiyon sağlamıştır ve denklemleri aşağıdaki gibi yazılabilir. J dy = L, AP'nin yatak boyunca basınç düşüşü ve K'nın Kozeny sabiti (genellikle5) olduğuna dikkat edin. Karışımları ayırma YÖNTEMLERİ PDF Karışımların AYRILMASI deneyi Süblimleştirme ile Ayırma KRİSTALLENDİRME deneyi raporu Denklemler (6.6) ve (6.7), yatak boyunca minimum basınç düşüşünün ve dolayısıyla belirli bir akış hızı için gerekli pompa boyutunun tahmininde faydalıdır. Bununla birlikte, yatak içinde çökelme meydana gelir gelmez, basınç düşüşü artacaktır. Bu, basınç düzeltmesi için ampirik bir denklem kullanılarak tahmin edilebilir. Burada hi, başka bir sabittir ve (h, t) filtreleme sırasında belirli bir yükseklik ve zamandaki basınç düşüşünü ifade eder, (h, O) aynı yükseklikte ancak sıfır filtrasyon süresinde basınç düşüşü, yani medyayı temizlemek için kullanılır. Denklem (6.8) Hd'den kaynaklanan yük kaybı, ilk yük kaybı Ho ve istenmeyen yüzey tıkanmasından H, kaynaklanan yük kaybı ile birlikte Şekil 6.6'da gösterilmektedir. Yatağın kullanım süresini kısalttığı için yüzey tıkanmasından kaçınılmalıdır. Filtrenin ürettiği artan yük kaybı iki ayrı çalışma moduna yol açar: sabit oran veya azalan oran. Birincisi altında, başlık kaybını telafi etmek için filtrasyon basıncı, temizlikten önce izin verilen maksimum kafa kaybına ulaşılana kadar arttırılmalıdır. Azalan hız filtrasyonu, sabit bir filtrasyon basıncının kullanılmasına neden olacaktır; dolayısıyla yüzeysel akış hızı ve hacimsel akış oranı Denklem (6.7) 'ye göre azalacaktır. Bu durumda filtre temizliği, atrasyon hızı kabul edilemez bir değere düştüğünde başlatılacaktır. Genel olarak, bu koşullar altında izin verilen değerden fazla çıkış suyunda asılı katı konsantrasyonlarının daha az olasılığından dolayı, azalan hız filtrasyonu tercih edilir. İzin verilen maksimum kafa lassına ulaşmak veya izin verilen minimum akış hızına ulaşmak için geçen süre katıların filtre yatağından geçmesi için geçen süre ile aynı ise, optimum bir filtre tasarımı elde edilmiş olacaktır. Bu bağlamda, katı maddelerin parçalanması, atık konsantrasyonunun izin verilen maksimum miktarı aştığı durumu ifade eder. Temizliği kaçınılmaz olsa bile bazı katı maddeler yataktan sızar.