Modelowanie procesu filtrowania niejednorodnych zawiesin przez ośrodek porowaty
Michał Zielina
rok wydania: 2011
stron: 244
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Politechnika Krakowska
SPIS TREŚCI:
Wykaz ważniejszych oznaczeń 7
1. Wprowadzenie 11
1.1. Cel i zakres rozprawy 11
1.2. Uzasadnienie przyjętego celu 13
1.3. Wkład w rozwój teorii filtrowania wody 15
1.4. Ogólne sformułowanie zagadnień 16
1.5. Przyjęte metody badawcze dla osiągnięcia założonych celów 16
I. Przegląd literatury 19
2. Tradycyjne metody opisu procesu filtrowania 19
2.1. Makroskopowe metody opisu procesu filtrowania 19
2.1.1. Równanie bilansu masy 19
2.1.2. Równanie kinetyki procesu 21
2.1.3. Opory hydrauliczne złoża 27
2.1.4. Uwagi końcowe na temat metod makroskopowych 29
2.2. Mikroskopowe metody procesu filtrowania 30
2.2.1. Fikcyjny model ośrodka porowatego i przejście do rozwiązania makroskopowego 31
2.2.2. Modele idealne przyjmowane w metodach mikroskopowych 34
2.2.3. Modele kolmatacji ośrodka porowatego 42
2.2.4. Efektywność filtrowania zawiesin w modelach EWZ 43
2.2.5. Mechanizmy transportu cząstek podczas procesu filtrowania 45
2.2.6. Efektywność adhezji 48
2.2.7. Efektywności zatrzymywania cząstek w modelach EWZ 51
2.2.8. Weryfikacja metod mikroskopowych 51
2.2.9. Metody przenoszenia wyników uzyskiwanych z zastosowania metody mikroskopowej do rzeczywistych warunków technicznych 53
2.2.10. Idealizacja rzeczywistych warunków procesu filtrowania w modelach EWZ 55
2.2.11. Uwagi końcowe na temat metod mikroskopowych 57
2.3. Wpływ rozkładu wielkości cząstek na proces filtracji pospiesznej 59
3. Opis modelu matematycznego zaproponowanego przez Mackiego 65
4. Kontrola liczby i wielkości cząstek na filtrach pospiesznych 79
II. Badania własne i przyjęta metodyka badań 85
5. Współczesne techniki pomiaru ilości cząstek rozproszonych w zawiesinie 85
5.1. Mętność 85
5.2. Liczba i wielkości cząstek w zawiesinie 87
5.3. Podstawy teoretyczne pomiaru, liczby i rozkładu wielkości cząstek oraz mętności 90
6. Zmodyfikowany model 97
6.1. Model makroskopowy 99
6.2. Model zastępczy 102
6.3. Model idealny kulisty 104
6.4. Model kapilarny 107
6.5. Początkowy współczynnik λ0 efektywności filtrowania 111
6.6. Wyznaczenie współczynników λ0 dla złoża naturalnego w określonych warunkach badawczych 113
6.7. Charakterystyczne stężenia osadu σm, σgr 116
6.8. Wyznaczenie σm, σgr dla złoża naturalnego w określonych warunkach badawczych 120
6.9. Wyznaczenie parametrów λ1, λm, σ1 121
6.10. Wysokość strat ciśnienia 124
7. Zastosowana met oda obliczeniowa 125
8. Stanowiska badawcze 131
8.1. Stanowisko laboratoryjne nr 1 131
8.2. Stanowisko laboratoryjne nr 2 135
8.3. Stanowisko laboratoryjne nr 3 135
8.4. Stanowisko badawcze w skali technicznej nr 1 138
8.5. Stanowisko badawcze w skali technicznej nr 2 139
8.6. Aparatura pomiarowa 140
8.6.1. Uzasadnienie wyboru aparatury do pomiaru wielkości cząstek 141
9. Badania eksperymentalne 145
9.1. Pomiary wstępne 145
9.2. Eksperymentalna weryfikacja modelu Mackiego 146
9.2.1. Przebieg eksperymentów i weryfikacja laboratoryjna z użyciem zawiesiny krzemionki z pominięciem koagulacji 148
9.2.2. Weryfikacja laboratoryjna z użyciem zawiesiny glinokrzemianu z pominięciem koagulacji 152
9.2.3. Weryfikacja laboratoryjna z użyciem zawiesiny glinokrzemianu po flokulacjj 155
9.2.4. Weryfikacja w skali technicznej 159
9.2.5. Ocena weryfikacji modelu Mackiego 161
9.3. Weryfikacja eksperymentalna zmodyfikowanego modelu 162
9.3.1. Weryfikacja laboratoryjna zmodyfikowanego modelu 163
9.3.1.1. Eksperymenty z użyciem zawiesiny krzemionki Sipernat 310 z pominięciem koagulacji 163
9.3.1.1.1. Eksperyment 1 163
9.3.1.1.2. Eksperyment 2 167
9.3.1.1.3. Eksperyment 3 169
9.3.1.1.4. Eksperyment 4 172
9.3.1.2. Eksperymenty z użyciem zawiesiny glinokrzemianu z pominięciem koagulacji 176
9.3.1.2.1. Eksperyment 5 176
9.3.1.2.2. Eksperyment 6 181
9.3.1.3. Eksperymenty z użyciem zawiesiny glinokrzemianu poddanej koagulacji 182
9.3.1.3.1. Eksperyment 7 132
9.3.1.3.2. Eksperyment 8 185
9.3.2. Weryfikacja zmodyfikowanego modelu w skali technicznej 187
9.3.2.1. Eksperymenty w stacji filtrów na rzece Dłubni 188
9.3.2.1.1. Eksperyment 9 188
9.3.2.1.2. Eksperyment 10 191
9.3.2.2, Eksperymenty w stacji filtrów na rzece Raba 194
9.3.2.2.1. Eksperyment 11 194
9.4. Analiza wpływu wielkości cząstek na pomiar mętności i efektywność jej usuwania podczas procesu filtrowania 196
9.4.1. Eksperymentalna analiza rożnych sposobu pomiaru efektywności usuwania cząstek podczas procesu filtrowania z zastosowaniem zawiesiny z pominięciem koagulacji 200
9.4.2. Eksperymentalna analiza różnych sposobów pomiaru efektywności usuwania cząstek podczas procesu filtrowania z zastosowaniem zawiesiny poddanej koagulacji 204
9.5. Eksperymentalna weryfikacja modelu kapilarnego 208
10. Podsumowanie i wnioski 215
10.1. Wnioski ogólne 215
10.2. Wnioski szczegółowe 217
Literatura 223
Streszczenia 235
Indeks 241
