Институт вычислительной математики
и математической геофизики

Тезисы докладов

Численное решение дифференциальных и интегральных уравнений

Математическое моделирование и численное решение задач фильтрования растворов с учетом образования слоя осадки

Технологический процесс (ТП) фильтрования и очистки химических растворов (прядильных растворов), жидкого топлива, питьевой воды, фармацевтических жидких препаратов и соков от механических примесей, тяжелых ионов и других загрязняющих веществ, как правило, обеспечивается с помощью многократного механического и ионообменного фильтрования, в результате чего над поверхностью фильтров образуются дополнительные слои осадков, в дальнейшем играющие роль фильтра. При фильтровании указанных выше жидкостей происходит закупоривание пор фильтра в результате проникновения мелких частиц внутрь слоя, перепад давления в агрегате, рост толщины слоя осадка, уменьшения скорости прохода жидкости через фильтр и т.д. Поэтому для полной очистки прядильных растворов в химической и легкой промышленности применяется процесс трехкратного фильтрования. Очистка питьевой воды производится путем её фильтрования через многослойные фильтры, имеющие различные пористости и проницаемости. Надо отметить, что исследование таких ТП, определение и синтезирование его основных параметров с целью их управления на функционирующих объектах и лабораторных установках довольно затруднительно: во-первых, сбор базы данных о процессе занимает много времени, во-вторых, надо провести серию экспериментов в лабораторных условиях, в-третьих, трудно найти взаимосвязь между параметрами фильтра и технологическим процессом по ограниченной экспериментальной выборке.

Из анализа проведенных лабораторных исследований следует, что фильтрование сильнозагрязненных жидкостей является сложным процессом и на него действует множество параметров с различными удельными весами. Надо отметить, что малое отклонение этих параметров от нормы приводит к качественному и количественному изменению процесса в целом. В связи с этим необходимо всесторонне исследовать данный процесс с помощью математического аппарата (модель- алгоритм - программа) и провести вычислительный эксперимент на ПЭВМ, в результате которого можно выявить условия необходимые для наиболее полного фильтрования жидких растворов от примесей и отходов. Для достижения этих целей необходимо разработать математическую модель, основанную на законах сохранения массы, количества движения, кинетике рассматриваемого процесса, в которой учитываются основные факторы, действующие на ТП и соответствующий объектно-орентированный программный комплекс с учетом новой информационной технологии и возможностей современной вычислительной техники для реализации на ПЭВМ.

Для исследования и управления ТП разработана математическая модель, которая базируется на закономерностях исследуемого процесса [1-3].

Для реализации поставленной задачи применена векторно-разностная схема с точностью O (h2) и после квазилинеаризации нелинейных членов получена система алгебраических уравнений, которая решается методом совместной прогонки.

Из проведенных вычислительных экспериментов видно, что основная масса гель-частиц оседает на верхнем слое фильтра. Скорость осаждения гель-частиц по толщине слоя фильтра на первой стадии процесса фильтрования убывает по экспоненциальному закону . На второй стадии процесса фильтрования основная масса гель-частиц оседает на верхнем слое фильтра.

Концентрация фильтрата по толщине слоя во времени экспоненциально уменьшается. Из анализа проведенных расчетов следует, что концентрация фильтрата на верхнем слое второго фильтра меньше, чем на первом.

Проведенные ВЭ показали, что скорость прохода жидких растворов на первом фильтре на порядок выше, с ростом скорости осаждения гель-частиц в слоях фильтра уменьшается его пропускная способность во внутренних , а затем в верхних слоях .

Литература

1. Абуталиев Ф.Б., Равшанов Н. Моделирование фильтрования жидких растворов через пористую среду//Докл.АН РУ.- 1999.- N4.

2. Равшанов Н., Ниязова Э., Эшдавлатов Э. Моделирование, алгоритмизация и управление процессом разделения смесей// Изв. ВУЗов. Тех. науки. – 2001. - №2-4. - С. 49-52.

3. Равшанов Н. Моделирование технологического процесса сепарирования с учетом режимов работы агрегата//Докл.АНРУ.- 1999- N7. - С.24-28.

Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
    Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:52:06)