می دانید که یک ته نشین کننده لوله مواد جامد معلق را حذف می کند. اما آیا می دانید چه اندازه هایی را در واقع حذف می کند - و چه اندازه هایی بدون توجه به اینکه مخزن چقدر خوب طراحی شده است از بین می رود؟ محققان با استفاده از شبیه‌سازی CFD ته‌نشین‌کننده لوله‌های شیبدار با جریان مخالف 1000 مترمربع در روز در استان آنهویی، رفتار ذرات را از مدل‌سازی کردند.30 تا 120 میکرومترتحت شرایط عملیاتی واقعی نتیجه یک آستانه واضح است: زیر 80 میکرومتر، اندازه ذرات به سختی برای حذف اهمیت دارد. بالاتر از 80 میکرومتر، راندمان افزایش می یابد. اگر منعقدکننده شما لخته‌های بالاتر از این آستانه تولید نمی‌کند، لوله‌های مایل شما کاری را که برای آن هزینه کرده‌اید انجام نمی‌دهند.
چرا CFD - و چرا این تانک
اکثر مطالعات بر روی ته نشین کننده های لوله شیبدار بر الگوهای جریان متمرکز هستند - بهینه سازی ابعاد مخزن، کاهش مناطق مرده، صاف کردن توزیع سرعت. تعداد کمی این سوال را مطرح کرده اند که برای کیفیت پساب مهم است:با توجه به توزیع اندازه ذرات خاص، چه چیزی در واقع حذف می شود؟از آنجایی که ذرات با قطرهای مختلف دارای سرعت ته نشینی متفاوتی هستند، توزیع اندازه ذرات جامدات معلق ورودی مستقیماً بازده ته نشینی را که مخزن می تواند به دست آورد، کنترل می کند.
برای پاسخ به این، محققان ازمدل تلاطم k-ε استاندارد(برای میدان جریان) همراه بامدل چند فازی مخلوط(برای رفتار دو فازی جامد-مایع) - ترکیبی مناسب برای شبیه‌سازی جریان آشفته و مملو از ذرات در داخل یک ته نشین‌کننده لوله عامل.
مورد آزمایشی یک ته نشین کننده واقعی لوله شیبدار ضد جریان در یک کارخانه آب در استان آنهویی بود، با طراحی و پارامترهای عملیاتی زیر:
| پارامتر | ارزش | توجه داشته باشید |
| ظرفیت درمان | 1,000 m³/d | مخزن تک |
| ابعاد مخزن (L× W× H) | 2.8 m × 2.8 m × 4.17 m | چهار منطقه: لجن، توزیع، لوله، آب شفاف |
| شیب لوله | 60 درجه | زاویه استاندارد |
| قطر هیدرولیک لوله | 40 mm | سلول شش ضلعی یا مربعی |
| سرعت نفوذی | 0.1 m/s | در دیواره توزیع سوراخ شده |
| غلظت SS نفوذی | 295 میلی گرم در لیتر | از داده های عملیاتی کارخانه |
| چگالی ذرات | 1050 کیلوگرم بر متر مکعب | معمولی برای جامدات لخته شده |
| ویسکوزیته دینامیکی | 0.02001 پاس | آب در دمای 20 درجه |
نتیجه 1: جایی که ذرات متمرکز می شوند - و چرا مهم است
پنج قطر ذره شبیه سازی شد:30، 50، 80، 100 و 120 میکرومتر. برای هر کدام، توزیع عمودی جامدات معلق با رسم کسر حجمی متوسط در مقاطع عرضی در ارتفاعات مختلف مورد بررسی قرار گرفت (شکل 2).
سه الگو از پروفیل های غلظت ظاهر می شود:
1. همه اندازه ذرات از یک روند کلی پیروی می کنند.شکل کلی منحنی غلظت در مقابل ارتفاع بدون در نظر گرفتن قطر مشابه است. فیزیک مخزن - ساختار چهار منطقه ای، مسیر جریان، الگوی آشفتگی - یک پروفایل غلظت مشترک را تحمیل می کند.
2. در ورودی لوله (1.5 متر ارتفاع)، غلظت به شدت برای ذرات بزرگتر افزایش می یابد.این منطقه انتقالی است که جریان وارد لوله های شیبدار می شود. آشفتگی و اختلاط یک ناحیه با غلظت بالا ایجاد می کند که تماس ذرات و لخته شدن را تقویت می کند - یک اثر مثبت برای جداسازی جامد از مایع. هر چه ذرات بزرگتر وارد این ناحیه می شوند، افزایش غلظت آن بیشتر می شود.
3. در سطح مقطع کف مخزن و پساب، اندازه ذرات نتیجه را هدایت می کند.در نزدیکی منطقه لجن، کسر حجمی متوسط با اندازه ذرات افزایش می‌یابد - ذرات بزرگ بیشتری در جایی که باید ته نشین می‌شوند و جمع می‌شوند. در مقطع پساب، کسر حجمی متوسطکاهش می یابدبا افزایش اندازه ذرات - ذرات بزرگ کمتری فرار می کنند. همبستگی بدون ابهام است:ذرات بزرگتر ← ته نشین شدن بیشتر ← پساب تمیزتر.
نتیجه 2: آستانه 80 میکرومتر
راندمان حذف η به صورت زیر تعریف می شود:
جایی که سیورودیغلظت SS ورودی (kg/m³) و C استخروجیغلظت SS پساب (kg/m³) است.
شکل 3 رابطه بین راندمان حذف و قطر ذرات را در شرایط ورودی داده شده نشان می دهد (295 میلی گرم در لیتر SS، 1050 کیلوگرم بر متر مکعب، ویسکوزیته 0.02001 Pa·s). منحنی خطی نیست - زانو مشخصی دارد.
داده ها دو رژیم را نشان می دهد:
| محدوده اندازه ذرات | رفتار | مفاهیم مهندسی |
| 30–80 μm | راندمان حذف تنها به تدریج با اندازه ذرات افزایش می یابد. شیب کم عمق است. | بهینه سازی منعقد کننده در این محدوده بازده کاهشی را به همراه دارد. افزایش اندازه لخته کمک چندانی به کیفیت پساب می کند. |
| >80 μm | راندمان حذف به شدت افزایش می یابد. هر 10 تا 20 میکرومتر قطر اضافی باعث بهبود قابل توجهی می شود. | دوز منعقد کننده، شدت اختلاط و زمان لخته سازی باید طوری تنظیم شود که لخته ها از 80 میکرومتر عبور کنند. زیر این آستانه، ته نشین کننده لوله کمتر مورد استفاده قرار می گیرد. |
دلیل آن هیدرولیک است: ذرات زیر 80 میکرومتر دارای سرعت ته نشینی به اندازه کافی کم هستند که جریان رو به بالا در لوله ها می تواند آنها را انجام دهد، صرف نظر از اینکه مخزن چقدر خوب طراحی شده است. در بالای 80 میکرومتر، سرعت ته نشینی با حاشیه گسترده تر از سرعت رو به بالا پیشی می گیرد و حذف موثر می شود. آستانه 80 میکرومتر مختص هندسه و شرایط عملیاتی این مخزن است (قطر لوله 40 میلی متر، شیب 60 درجه، سرعت ورودی 0.1 متر بر ثانیه) - اما این اصل به طور گسترده اعمال می شود:هر ته نشین کننده لوله دارای یک اندازه ذره بحرانی است که حذف آن ضعیف است و این اندازه توسط سرعت رو به بالا در لوله ها تعیین می شود..
این برای گیاه شما چه معنایی دارد
1. دوز منعقد کننده هدف دارد و 80 میکرومتر است.هدف از انعقاد و لخته سازی - فراتر از خنثی کردن بار و پل زدن ذرات - رشد لخته ها از اندازه بحرانی است که در آن ته نشین کننده لوله می تواند آنها را بگیرد. آزمایش شیشه باید تأیید کند که لخته های تشکیل شده شما از قطر آستانه برای هندسه مخزن خاص شما بیشتر است.
2. اگر پساب شما کدر است و اندازه لخته زیر آستانه است، مشکل لوله ها نیست - مرحله لخته سازی است.افزودن لوله های بیشتر یا کاهش سرعت رو به بالا کمکی جزئی خواهد کرد. اما راه حل واقعی بالادست است: لخته سازی بهتر برای تولید ذرات بزرگتر و متراکم تر که لوله های موجود می توانند جذب کنند.
3. اندازه بحرانی مخزن خاص است.این شبیه سازی 80 میکرومتر را برای یک لوله 40 میلی متری در 60 درجه با سرعت ورودی 0.1 متر بر ثانیه پیدا کرد. قطر لوله کوچکتر، زاویه مسطح تر، یا سرعت پایین تر به سمت بالا، آستانه را به سمت پایین تغییر می دهد - به این معنی که ذرات کوچکتر قابل جابجایی می شوند. به همین دلیل است که هندسه لوله و بارگذاری هیدرولیک فقط پارامترهای طراحی نیستند. آنها مستقیماً حداقل اندازه ذرات را تعیین می کنند که ساکنان شما می توانند آن را تحمل کنند.
4. شبیه سازی CFD یک ابزار طراحی عملی است، نه یک تمرین آکادمیک.ترکیب مدل k-ε + مخلوط مورد استفاده در اینجا می تواند برای هر هندسه مخزن و شرایط عملیاتی، منحنی راندمان اندازه ذرات-حذف را پیش بینی کند. قبل از ساخت یا مقاوم سازی، شبیه سازی می تواند به این سوال پاسخ دهد که قوانین طراحی تجربی نمی توانند:آیا این مخزن ذرات آب خام من را حذف می کند؟
آیا برای توزیع ذرات خود به اندازه رسانه ته نشین کننده لوله نیاز دارید؟
Juntai رسانه های ته نشین کننده لوله شیبدار PVC و PP را با پشتیبانی کامل از طراحی هیدرولیک - از جمله انتخاب قطر لوله، بهینه سازی زاویه شیب، و محاسبات بارگذاری سطحی مطابق با ویژگی های ذرات آب خام و اهداف پساب شما عرضه می کند. اگر در حال طراحی یک ته نشین کننده جدید یا عیب یابی یک ته نشین کننده با عملکرد ضعیف هستید، می توانیم به شما کمک کنیم هندسه لوله ای را مشخص کنید که ذرات مورد نیاز برای حذف را جذب می کند.
| مشخصات محصول Tube Settler | درخواست پشتیبانی طراحی هیدرولیک | طیف کامل محصولات |