ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ячеечная структура гранулированных насадок из "Магнитно-фильтрационная очистка жидкостей и газов" Ферромагнитные насадки — сорбенты — являются, на первый взгляд, структурами с совершенно хаотичным (после засыпки) расположением гранул. Между тем, при детальном рассмотрении взаимного размещения гранул в таких средах, в частности, гранул шарообразной формы, легко заметить ряд их примерно типичных сочетаний, что определенно свидетельствует о возможности формального разбиения гранулированной среды на элементарные ячейки, например, в виде блоков - параллелепипедов [16, 37, 65], причем таких, для которых значения плотности упаковки 7, либо пористости со =7—1, соответствуют плотности упаковки 7 шариковой среды в целом. [c.28] Возможные ячейки шариковой среды и скелетш 1е структуры этих ячеек изображеш 1 на рис. 1.13. Вершины этих ячеек находятся в центрах восьми соседних шаров, а все ребра одинаковы и равны расстоянию между центрами этих соседних шаров, т. е. при контакте шаров - их диамет-ру . [c.29] В этом диапазоне О/й зависимости 7 и со от )/й в логарифмических координатах хорошо линеаризуются и являются весьма слабыми степенными (рис. 1.14,в) 7 =0,52 ( )/( )° ° 6J =0,5 ( )/с ) ° . Что же касается координационного числа шара в засыпке шаров, то оно находится в прямой зависимости от 7 и в интервале 7=0,5-0,74 (со =0,5-0,26) подчиняется зависимости (рис. 1.15, а) М =22у . Либо, если линеаризовать от со в обычных координатах, то получается 19-28 со [40]. [c.30] Резюмируя сказанное выше, следует отметить, что для практически используемого диапазона 0/с1 плотность упаковки шаров составляет примерно 7—0,6, а пористость шариковой среды соответственно со =0,4, хотя при различных удалениях от стенки корпуса значения у (и со) могут быть различными [40]. Эти средние значения 7 и со соответствуют упаковке шаров с квадрато-ромбическими ячейками и значению координационного числа шараЛ к (рис. 1.15, а). Поэтому такую ячейку можно считать базовой при рассмотрении сред с естественной упаковкой (засыпкой) шаров. [c.31] К таким же данным у (со) и Nц, реализующимся при произвольной засыпке шаров, приводит метод математического моделирования имитацией на ЭВМ процесса укладки шаров [40] значение у оказывается. практически равным 7=0,6 (рис. 1.15, а), а максимум вероятности Р координационного числа приходится почти точно на число = 8 (рис. 1.15,6). [c.31] Что касается числа ячеек - блоков в насадке (их числа п в единице объема шариковой среды), то, поскольку в ячейку этой среды входит один целый шар, в данном случае можно говорить о тождественности таких понятий, как число шаров в единице объема и число ячеек в единице объема [16]. Для характерной зшаковки с квадрато-ромбическими ячейками и=б7/яс =1,15/с , что следует из очевидной зависимости y — Wщn. Средняя же длина ячейки (по нормали к противоположным граням) как усреднение трех характерных длин (с , - /М/2 и /Зс /2) составит /=0,9Ы с , а реальная длина поры в ячейке, если учесть степень извилистости [40], примерно в полтора раза больше средней. [c.31] Таким образом, если исключить труднореализуемую возможность специальной укладки шаров (их число, как правило, превышает 10 даже в лабораторных устройствах), то при реально умеренных значениях относительного габарита насадки, состоящей из одинаковых шаров, плотность их упаковки представляет собой жесткий, т. е. практически нерегулируемый, параметр. [c.31] На практике такое соотношение является весьма невьстодным, так как в устройствах для магнитного осаждения при базовых гранулах диаметром не более 6—8 мм размеры гранул добавляемой фракции должны быть не более 2 мм, что представляет собой технически сложную задачу, особенно при использовании большого количества насадки. Поэтому смеси гранул столь разных размеров вряд ли целесообразны, тем более, что при увеличении у уменьшается проходное сечение в смешанных насадках и это при равш11х среднерасходных характеристиках приводит к увеличению конкурентных гидродинамических сгл, препятствующих магнитному осаждению. [c.33] Неприемлемость смешанных насадок при малых 2/ 1 подтверждается и тем, что в гранулированных насадках превалирующая роль принадлежит зонам, расположенным в окрестности точек контакта гранул. В этом смысле определяющим фактором является количество точек контакта гранул, и поэтому смешанная насадка, хотя в ней и повышается несколько координационное число [40], все же невыгодно отличается от односортной. Так, в смешанных насадках доминирующей является ее мелкая фракция, а роль крупной фракции, если не считать некоторого повышения магнитных свойств насадки в целом, по существу отрицательна и сводится к, оъятию активных рабочих зон насадки (рис. 1.16,в). Очевидно, предпочтительнее заменить крупную гранулу конгломератом мелких гранул (на рис. 1.16, в показано на фоне одной выделенной крупной гранулы). [c.33] Обособленную группу составляют насадки, состоящие из гранул, размеры которых по трем осям резко различаются, например, насадки из гранул дробленой стружки, толщина, пшрина и длина которой могут в 4—20 и более раз различаться между собой. Для такой среды понятие ячейка не столь четкое, но вполне реальное, в основном, по тем же признакам, что и для ячейки шариковой среды. При этом ячейки различных дробленых стружечных насадок могут иметь и весьма различные объемы (размеры), что в значительной мере определяется плотностью их упаковки 7. В отличие от других насадок для стружечных насадок этот параметр не является жестким, а может изменяться в широких пределах [16] (реально от 0,5-0,6 до 0,1) в зависимости от степени дробления частиц стружки и их механической усадки. [c.34] Число ячеек стружечной насадки в единице объема и средняя длина ячейки при условии, что 1 — некоторый эффективный размер (ширина) частиц стружки [16], можно определить как п =у/ё к1 и 1-й(к1/у) А, что следует из отношения у = к / ц, где / / — поправочный коэффициент, Wц — объем ячейки. [c.34] Вернуться к основной статье