ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрационная консолидация осадков из "Новый справочник химика и технолога Процессы и аппараты Ч2" Структура осадков, образующихся в различных процессах, чрезвычайно разнообразна (см. 3.3.1.4) и обусловлена спецификой внутренних связей и всей предысторией их формирования. Из числа характеристик структуры наиболее значимыми являются пористость El, удельная поверхность S и сжимаемость. [c.83] Отметим, что в механике грунтов под консолидацией понимают постепенное уменьшение влажности при постоянной нагрузке, под уплотнением — изменение объема грунта при длительном действии постоянной статической нагрузки, т. е. в результате компрессии или консолидации. Термин фильтрационная консолидация впервые введен проф. К. Терцаги в 1925 г. [1] при формулировке одномерной задачи теории компрессионного уплотнения грунтов, получившей свое развитие в работах целого ряда отечественных и зарубежных ученых, обзор которых приведен в [2-4]. [c.83] В химической и смежных с ней технологиях достаточно широкое распространение имеют различные процессы разделения (см. выше), сопровождающиеся консолидацией. Однако, как правило, ее интенсивность несоизмеримо выше, чем в механике грунтов, что и вызывает определенные трудности для использования теории фильтрационной консолидации в качестве инструмента для анализа. [c.83] В этом смысле более широкие возможности предоставляет математическое моделирование процесса фильтрации в деформируемой пористой среде на основе модели взаимопроникающих и взаимодействующих континуумов. Эта модель позволяет осуществить физически обоснованную постановку различных задач. [c.83] Отметим, что в (10.2.1.5) и (10.2.1.6) кщ — коэффициент проницаемости среды, м е = — — объемное 2 соотношение фаз — коэффициент фильтрации, м /(Па с) Го — локальное объемное удельное сопротивление осадка, м — то же, но отнесенное к объему дисперсной фазы осадка, м V — относительная скорость фаз, м/с Уф — скорость фильтрации, м/с. [c.84] Здесь индексы 1 и 2 соответственно имеют от-нощение к сплошной и дисперсной фазам е — объемная доля V — истинная скорость, м/с р — плотность, кг/м g — удельная массовая сила или ускорение свободного падения, м/с /— удельная сила межфазного взаимодействия, Па 5 — удельная поверхность, м р — давление, Па ст — напряжения сжатия, Па г — ось ординат, совпадающая с направлением внешней нормали к верхней подвижной границе массива консолидирующегося осадка. [c.84] Иными словами, — это скорость верхней границы массива осадка, т. е. Уки = Угр. [c.85] Первое из выражений (10.2.1.19) отражает взаимосвязь между объемным соотношением фаз и линейной деформацией, которая зависит от напряжения о, приложенного к дисперсной фазе. Зависимость же е =Да) в механике грунтов называют законом уплотнения шш иначе компрессионной характеристикой. Для ее определения можно воспользоваться прибором, принципиальная схема которого представлена на рис. 10.2.1.1. [c.85] Таким образом, в общем случае математическая модель представляет собой систему уравнений (10.2.1,5), (10.2.1.15), (10.2.1.21)-(10.2.1.24) совместно с уравнением (10.2,1,7) либо (10.2.1.8), Переходя к рассмотрению ряда задач фильтрационной консолидации, отметим, что в качестве начального условия задается однородный по всей высоте осадок, в котором б2о = егвши о = О и соответствующее распределение давлений. [c.86] Отметим, что равенство нулю истинных скоростей фаз в (10.2.1.27) равносильно уравнениям (10.2.1.27) и (10.2.1.28), которые й следует использовать для численного решения. [c.87] Это означает, что в процессе консолидации будет происходить непрерывное перераспределение как напряжений сжатия, так и гидростатического давления, действующих на отдельные слои осадка, причем на нижней границе осадка напряжение в дисперсной фазе растет от О до СГтах = Apgwo. [c.87] Определить продолжительность процесса фильтрационной консолидации, а также закономерности его кинетики в гравитационном поле. [c.87] В результате численного эксперимента установлено, что продолжительность процесса консолидации составляет Тк = 0,5 ч. Основные результаты представлены на рис. 10.2.1.3-10.2.1.8. [c.87] Исчерпывающую информацию о динамике процесса консолидации дает рис. 10.2.1.8. Консолидация происходит в четыре этапа по времени. Первый этап характеризуется существенным ростом скорости консолидации, и его продолжительность Т1 составляет почти 4 % от т, т. е. очень незначительна, второй — постоянством скорости и Т2 составляет почти 10 % от т, третий — падением скорости по линейному закону и Тз 20 % х, четвертый — замедлением темпа снижения скорости, Х4 40 % т. Отметим, что по абсолютной величине скорость фильтрации жидкости из обьема консолидирующегося осадка равна интегральной скорости консолидации. [c.89] По условиям примера 10.2.1.1 определить продолжительность и закономерности процесса фильтрационной консолидации в ФЭ под действием сил тяжести при условии постоянного уровня. [c.90] Основные результаты численного экспфимента представлены на рис. 10.2.1.9-10.2.1.14. Продолжительность процесса консолидации составила т = 540 с, что значительно меньше (в 3,33 раза), чем в предыдущей задаче. [c.90] Поскольку v (см. рис. 10.2.1.11), то у = Ух--У2 0 и Уф = 81 0. По этой причине давление умень-щается, причем в ламинарных условиях по линейному закону (см. уравнение (10.2.1.22) и рис. 10.2.1.9, б). Левая граница этой области определяется из условия gгaф = 0. Если процесс консолидации близок к своему завершению 1 0,28т), то 1 2-0, а VI существенно больше нуля, т. е. происходит фильтрация жидкости (линии 5, 6). [c.91] Вернуться к основной статье