Комп’ютерне прогнозування процесів «фільтрування-регенерація» швидких конусоподібних адсорбційних фільтрів з кусково-однорідними пористими завантаженнями

Автор(и)

  • Юрій Євгенійович Климюк Національний університет водного господарства і природокористування, м. Рівне
  • Андрій Ярославович Бомба Національний університет водного господарства і природокористування, м. Рівне

DOI:

https://doi.org/10.32626/2308-5916.2020-21.83-101

Анотація

Для прогнозування процесів «фільтрування-регенерація» швидких конусоподібних адсорбційних фільтрів з кусково-однорідними пористими завантаженнями сформовано математичні моделі їх основних технологічних режимів: фільтрування, зворотньої промивки, хімічної регенерації та прямої промивки з урахуванням впливу температурних ефектів на внутрішню кінетику масопереносу при дотриманні сталих швидкостей відповідних режимів. Враховуючи, що у режимі фільтрування конвективні складові тепло- і масоперенесення та фізична і хімічна адсорбція переважають над вкладом дифузії й фізичної десорбції, у режимі хімічної регенерації конвективні складові тепло- і масоперенесення та фізична і хімічна десорбція переважають над вкладом дифузії й фізичної адсорбції, а у режимах зворотньої та прямої промивок конвективні складові тепло- і масоперенесення та фізична десорбція і хімічна адсорбція переважають над вкладом дифузії й фізичної адсорбції, отримано алгоритми числово-асимптотичних наближень розв’язків відповідних нелінійних сингулярно-збурених крайових задач для модельної конусоподібної області, обмеженої заданими, гладкими, ортогональними між собою по ребрах, двома еквіпотенціальними поверхнями і однією поверхнею течії та розділеної на декілька підобластей деякими заданими еквіпотенціальними поверхнями. Запропоновані моделі у комплексі за рахунок урахування впливу зміни температури та швидкості фільтраційного потоку вздовж висоти фільтру на коефіцієнти, які характеризують швидкості масообміну при фізичній і хімічній адсорбції та десорбції, коефіцієнт фільтрації, дають змогу шляхом проведення комп’ютерних експериментів більш якісно дослідити зміну концентрацій домішок у фільтраційному потоці і на поверхні адсорбенту завантаження, утримуваних за рахунок фізичної і хімічної адсорбції, температури фільтраційного потоку, коефіцієнта фільтрації та активної пористості у кожному шарі завантаження вздовж висоти фільтру та на їх основі спрогнозувати більш оптимальні варіанти використання адсорбентів кожного шару завантаження і часові інтервали роботи фільтрів відповідно у режимах фільтрування, зворотньої промивки, хімічної регенерації та прямої промивки при дотриманні сталих швидкостей відповідних режимів

Посилання

Двадненко М. В., Привалова Н. М., Кудаева И. Ю., Степура А. Г. Адсорбционная очистка сточных вод. Современные наукоемкие технологии. 2010. № 10. С. 214-215.

Корнева Д. А., Куров Л. Н. Адсорбционная очистка — эффективный метод очистки сточных вод и подготовки воды для хозяйственно-питьевого во-допользования. Успехи современного естествознания. 2011. № 7. С. 129.

Edzwald J. Water Quality & Treatment. A Handbook on Drinking Water. McGraw-Hill Professional, 2010. 1996 p.

Hendricks D. W. Fundamentals of water treatment unit processes: physical, chemical, and biological. Boca Raton: CRC Press, 2011. 883 p.

Орлов В. О., Мартинов С. Ю., Зощук А. М. Проектування станцій прояснення та знебарвлення води. Рівне: НУВГП, 2007. 252 с.

Sabadash V., Mylanyk O., Matsuska O., Gumnytsky J. Kinetic regularities of copper ions adsorption by natural zeolite. Chemistry and chemical technology. 2017. Vol. 11, № 4. P. 459-462.

Мальований М. С., Сакалова Г. В., Василінич Т. М., Братущак А. О. Дослідження здатності глинистих сорбентів до адсорбції іонів важких металів. Сталий розвиток ХХІ століття: управління, технології, моделі — Дискусії 2016 : колективна монографія / за наук. ред. проф. Є. В. Хлобистова. Черкаси: Видавець Чабаненко Ю., 2016. 590 с.

Сакалова Г. В., Василінич Т. М. Дослідження ефективності очищення стічних вод від іонів важких металів з використанням природних адсорбентів : монографія. Вінниця: ТОВ «Твори», 2019. 92 с.

Невзорова А. Б. Основы автоматизации систем водоснабжения и водоотведения : пособие. Гомель: УО «БелГУТ», 2005. 115 с.

Бомба А. Я., Сафоник А. П. Моделювання нелінійно-збурених процесів очищення рідин від багатокомпонентних забруднень : монографія. Рівне: НУВГП, 2017. 296 с.

Душкин С. С. Физические методы водоподготовки : учеб. пособие. Киев: УМК ВО, 1989. 151 с.

Минц Д. М. Теоретические основы технологии очистки воды. М.: Стройиздат, 1964. 156 с.

Макаревич Н. А., Богданович Н. И. Теоретические основы адсорбции : учебное пособие. Архангельск: САФУ, 2015. 362 с.

Климюк Ю. Є., Бомба А. Я. Комп’ютерне прогнозування адсорбційної доочистки води від домішок у швидких багатошарових фільтрах конусо-подібної форми. Математичне та комп’ютерне моделювання. Серія: Технічні науки : зб. наук. праць. Кам’янець-Подільський: Кам’янець-Подільський національний університет імені Івана Огієнка, 2019. Вип. 20. С. 51-68. DOI: 10.32626/2308-5916.2019-20.51-68.

Бомба А. Я., Климюк Ю. Є. Математичне моделювання просторових син-гулярно-збурених процесів типу фільтрація-конвекція-дифузія : монографія. Рівне: ТзОВ фірма «Ассоль», 2014. 273 с.

Klimjuk Ju. Je. Modelling of spatial filtration fields for one class of rapid multi-layer filters of cone-shaped form with piecewise-homogeneous porous loads. Proceedings of III International scientific conference «Science: new goals». London: SI Universum, 2017. P. 4-10.

Бомба А. Я., Климюк Ю. Є. Прогнозування зміни характеристик кусково-однорідних пористих завантажень швидких багатошарових фільтрів. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Математичне моделювання в техніці та технологіях. Харків: НТУ «ХПІ», 2018. № 27 (1303). С. 8-15.

Бомба А. Я., Климюк Ю. Є. Прогнозування оптимального використання фiльтруючих матеріалів у швидких багатошарових фільтрах iз кусково-однорiдними пористими завантаженнями. Журнал обчислювальної та прикладної математики : наук. журн. Київ. нац. ун-т ім. Тараса Шевченка. Київ: ТВіМС, 2017. Вип. 1 (124). С. 3-14.

Petryk M. R., Khimichb A., Petryk M. M., Fraissard J. Experimental and com-puter simulation studies of dehydration on microporous adsorbent of natural gas used as motor fuel. Fuel. 2019. Vol. 239. P. 1324-1330

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-05-28