Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода расчета скоростей седиментации частиц в полидисперсной суспензии

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода расчета скоростей седиментации частиц в полидисперсной суспензии"

На правах рукопиы

Килимник Дмитрий Юрьевич

Разработка метода расчета скоростей седиментации частиц в полидисперсной суспензии

25.00.36 Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2004

Работа выполнена на кафедре Экология и промышленная безопасность Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Павлихин Геннадий Петрович

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Семин Евгений Геннадиевич - кандидат технических наук, доцент Кисс Валерий Вячеславович

Ведущая организация — ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)»

Защита состоится ноября 2004 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.17 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет» по адресу: 195251 Санкт-Петербург Политехническая улица, 29, гидрокорпус - 2, аудитория 411.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет».

Автореферат разослан............2004 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

Орлов В.Т.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из самых негативных последствий наблюдаемого в последние десятилетия роста населения нашей планеты и объёмов промышленного производства является постоянно возрастающее количество сбросов в геоэкологическую среду загрязняющих веществ. В результате этого возникает дефицит таких жизненно необходимых человечеству вещей, как чистая вода и чистая почва. Из-за применения некачественной воды в 4-5 раз увеличилась заболеваемость людей. Несмотря на то, что в России в последние десятилетия не наблюдается рост, ни численности населения, ни объёмов промышленного производства, Россия вносит достаточно значительный вклад в загрязнение окружающей среды. В России сбрасывается ежегодно около 76318 млн. кубометров сточных вод, из них 6366 млн. кубометров недостаточно очищены.

Таким образом весьма актуальной задачей является повышение качества и эффективности очистки сточных вод. Процесс очистки сточных вод является достаточно энергоёмким процессом, реализация которого требует больших капитальных вложений. Проблема повышения эффективности процессов очистки сточных вод, снижения текущих и капитальных затрат, снижение отводимых под очистные сооружения площадей является актуальной задачей, стоящей перед промышленными геоэкологами - разработчиками очистных сооружений.

Чистота воды и чистота почвы неразрывно связаны между собой. Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для здоровья человека, так как почвы представляют тройной интерес: как начальное звено пищевых цепей, как интегральный показатель геоэкологического состояния окружающей среды

и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод.

При очистке загрязнённых вод и почв в качестве ступени механической

очистки в настоящее время используются отстойные аппараты и гидроциклоны

различных конструкций. Разработка теоретических основ расчёта как

отстойников, так и гидроциклонныхустрой трфрздед^^-^йзду^, увеличением

БИБЛИОТЕКА I

СП 08

единичной мощности установок значительно интенсифицировать процесс сепарации и очистки веществ при оптимальных энергозатратах и минимальной материалоёмкости.

При расчете аппаратов разделения дисперсных сред проектировщики сталкиваются с необходимостью получения данных о скорости оседания (седиментации) частиц. Особую остроту эта проблема приобретает при проектировании очистных сооружений, в которых рабочей средой является полидисперсная суспензия.

Таким образом, разработка нового метода расчета скоростей седиментации частиц полидисперсной суспензии, позволяющего с большей точностью рассчитывать этот важнейший параметр для проектирования очистных сооружений, позволит производить более точные расчеты этих сооружений и, в конечном счете, приведет к повышению качества очистки сточных вод и почв, снижению финансовых затрат.

Цель работы: разработка метода расчёта скоростей осаждения частиц в концентрированной полидисперсной суспензии и уточнение методики расчёта аппаратов для разделения дисперсных систем, которые позволят учесть гидродинамическое взаимодействие между движущимися в аппарате частицами, что будет способствовать решению задачи охраны геоэкологической среды путём очистки загрязнённых почво-грунтов и вод.

Научная новизна. 1. Получены зависимости для определения скоростей осаждения (седиментации) частиц в концентрированной полидисперсной суспензии. 2. Получены экспериментальные значения скоростей седиментации частиц в зависимости от их концентрации и фракционного состава. 3. Предложены усовершенствованные методики расчёта отстойников и гидроциклонов.

Практическая значимость. Разработанная методика расчёта скоростей седиментации частиц полидисперсной суспензии может быть использована при конструировании новых или совершенствовании существующих аппаратов и сооружений для разделения дисперсных систем, в том числе гидроциклонов и отстойников, используемых в установках для очистки загрязненных почв и вод.

Эта методика может быть также использована при расчетах осадительного оборудования для разделения полидисперсных суспензий, когда возникает потребность определения гидравлической крупности частиц определённого размера. Предложенная методика расчета скорости седиментации позволяет разрабатывать новые методы повышения эффективности работы сепарационного оборудования путем варьирования параметрами суспензии (фракционным составом и/или концентрацией твёрдой фазы).

Реализация результатов работы. Методика расчёта разделяющей способности гидроциклонных аппаратов используется на кафедре Инженерной защиты окружающей среды (ЬИЯ) университета ФАУ Эрланген-Нюрнберг (БАИ Ег1а^еп-КигпЬещ) при разработке очистных сооружений.

Автор защищает. 1. Расчётные зависимости, позволяющие определять скорость седиментации частиц с учётом их гидродинамического взаимодействия. 2. Результаты экспериментальных исследований процесса седиментации частиц молотого песка в воде при различных концентрациях и фракционных составах. 3. Уточнённые методики расчёта аппаратов для разделения дисперсных систем.

Достоверность научных результатов и основных выводов подтверждается хорошим соответствием полученных теоретических результатов с экспериментальными данными, полученными при помощи оригинальной методики с использованием оборудования последнего поколения.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации заключается в самостоятельной разработке экспериментальной методики расчета скоростей седиментации, выполнении по ней измерений, разработка математической модели седиментации частиц в полидисперсной суспензии произведена совестно с научным руководителем и ведущими специалистами в этой области — соавторами публикаций.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: -Международной конференции «Экология речных бассейнов» (Владимир, 2002)

- Международной конференции 8расе-2003 (Москва-Калуга, 2003),

-Московской международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука» (http://molod.mephi.ru/ 2003),

- Экологическом Форуме «Экобалтика-2004» (Санкт-Петербург).

-Рабочем заседании комиссии по технологии производственных процессов и аппаратов химической технологии (Баден-Баден, Германия, 2004), -Пятой международной конференции по многофазным течениям ICMF'04

(Иокогама, Япония, 2004) -семинарах кафедры «Экология и промышленная безопасность» (Э9) МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2001-2004),

- семинарах на кафедры Инженерной защиты окружающей среды (Ш^) университета ФАУ Эрланген-Нюрнберг ^Аи Ег1а^еп-№гпЬе^) (Германия, 2001-2004),

-семинаре кафедры «Экологические основы природопользования» СПбГПУ (Санкт-Петербург, 2004)

Публикации. Основное содержание работы отражено в 8 работах.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста и содержит 61 рисунок; список литературы включает 110 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В введении показана актуальность задачи повышения качества и эффективности очистки сточных вод и загрязнённых почв. Приводится описание процесса механической очистки загрязнённых почв, при котором загрязненная почва предварительно смешивается с водой с образованием полидисперсной суспензии, а затем, в ходе процесса очистки из суспензии выделяется мелкодисперсная фракция, в которой концентрируется основная часть загрязнений. Показано, что основными аппаратами, используемыми для этих целей, являются отстойники и гидроциклоны.

В первой главе приведены применяемые в настоящее время методики расчётов отстойников и гидроциклонов. Показано, что основным параметром,

используемым при расчёте, как отстойника, так и гидроциклона, является скорость седиментации взвешенной фазы. Точность расчёта этих устройств зависит в основном от точности определения скорости седиментации.

При расчёте отстойников скорость седиментации (гидравлическая крупность) рассчитывается на основании эмпирически полученных данных, соответствующих некоторым эталонным суспензиям. Использование при расчёте данных, характеризующих не рабочую суспензию, а суспензию, для которой есть данные в литературе, приводит к значительной погрешности в определяемой величине скорости седиментации. Проведение замеров на реальной суспензии, как правило, не представляется возможным.

При расчёте гидроциклона скорость седиментации отдельных частиц (радиального движения частиц твёрдой фазы) рассчитывается без учета параметров полидисперсности твёрдой фазы, т.е. пренебрегается гидродинамическим взаимодействием между движущимися частицами разных размеров.

В данной главе даётся подробный анализ работ, посвященных описанию процессов, происходящих в процессе осаждения одиночной частицы (Стоке, 1901), монодисперсного коллектива частиц (Лященко, 1940 и др.), би- и полидисперсной суспензии (Кумар, 2000, Герхарт, 2001, Дик, 2002 и др.). Особое внимание уделено анализу работ, посвященных учёту гидродинамического взаимодействия между седиментирующимися частицами. На базе анализа выбрана наиболее достоверная формула, справедливая для монодисперсного облака частиц (Дик):

(О

где - скорость седиментации частиц в концентрированной

монодисперсной суспензии, а - ускорение (гравитационное или центробежное), - диаметр частицы, м, - динамическая вязкость

жидкости, - плотности жидкости и частиц дисперсной фазы, кг/м3,

с - объемная концентрация твёрдой фазы.

В этой главе описаны известные способы экспериментального

с 0^6

1,5

определения скорости седиментации частиц в полидисперсной суспензии. Приведены экспериментальные данные, полученные различными авторами, показывающие существенное отличие измеренных значений скоростей, от посчитанных по известным формулам. При проведении экспериментов с полидисперсной твёрдой фазой это различие в наибольшей степени проявляется у частиц, размер которых менее среднего.

На основании всестороннего анализа современного состояния вопроса сформулированы цели исследования.

Вторая глава посвящена вопросам математического моделирования гидродинамических эффектов, возникающих при седиментации полидисперсного облака частиц. В работе рассматриваются два гидродинамических эффекта, имеющих место при седиментации би- и полидисперсных суспензий: влияние вытесняемого встречного потока жидкости, генерируемого оседающими частицами, и увлечение малых частиц крупными за счёт генерации встречного течения крупными частицами вблизи собственной поверхности.

Рис. 1 Схематическое изображение Рис. 2 Схематическое изображение

Первый эффект присутствует и при седиментации монодисперсной суспензии, что учитывается формулой (1), но в случае полидисперсной

процесса вытеснения

процесса увлечения

суспензии этот процесс существенно отличается: при движении полидисперсного облака мелкие частицы могут приобретать не только заниженные, но даже отрицательные скорости, чего в принципе не может наблюдаться в монодисперсных суспензиях. Этот эффект возникает вследствие того, что движущиеся частицы приводят к встречному относительно направления седиментации движению жидкости, проявляющемуся за пределами гидродинамического пограничного слоя на частице (рис. 1).

Поправка к скорости седиментации, учитывающая влияние встречного потока жидкости выведена из условия сохранения суммарного объёма при движении частиц твердой фазы в жидкости. При этом реальная скорость частицы рассматривается как векторная сумма относительной и переносной скоростей. В результате получена формула для определения скорости седиментации, учитывающая влияние вытесняемого встречного потока

жидкости: (2), где - скорость седиментации

частиц относительно жидкости, м/с, с - объемная концентрация частиц, / -индекс для малых частиц, - индекс для крупных частиц.

Второй эффект способствует ускоренному осаждению мелкодисперсных частиц за счет беззахватного увлечения их проходящими вблизи крупными частицами, движущимися с большей скоростью (рис. 2). Очевидно, что данный эффект сильно чувствителен к полидисперсности суспензии. В монодисперсной суспензии, где нет ни крупных, ни мелких частиц, не будет и этого эффекта. Следовательно, чем шире (в разумных пределах) фракционный состав, тем сильнее данный эффект оказывает влияние на мелкодисперсную фазу полидисперсной суспензии, т.е. ускоряет ее осаждение.

Создание строгой математической модели процесса увлечения малых частиц крупными не представляется возможным из-за стохастического расположения частиц в суспензии. Поэтому поправка к скорости седиментации на увлечение малых частиц крупными выводится на основании упрощённой модели бидисперсной суспензии. Принято допущение о равномерности распределения всех частиц в жидкости. Весь объём суспензии разделён на ячейки, в каждой из которых находится только одна крупная частица. Вокруг

крупной частицы выделен некоторый объём, такой, что все находящиеся в нём мелкие частицы полностью увлекаются крупной и, следовательно, седиментируют с её скоростью. Мелкие частицы вне этого объёма не испытывают влияния крупной частицы и седиментируют с собственной скоростью. Тогда средняя по ансамблю скорость седиментации мелких частиц, учитывающая эффект увлечения, определяется выражением:

г д. V

и =£/

уск мал моно

1+К

м/с, где ит

скорость частицы в

монодисперсии, м/с, А - коэффициент, скр - объемная концентрация крупных частиц, (1кр, с!иял - диаметры крупных и мелких частиц.

Для вывода аналогичной формулы для поли дисперсной суспензии рассматриваются две произвольные фракции суспензии с номерами / и у, причем 0 dJ. Увлечение частиц размером частицами размером

, где Лт, -

объёмная доля частиц г-ой фракции. Условие выбора номера фракции / для заданного значения ) следующее: 4 ^ PdJ. Здесь Ли/? параметры, которые могут быть оценены теоретически только для бидисперсной суспензии (Л«1,5; /Ы5).

Итоговая формула после введения в неё всех рассчитанных поправок выглядит следующим образом:

/ 1 + ( * ^ \п\

описывается формулой: ^уС1<]-имЖ0]

к а> /

и = и'

1 + Аст~

у/з (

Ать

,(3)

где

V

В таком виде формула удобна для расчета скоростей частиц в случае, если функция распределения частиц по размерам задана в табличном виде. Именно в таком виде функция распределения приводится в протоколе приборов по измерению фракционного состава. Однако дискретность функции вносит

большую ошибку в значения скоростей особенно малых и средних фракций. Если измеренную функцию распределения частиц по размерам аппроксимировать в аналитическую зависимость, то формула приобретает следующий вид:

где д(г) - функция плотности распределения частиц по размерам.

При использовании в качестве функции распределения частиц по

размерам функции вида РРСБ (RRSB):

т — параметры, зависимость для расчета скорости седиментации принимает вид:

В третьей главе описана методика экспериментального исследования скорости седиментации частиц в полидисперсной суспензии, подробно описаны использованное оборудование и материалы, приведены расчеты погрешностей и результаты экспериментального исследования. Экспериментальные исследования проведены с целью: 1. получения достаточного экспериментального материала для определения параметров А и р формул (35); 2. экспериментальной проверки полученных зависимостей для расчёта скоростей оседания различных частиц полидисперсной суспензии.

Цели экспериментального исследования достигнуты путём проведения серии седиментационных экспериментов. Методика эксперимента основана на полевой теории Кинча. Эксперимент проводился в поле действия центробежной силы и реализован в лабораторной тарельчатой центрифуге радиусом Яц=0.08м и со скоростью вращения %=750 об/мин. Взятие проб из объема вращающейся центрифуги через определенные моменты времени на

определенном радиусе и исследование этих проб на содержание в них твердых частиц позволяют судить о скоростях седиментации. Согласно этой методике пробы необходимо исследовать на концентрацию твёрдой фазы и на функцию распределения частиц по размерам. С помощью этих параметров рассчитываются частные концентрации отдельных фракций твёрдой фазы, что позволяет рассчитать скорости седиментации этих фракций по формуле,

полученной на основании теории Кинча 'и, = _^ —' где ^-пр

расстояние от центра аппарата до наблюдаемой частицы, м, - моменты

времени взятия пробы,

Рабочей суспензией в экспериментах являлась смесь воды и молотого песка. Для выполнения поставленных целей экспериментального исследования эксперименты проведены с двумя различными фракционными составами, различающимися своей полидисперсностью (SF-5OO: с1^=5,4 мкм, «¿¡х/с/црЮ; SF-800; 1^0=2,3 мкм, ^о/й?ю=5). С каждым типом твёрдой фазы проведены эксперименты во всем диапазоне возможных концентраций (объемной) - от 0,8 до 25 процентов.

Для измерения распределения частиц по размерам в пробах, отобранных в ходе эксперимента, использовано специальное оборудование - лазерный дифракционный гранулометричекий анализатор фирмы Малверн (Великобритания). Особенностью этого прибора является то, что результаты замеров фракционного состава выдаются в виде таблицы объёмных долей фракций твердой фазы, причем количество градаций от 50 до 100.

Проведенные эксперименты подтвердили существование явления аномального увеличения скорости осаждения мелкодисперсной фракции полидисперсной суспензии (рис. 3,4). Кроме того была экспериментально установлена зависимость скорости седиментации частиц диаметром менее 2мкм от концентрации и фракционного состава всей твердой фазы.

Определение параметров А и /3 осуществлено по экспериментальным данным, полученным для одного из фракционных составов (SF-500). Для каждого значения общей концентрации определяется своя пара параметров А и

р. Это сочетание параметров А и р определено из условия обеспечения минимума усреднённой по диаметру частиц погрешности расчета скорости седиментации при заданной концентрации и заданном фракционном составе. Расчёт оптимального сочетания А и ¡} произведён по специально созданному алгоритму на ПЭВМ.

Установлено, что значения параметра Р практически не изменяются при изменении общей концентрации к лежат в диапазоне значений 15^2. Поэтому

значение параметра Р можно принимать всегда равным 15. Установлено также , что параметр А существенно зависит от концентрации. Предложена аналитическая зависимость значения параметра А от концентрации в виде

Окончательно формула для расчёта скорости седиментации выглядит следующим образом:

На рис. 3 изображены кривые, отображающие зависимости скорости седиментации от размера частицы: сплошные - рассчитанные по формуле (6) с привлечением полученных параметров А и Д а с выделенными точками -экспериментальные. Видно, что оптимизация параметров А и Р позволила достигнуть хорошего совпадения значений, подсчитанных по формуле (6) с экспериментальными значениями.

Для проверки универсальности полученной зависимости и возможности её использования для суспензий с другими параметрами произведено сравнение скоростей седиментации, рассчитанных по полученной формуле для различных размеров частиц в диапазоне изменения концентраций с экспериментально

полученными значениями с использованием другого фракционного состава. Результаты расчета и экспериментальные данные скоростей седиментации частиц смеси SF-800 приведены на рис. 4. Видно хорошее совпадение экспериментальных и теоретических значений. Кроме того, экспериментально подтверждается зависимость скорости седиментации от фракционного состава. При сравнении рис. 3 с рис. 4 видна значительная разница между значениями, соответствующими одной и той же концентрации.

Рис. 3 Теоретические и экспериментальные значения скорости седиментации для различных концентраций твёрдой фазы (SF-5OO)

Рис. 4 Теоретические и экспериментальные значения скорости седиментации для различных концентраций твёрдой фазы (SF-800)

Таким образом, показано, что предложенные зависимости достаточно корректны и позволяют рассчитывать скорости седиментации с достаточной для инженерных расчетов точностью.

Четвёртая глава посвящена описанию применения полученных зависимостей для расчёта скоростей седиментации. В первом параграфе главы показано как может быть уточнена методика расчёта разделяющей способности гидроциклона. Уточнённая формула Шуберта-Неессе для расчёта функции разделения гидроциклона выглядит следующим образом:

/ 1/3 / / \ 1/3 >

1 +5ехр < ЙЬ" У 1 -с] 0 г"+Аси> X 6 | г" с"' Л 1м ) е-* ¿т

(7), где 5- отношение расходов через верхний и нижний сливы,

\1 5

1 -Ы

А = 2,5-с1-е[о2\

г/.

' радиус циклона,

_ тан

(О- угловая скорость вращения потока внутри гидроциклона 03 ~ ^^ , итт -

¡2Ар

тангенциальная скорость потока ита„ ~ .1 , - падение давления в

гидроциклоне, Б - коэффициент турбулентной диффузии.

Полученная формула проверена путём сравнения функции разделения Т(ф, рассчитанной по полученной методике, с

экспериментальными данными, приведенными в литературе (Герхарт, 2001) (рис. 5). Использованы данные для 25-мм гидроциклона (5=3), работающего под давлением Па с суспензией молотого песка 5,5 мкм; т=1,5; рч=2500 кг/м3) при объемной концентрации с=5%.

Видно, что посчитанные значения хорошо согласуются с экспериментальными даже в области малых частиц, где наблюдается подъём кривой с падением размера частиц - т.н. фиш-хук-эффект (Fish-Hook-Effekt). Этот эффект наблюдался многими экспериментаторами при определённых параметрах

мкм

Рис. 5 Экспериментальные значения функции разделения 25мм-гидроциклона (наименование твёрдой фазы - С?М14 (с1*=5,5; ш=1,5), с=4об.%, 5=3) и кривая построенная по формуле (7)

работы гидроциклона. При этом, при построении аналогичного графика с использованием ранее известных методик расчёта этот эффект никогда не наблюдался.

Второй параграф главы посвящен описанию применения формулы для расчёта скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии при расчете и повышении эффективности осадительного оборудования.

Размеры отстойников рассчитывают на основании скорости осаждения (гидравлической крупности) и требуемой степени очистки, (скорости седиментации). При проектировании отстойника для осаждения конкретного дисперсного состава позволит более точно подобрать размеры отстойника. Отстойник, рассчитанный для конкретной суспензии, будет оптимально подходить для заданного процесса, т.е. будет ни слишком большим, что привело бы к нерациональному использованию основных средств и площади предприятия, ни слишком малым, что могло быть причиной недостаточной эффективности установки.

Кроме улучшения качества выбора параметров отстойника, разработанная теория седиментации позволяет в некоторых случаях значительно интенсифицировать процесс отстаивания. Показано, что скорость частицы конкретного размера может сильно зависеть от концентрации твердой фракции и от наличия частиц других размеров (от фракционного состава) (рис. 3, 4). Скорость частицы размером 1 мкм при нахождении её в разных фракционных составах и при различных концентрациях различается в несколько раз. Т.е., расширяя фракционный состав оседающего взвешенного вещества, либо изменяя его концентрацию имеем возможность ускорить седиментацию частиц, размер которых меньше 2 мкм.

Время отстаивания полидисперсной суспензии рассчитывается по фракции, имеющей минимальную гидравлическую крупность. При этом считалось, что чем меньше размер частицы, тем меньше и гидравлическая крупность. Как показали исследования, в определённых случаях, это не так. Самые малые частицы могут иметь гидравлическую крупность значительно больше, чем частицы большего размера этой же суспензии.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика расчёта скорости седиментации частиц, учитывающая гидродинамическое взаимодействие между частицами, составляющими концентрированную полидисперсную суспензию.

2. Разработана оригинальная методика экспериментального определения скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии.

3. Расчетно-теоретическое и экспериментальное исследования показали, что скорости седиментации частиц, составляющих полидисперсную суспензию, существенно отличаются от скоростей седиментации частиц такого же размера в монодисперсной суспензии.

4. Получены аналитические зависимости для расчета скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии, которые достаточно корректно описывают наблюдаемый в практике эффект ускоренного осаждения мелкодисперсной фракции полидисперсной суспензии.

5. Проведена экспериментальная проверка предложенного метода расчета скорости седиментации частиц.

6. С помощью разработанной методики расчёта скоростей седиментации частиц, составляющих концентрированную полидисперсную суспензию, предложена уточнённая методика расчёта разделяющей способности аппаратов для разделения дисперсных систем, позволяющая решать задачи охраны геоэкологической среды путём очистки почво-грунтов и вод в гидроциклонах и отстойниках.

7. Проведена проверка методики расчета гидроциклона с использованием полученных формул с привлечением экспериментальных данных других авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Килимник Д.Ю., Дик И.Г., Неессе Т., Павлихин Г.П.. Экспериментальное исследование процесса седиментации полидисперсной суспензии: Труды 2-ой Международной научно-практической конференции «Экология речных бессаенов».- Владимир.: ВлГУ, 2002.- С.228-231.

2. Килимник Д.Ю., Павлихин Г.П., Dueck J. О седиментации полидисперсного материала: Труды 6-ой Московской международной телекоммуникационной конференции молодых ученых и студентов Молодежь и Наука.- М.: МИФИ, 2002. (http://molod.mephi.ru/2002/)

3. Дик И.Г., Килимник Д.Ю., Миньков Л.Л., Неессе Т. Измерение скорости седиментации мелкодисперсных частиц в тарельчатой центрифуге//Инженерно-физический журнал.- 2003.- Том. 76, №. 4.- С.7-17.

4. Килимник Д.Ю., Дик И.Г., Пурэвжав Д., Павлихин Г.П. Влияние адгезионных сил на пористость порошковых материалов: Тез. докл. Международной коференции Space-2003.- Москва-Калуга, 2003.- С. 116-117.

5. Дик И.Г., Пурэвжав Д., Килимник Д.Ю. К теории пористости мелкозернистых седиментов//Инженерно-физический журнал.- 2004.- Том. 77, №. 1.-С.77-85.

6. Kilimnik D., Duck J., Neesse T. Experimentelle Untersuchungen zur behinderten Sedimentation polydisperser Systeme: Тез. докл. Sitzung der GVC-Fachausschiisse der VDI-Gesellschaft Verfhrenstechnik und Chemieingeneurwesen.- Baden-Baden, 2004.- C. Ml 1.

7. Duech J., Minkov L., Kilimnik D., Neesse Th. Theoretical and experimental investigation for the settling of a polydisperse suspension. Тез. докл. Fifth International Conference on Multiphase Flow.- Yokohama (Japan), 2004.- C.l-12.

8. Килимник Д.Ю., Дик И.Г., Неессе Т. Павлихин Г.П. Уточнённая методика расчёта разделяющей способности гидроциклонных аппаратов: Труды Пятого международного молодёжного экологического форума стран балтийского региона «Экобалтика-2004».- С.-Пб.: СПбГПУ, 2004.- С. 45-48.

Подписано в печать 5.10.2004, Заказ объём 1 п.л., тираж 100 экз Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана

117705

РНБ Русский фонд

2005-4 14824

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Килимник, Дмитрий Юрьевич

Введение

Глава 1. Состояние вопроса и постановка задач исследований

1.1. Разделяющая способность аппаратов для разделения дисперсных систем

1.2. Осаждение одиночной частицы

1.3. Коллективное осаждение

1.3.1. Седиментация монодисперсной суспензии

1.3.2. Седиментация би- и полидисперсной суспензии

1.4. Аппроксимация табличной функции распределения частиц по размерам с помощью аналитической функции

1.5. Выводы и постановка задач исследований

Глава 2. Теоретическое исследование

2.1. Гидродинамические эффекты, возникающие при седиментации полидисперсной суспензии

2.2. Влияние вытесняемого встречного потока жидкости

2.3. Увлечение малых частиц крупными

2.4. Вывод формулы для расчета скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии

Глава 3; Экспериментальные исследования 65 3.1. Методика экспериментального исследования и экспериментальное оборудование

3.1.1. Методика эксперимента

3.1.2. Методика измерения общей концентрации твёрдой фазы и используемое оборудование

3.1.3. Методика измерения распределения частиц по размерам и используемое оборудование

3.1.4. Методика подготовки экспериментальной полидисперсной суспензии

3.1.5. Порядок проведения отдельного эксперимента и используемое оборудование (лабораторная центрифуга)

3.1.6. Порядок экспериментального исследования

3.2. Погрешности измерений

3.2.1. Систематические погрешности

3.2.2. Статистические погрешности

3.3. Результаты экспериментальных исследований

3.3.1. Исследование скорости седиментации в зависимости от времени с начала эксперимента

3.3.2. Исследование скорости седиментации в зависимости от концентрации твердой фазы

3.3.3. Исследование скорости седиментации в зависимости от фракционного состава твердой фазы

3.3.4. Исследование скорости седиментации в зависимости от физико-химических свойств суспензии

3.3.5. Исследование влияния конструктивных параметров экспериментального оборудования на результаты экспериментов

3.3.6. Выводы

3.4. Анализ результатов экспериментальных исследований 114 3 .4.1: Определение параметров А и J3 114 3.4.2. Экспериментальная проверка полученной зависимости

Глава 4. Примеры использования разработанной аналитической зависимости по определению скоростей седиментации

4.1. Методика расчёта разделяющей способности гидроциклонных аппаратов

4.2. Методика расчёта отстойников 124 Выводы 127 Список принятых обозначений 128 Библиографический список использованной литературы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода расчета скоростей седиментации частиц в полидисперсной суспензии"

Неблагоприятная экологическая обстановка, сложившаяся на данный момент в мире, привлекает внимание учёных всех промышленно развитых стран. Наибольшую обеспокоенность вызывает во всём мире растущее загрязнение почв. Чистота почв напрямую связана с важнейшей проблемой геоэкологии - качеством; пресной воды. Главными причинами загрязнения почв и вод являются рост населения и объёмов производств.

По данным ООН в 1980 г. около 1,3 млрд. человек планеты не были обеспечены водой ни в количественном, ни в качественном отношениях [73, 76, 94]. Состояние 2/3 водных источников по качеству воды не отвечает нормативам. Из-за i применения некачественной воды в 4-5 раз увеличилась заболеваемость людей [94]. Вода используется для охлаждения машин и механизмов, для технологических процессов. Удельные нормы водопотребления на производство 1 т готовой продукции л

4 составляют (м ): чугун - 160-200; сталь - 150; прокат - 10-15; никель»- 4000; синтетический каучук - 2000-3500; бумага - 400-800; пластмассы - 500-1000 [56,102]! Ежегодный объём отведения сточных вод в России составляет около 76318 млн. м , из л них 6366 млн. м недостаточно [72].

Таким образом,- весьма* актуальной задачей является повышение- качества1 и-эффективности очистки сточных вод. Процесс очистки сточных вод является достаточно энергоёмким процессом, реализация которого требует больших капитальных вложений. Поэтому проблема повышения эффективности! процессов очистки сточных вод, снижения текущих и капитальных затрат, снижение отводимых под очистные сооружения площадей является актуальной задачей, стоящей перед промышленными экологами - разработчиками очистных сооружений.

Чистота воды и чистота почвы неразрывно связаны между собой [64, 69, 73, 76]. Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для здоровья человека, так как почвы представляют тройной интерес: как начальное звено пищевых цепей, как интегральный; показатель экологического состояния окружающей среды и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод.

Под загрязнением почв понимают накопление в почве химических веществ антропогенного происхождения в количествах, представляющих опасность для живых организмов: Опасная ситуация создается в случае, когда вредные химические вещества накапливаются в почве в составе подвижных соединений, способных непосредственно усваиваться растениями на месте загрязнения, переходят в состав атмосферы или гидросферы и затем поступают в живые организмы, отравляя их, переносятся водными потоками в s зоны аккумуляции. В результате оказывается как прямое, так и косвенное вредное воздействие на живые организмы (в том числе и на человека). Кроме вторичного негативного воздействие на человека через продукты питания или загрязнения вод и воздуха, возможно и прямое воздействие загрязненных почв на здоровье населения.

Почва - весьма специфический компонент биосферы, поскольку она не только геохимически аккумулирует компоненты загрязнений, но и выступает как природный буфер, контролирующий перенос химических элементов и соединений в атмосферу, гидросферу и живое вещество. Тяжелые металлы и нефтепродукты, поступающие: из различных источников, попадают в конечном итоге на поверхность почвы, и их дальнейшая т судьба- зависит от ее* химических и физических, свойств;-Гранулометрический состав почв оказывает прямое влияние на накопление загрязнений и их освобождение, поэтому почвы тяжелого механического состава характеризуются меньшей потенциальной опасностью поступления тяжелых металлов в растения.

Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы, и загрязнение почв тяжелыми металлами, по-видимому, практически вечно. Металлы, накапливающиеся в почвах, медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии, дефляции. Первый период полуудаления (т.е. сокращение начальной концентрации вдвое) тяжелых металлов сильно варьирует: для меди - от 310 до 1500 лет, для свинца - от 740 до 5900 лет, для цинка - от 70 до 510 лет, для кадмия - от 13 до 1100 лет.

Рис. В.1. Схема размещения участков химического загрязнения в г. Санкт-Петербург: I - локальные; 2 - площадные [107].

В начале 1980-х годов практически во всех крупных городах СССР были начаты работы по обследованию почв. В Санкт-Петербурге работы выполнялись Институтом земной коры СП б. ГУ, Региональным геологическим центром. Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Правительства Санкт-Петрбурга. В ходе работ были обследованы почвы на площади около 700 км , включающя основные жилые районы города и промышленные зоны (рис. В.1). Рассматривая поведение интегрального показателя загрязнения Zc [107] в почвах города были замечены следующие закономерности (рис. В.2):

1. Свыше 60% обследованной территории характеризуется опасным уровнем загрязнения; при этом в историческом центре города и старых промышленных зонах ореол опасного загрязнения охватывает практически всю территорию.

2. Территория с чрезвычайно опасным загрязнением (Zc> 128), которые требуют ре культивационных работ, составляют 5-8% обследованной площади.

90 SO 70 60 Й 50 40 зо

20 10 0

Биогенные Рскрсаиии Селитебные Транспортные Промыишениыг

Типы ландшафты)

Рис. В.2. Суммарное загрязнение почв Санкт-Петербурга [107].

Таким образом, несмотря на спад производства, уровни загрязнения почв крупных городов, таких как Санкт-Петербург, весьма велики. Учитывая, что процесс накопления токсикантов будет продолжаться и далее, крайне актуальной является задача реабилитации загрязнённых территорий (более 200 участков чрезвычайно опасного загрязнения). Кроме того, в процессе выведения из исторического центра производств встаёт задача оценки пригодности этих участков для тех или иных хозяйственных целей и их очистки до требуемых уровней.

Кроме проблемы загрязнения почв в Санкт-Петербурге приходится сталкиваться с проблемой заиливания многочисленных водотоков. С целью решения этой проблемы проводятся мероприятия по увеличению глубин до нормативных, тем самым снижается влияние на водную среду загрязнённых донных отложений (рис. В.З).

За период действия «Программы очистки рек и каналов Санкт-Петербурга на период 1999-2003 г.» на водотоках города изъято, перевезено, и перегружено в отвал для складирования извлеченных донных отложений около 712,9 тыс. м3.

Рис. В.З. Выемка донных отложений на Крюковом канале.

В настоящее время при существующей практике очистки городских территорий загрязнённые почвогрунты изымаются и вывозятся на полигон (в Санкт-Петербурге ГУПП «Красный бор»). Тем самым, загрязнённые грунты пополняют объем опасных отходов полигона, извлекаясь из естественного природного оборота. Выемка и складирование в отвалы загрязнённых почв и донных отложений решает проблему лишь частично. Загрязнение не ликвидируется, а переноситься на другое место. Несмотря на простоту данного решения оно не является дешёвым: складирование одной тонны загрязнённой почвы на полигоне обходиться организации, занимающейся очисткой территории, в сумму от 30 до 150 тыс. рублей (ГУ 1111 «Красный Бор», Санкт-Петербург).

Более разумным решением является не складирование загрязнителей, а их очистка, именно по такому пути идут во всех развитых странах. Опыт решения проблемы очистки почв имеется и в России. В Санкт-Петербурге для очистки загрязнённых нефтепродуктами почвогрунтов с целью их возвращения в естественный природный оборот с 2002 года Комитетом по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической! безопасности Правительства Санкт-Петербурга ведутся, эксперименты по отработке различных методик очистки почвогрунтов. Основой отрабатываемых способов очистки является применение разных методов компостирования. Результаты экспериментов показывают, что при очистке грунтов с содержанием нефтепродуктов менее 10-15% общей массы грунта с применением специально вносимых микроорганизмов, очистку можно выполнить в течение одного вегетативного периода (апрель - ноябрь).

Недостатком; такого' рода; очистки загрязнённых почв является продолжительное время очистки и невысокая начальная загрязнённость почв. При очистке вынутого грунта в мировой практике наиболее широко используется методы механической; очистки.- Загрязнения,- имеющиеся: в: почве, распределяются,- как правило, неравномерно по её компонентам [100,101,89]. Загрязнения обычно концентрируются; в мелкодисперсной i части: из-за её высокой удельной поверхности [51]. При этом сильно-загрязнённые компоненты, подлежащие очистке, отделяют от остального, относительно чистого материала.

При очистке почв ex-situ (т.е. выбранного из земли грунта), методы механической обработки почв выгодно отличаются от других методов (химических, термических) прежде всего низким уровнем затрат. Часто, в зависимости от степени и вида; загрязнения почвы, уже отдельные механические операции могут привести к достижению цели - доведению уровня загрязнений ниже допустимых нормативами (рис. В.4). Кроме того, механическая обработка почвы может являться предварительной ступенью перед применением биологических, химических или термических методов [89]. Целью механической обработки в таком случае является уменьшение объёма почвы, подлежащей дальнейшей переработке.

Почва, загрязнённая органическими и неорганическими токсикантами

Очищенная с помощью механической очистки почва

Рис. В,4. Загрязнённая и очищенная с помощью механических методов почва.

С целью механической очистки загрязнённых почв и сточных вод используют сложные технические сооружения, состоящие из большого числа аппаратов, работа которых основана на большом числе физических процессов (рис. В.5). Загрязненная почва предварительно смешивается с водой с образованием полидисперсной суспензии. В ходе процесса очистки из суспензии выделяется мелкодисперсная фракция, в которой, как показано выше, концентрируется основная часть загрязнений. Для очистки почвы применяют низкопроизводительные и материалоёмкис отстойные аппараты, занимающие значительные площади. Интенсификация процессов разделения таких смесей достигается заменой гравитационного отстаивания осаждением в центробежном поле.

Рис. В.5. План-схема установки для механической очистки почвы фирмы OECOTEC-AFU GmbH: 1-загрузка загрязнённой почвы. 2-гомогенизатор, 3-отвод воздуха, 4-камера очистки высокого давления. 5-мсльница аттретирования, 6-камера ультразвуковой обработки, 7-батерея гидроциклонов, 8-шнек обезвоживания. 9-камера каскадной промывки, 10-отвод материала 50-8 мм, П-отвод материала 80,025мм, 12-отвод частиц гумуса, 13-отвод очищенного материала, 14-накопительная ёмкость для воды, 15-отвод шлама.

Среди оборудования, принцип действия которого основан на использовании сил центробежного поля, широкое распространение в процессах осветления, сгущения и классификации получили гидроциклоны различных конструкций. Кроме того гидроциклоны обладают способностью разделять частицы различных размеров, что и предопределяет целесообразность их применения в процессах очистки почвы.

Эти аппараты являются современным, высокоэффективным оборудованием многоцелевого назначения, обладающим существенными преимуществами по сравнению с другими типами оборудования, реализующими принцы центробежного эффекта. Они просты и дешевы в изготовлении, надёжны и удобны (ввиду отсутствия вращающихся деталей; и узлов) в эксплуатации, обладают высокой производительностью, компактны, позволяют сравнительно легко автоматизировать процессы разделения [9,10,31].

Применение напорных гидроциклонов, на установках по очистке почв, а также на локальных сооружениях очистки производственных сточных вод обеспечивает возможность создания компактных, экономичных и эффективных установок. При этом площадь, занимаемая гидроциклонами, при равной эффективности сепарации в 20-50 раз меньше площади, занимаемой отстойниками, а капитальные затраты на строительство отстойников в 5-10 раз превосходят суммарные затраты на монтаж гидроциклонов [31].

Таким образом, разработка теоретических основ расчёта и конструирование высокоэффективных гидроциклонных устройств разнообразного назначения позволяет наряду с увеличением единичной мощности установок и снижением потерь дискретного компонента значительно интенсифицировать процесс сепарации и очистки веществ при оптимальных энергозатратах и минимальной материалоёмкости [59].

К сожалению, до сих пор отсутствует единая терминология, единый унифицированный ряд типоразмеров гидроциклонного оборудования, а так же общие научно обоснованные методы расчёта основных- технологических показателей-характеристик аппаратов гидроциклонного типа [59]. Несмотря на это, необходимо располагать достоверной информацией о величинах уноса дискретной фазы в продуктах разделения гидроциклона и соотношением выходящих из аппарата потоков. Для рационального использования гидроциклонов в различных производственных процессах нужно иметь надёжные расчётные методы, позволяющие ещё на стадии проектирования с достаточной; точностью прогнозировать основные показатели разделения. Причём достоверность расчётных параметров зачастую определяет перспективность применения того или иного аппарата в конкретных технологических процессах.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Килимник, Дмитрий Юрьевич

127 Выводы

1. Разработана методика расчёта скорости седиментации частиц, учитывающая гидродинамическое взаимодействие между частицами, составляющими концентрированную полидисперсную суспензию.

2. Разработана методика экспериментального определения скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии.

3. Расчётно-теоретическое и экспериментальное исследования показали, что скорости седиментации частиц, составляющих полидисперсную суспензию, существенно отличаются от скоростей седиментации частиц такого же размера в монодисперсной суспензии.

4. Получены аналитические зависимости для расчета скорости седиментации частиц полидисперсной суспензии, которые достаточно корректно описывают наблюдаемый в практике эффект ускоренного осаждения мелкодисперсной фракции полидисперсной суспензии.

5. Проведена экспериментальная проверка предложенного метода расчета скорости седиментации частиц.

6. С помощью разработанной методики расчёта скоростей седиментации частиц, составляющих концентрированную полидисперсную суспензию, предложена уточнённая методика расчёта разделяющей способности аппаратов для разделения дисперсных систем.

7. Проведена проверка методики расчета гидроциклона с использованием полученных формул с привлечением экспериментальных данных других авторов.

4' Список принятых обозначений

А параметр увлечения с полная объемная концентрация частиц твёрдой фазы об.% скр объемная концентрация крупных частиц в бидисперсной суспензии об.%

С/ объемная концентрация частиц i-ой фракции об.%

Cj объемная концентрация частиц j-ой фракции об.%

Со начальная полная объемная концентрация частиц твёрдой фазы об.%

Со коэффициент сопротивления

D коэффициент турбулентной диффузии м2/с d диаметр частицы м d{ диаметр частиц i-ой фракции м dj диаметр частиц j-ой фракции м d* параметр функции RRSB м g гравитационное ускорение м/с2

Fa сила Архимеда Н

Fc сила сопротивления Н

FM массовая сила Н частота кГц h высота центрифуги м ho высота уровня суспензии в воронке м расстояние между центрами частиц м т параметр функции RRSB

Шсусп масса суспензии кг

Antj объёмная доля частиц i-ой фракции % п количество измерений

Пц скорость вращения центрифуги об/мин пм скорость вращения мешалки об/мин

Р мощность Вт р динамическое давление Па

Ро вероятность

Ар падение давления в гидроциклоне Па

Q расход м3/с

Q(d), Q(r) суммарные функции распределения частиц по размерам % q(d) плотность распределения частиц по размерам % г радиус частицы м

R радиус ячейки м

Renew радиус центрифуги м

RK радиус колонны м

Rj радиус условного шара для взятого объёма пробы м

ReH внутренний радиус капилляра м

Rnp расстояние от центра центрифуги до места взятия пробы м

RfPp расстояние от центра центрифуги до границы фронта седиментации м ш Rj, радиус циклона м

S площадь поперечного сечения колонны м2

St стандартное отклонение

T(d) функция разделения t время с tk момент времени взятия пробы с tp время релаксации с t(p0,n) коэффициент Стъюдента

At время, затраченное на взятие пробы с

U скорость седиментации м/с

UKp скорость седиментации малых частиц в бидисперсной суспензии м/с

Uмал скорость седиментации крупных частиц в бидисперсной суспензии м/с имасс скорость седиментации частиц относительно жидкости м/с

• UMOHO скорость седиментации частиц в монодисперсной суспензии м/с

Ucm скорость оседания одиночной частицы м/с

UyCK скорость оседания частиц, учитывающая только эффект увлечения м/с

Ut скорость частицы i-ой фракции м/с

Uj скорость частицы j-ой фракции м/с

Uг нормальная составляющая скорости седиментации м/с

Uv тангенсальная составляющая скорости седиментации м/с иж скорость жидкости м/с и„р скорость движения пробы в капилляре м/с

Ujnau тангенциальная скорость потока в гидроциклоне м/с

V объем м

Vj объем пробы взятой через один капилляр м

Ve производительность гидроциклона по верхнему (осветлённому) м продукту

V„ производительность гидроциклона по нижнему (сгущённому) м продукту

Vcyc объем суспензии м

Vye часть объёма ячейки м

Уяч объём ячейки м а угол раствора воронки р безразмерный параметр ц динамическая вязкость жидкости Па-с jjeycn динамическая вязкость суспензии Па-с рж плотность жидкости кг/м

Рсусп плотность суспензии кг/м рч плотность частиц дисперсной фазы кг/м

Ар разница плотностей частиц дисперсной фазы и жидкости кг/м3 со угловая скорость вращения центрифуги, с"1 угловая скорость вращения потока внутри гидроциклона с"1 величина ошибки коэффициет несферичности (Шератор «набла» оператор Лапласа сферический угол

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Килимник, Дмитрий Юрьевич, Санкт-Петербург

1. Stokes G.G. Velocity of a Sphere falling trough a viscous liquid/ZMathematical and Phisical Papers Cambridge.- 1901- Том IEL-C.60-72.

2. Загустин А.И. Зависимости скорости осаждения пульпы от концентрации.- М.: Механобр.-1931.

3. Лященко П.В. Гравитационные методы обогащения.- M.-JL: Гостоптехиздат, 1940.- 496с.

4. Hawksley P.G.W. The effect of concentration on the settling of suspensions and flow through porous media. Some aspects of fluid flow.- London: Edward Amold& Co., 1951.- 135c.

5. Kynch, G.J. A theory of sedimentation/zTransactions of the Faraday society.- 1952.- Том 48, с. 166-177

6. Richardson, J.F., Zaki W.N. Sedimentation and Fluidization/ZTrans. Inst. Chem. Eng.-1954 № 32.-С.35-53.

7. Скирдов H.B., Пономарёв В.Г. Гидроциклоиы для выделения окалины из сточных вод прокатных производств//Водоснабжение и санитарная техника,- 1966.- №5.

8. Шестов Р.Н. Гидроциклоны.- J1.: Машиностроение, 1964.- 80 с.

9. Акопов М.Г. Основы обогащения углей в гидроциклонах.- М.: Недра, 1967.- 178 с.

10. Ю.Мустафаев A.M., Гутман Б.М. Теория и расчёт гидроциклонов.- Баку.: Маариф,1969.-172с.1 l.MolerusО., Hoffmann Н. Darstellung von Windsichtertrennkurven durch ein stochastisches Modell//Chemie-Ing.-Techn.- 1969.-Том 41-C.340-344

11. Kaskas A. Schwarmgeschwindigkeit in Mehrkomsuspensionen am Beispiel der Sedimentation: Дис. канд. техн. наук.-Берлин 1970,-120с.

12. Brauer Н. Grundlagen der Einphasen- und Mehrphasenstromungen.- Aarau und Frankfurt am Main.: Verlag Sauerlander, 1971.-955c.

13. Бочков А.Д. Сгущение разбавленных суспензий в гидроциклонах//Тр. ГПИ. Химия и хим. Технология.- 1972.-Вып. 1.-С. 158-159.

14. Кутепов А.М., Терновский И.Г. Исследования осветления суспензий гидроциклонами малого размера// ТОХТ.-1972- Том VI.-№3.-C.440-448.

15. Barfod N. Concentration Dependence of Sedimentation Rate of Particles in Dilute Suspensions/ZPowder Technology.- 1972.-№ 6-C.39-43.

16. Фоминых A.M. Теоретическое определение диаметра граничного зерна гидроциклонов//Изв. вузов. Строительство и архитектура 1973.- № 2-С. 110-113.

17. Непомнящий Е.А, Гуревич С.Г. К расчету процесса гидроклассификации в центробежном поле//Изв. вузов. Горн, журн.- 1974,-Л14.-С. 164-169.

18. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.- М.: Химия, 1973.-750с.

19. Вгаиег Н., Thiele Н. Bewegung von partikelschwarmen//Chemie Ingeneur Technik.-1973.-№ 13-C.909-912.

20. Ney P. Zeta-Potentiale und Flotierbarkeit von Mineralen.- Wien, New York.: Springer-Verlag, 1973 -214c.

21. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя/Пер. с нем.-М.: Наука, 1974.-712 с.

22. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М- Теоретическая физика. В 10 т. Т. VI. Гидродинамика.-М.: Наука, 1976.-736 с.

23. Ливенцов В.ММозольков А.Е. К вопросу о поведении полидисперсного облака частиц в потоке газа с низким числом Рейнольдса//ИФЖ.-1976.-'Гом 30; № 2-С.235-239.

24. Скирдов Н.В., Пономарёв В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах.- М.: Стройиздат, 1975.- 176с.

25. Хаппель Дж;, Бреннер Г. Гидродинамика npvi малых числах рейнольдса.— М.: Мир, 1976-545с.

26. Броунштейн Б.И., Фишбейн Г. А. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах.- Л.: Химия, 1977.- 280 с.

27. Буевич Ю. А, Щелкова И.Н. Реологические свойства однородных мелокодисперсных суспензий. Стационарные течения.//ИФЖ.-1977.-Том 33.- №5.-С.872-879.

28. Головин A.M., Чижов В.Е. К расчету скорости осаждения однородной суспензии//ПММ.-1978-Том 42.-С. 105-113.

29. Калиткин Н.Н. Численные методы.- М.: Наука, 1978.-512с.

30. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках.- М.: Недра, 1978.-232с.

31. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод.- М.: Стройиздат, 1979.-335с.

32. Neesse Th. Modellierung der turbulenten Querstromhydroklassiemng: Дисс. Канд. техн. наук.-Фрайберг, 1978.-105с.

33. Протодьяконов И.О., Марцулевич Н.А., Марков А.В. Явления переноса в процессах химической технологии,- JL: Химия, 1981.- 264с.

34. Слободов Е.Б. Чепура И.В. К вопросу о ячеечной модели двухфазных сред//ТОХТ.-1982,- Том XVI.- №3.-С.331-335.

35. Batchelor G. К. Sedimentaqtion in a dilute polydisperse system of interacting spheres. Part 1. Genegal theorie//Journal of Fluid МесЬ.-1982.-Том 119.-C.245-268.

36. Batchelor G. K., Wen C.-S. Sedimentaqtion in a dilute polydisperse system of interacting spheres. Part 2. Numerical results//Journal ofFIuidMech.-1982.-ToM 124.-C.495-528.

37. Ендлер Б.С. Осаждение бидисперсной суспензии//ИФЖ.-1983.-Том 44; №4.-C.601-607.

38. Косой Г.М., Сапешко В.В. Массоперенос твёрдой фазы закрученным турбулентным потоком и расчёт фракционного извлечения узких классов крупности в гидроциклоне//ТОХТ.-1983.- Том XVTL- №5.-С.637-640.

39. Finch J.A. Modelling a Fish-Hook in Hydrocyclone Selectivity Curves/ZPowder Technology.-1983.-№ 36.-C. 127-129.

40. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений Л.: Энергоатомиздат. Ленинград, отд-ние, 1985.-248с.

41. Patwardhan V.S., Chi Tien Sedimentation and Liquid Fluidization of Solid Particles of Different Sizes and Densities//Chemical Engineering Science.-1985-Том 40.- № 7.-C.1051-1060.

42. Batchelor G.K., Rensburg J. Strukture Formation in Bidisperse Sedimentation//Journal of Fluid Mech.-1986.-ToM 166.-C.379-407.

43. Bhatty J. Clusters Fonnation during Sedimentation of Dilute Suspensions//Separation Science and Technology.-1986.-№ 21 (9).-C.953-967.

44. Neesse Th., Dallmann W., Espig D. Einfluss der Turbulenz auf das Trennergebnis von Hydrozyklonen bei hohen Aufgabefeststo£fgehalten//Au£bereitungs Technik.- 1986.-№9.-C.6-14

45. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1.-М.: Наука, 1987.-464с.

46. Davis R.H., BirdselJ К Н. Hindered Settling of Semidilute Monodisperse and Polydisperse Suspensions//AIChE JournaI.-1988.-ToM 34.-№l.-C.123-129.

47. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии — М.: Химия, 1989.-352с.

48. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Овчаренко Ф.Д. и др. Вода в дисперсных системах. М.: Химия, 1989.288 с.

49. Родионов А.И. Клушин В.Н. Торочешииков Н.С. Техника защиты окружающей среды: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1989. 512с.5 l.NeeBe Th. NaBmechanische Aufbereitung kontaminierter B6den//Aufbereitungstechnik.-1990.-№10.-c. 563-569.

50. Schubert H, Heidenreich E., Liepe F., Neesse T. Mechanische Verfahrenstechnik.-Leipzig.: Deutscher Verlag fur GrundstofTindustrie, 1990.-407c.

51. Svarovsky L. Solid-Liquid Separation.-London.: Butterworths, 1990.-716c.

52. Келбалиев Г.И., Рзаев А.Г., Гусейнов А.Ф., Касымов А.А. Осаждение частиц из концентрированного дисперсного потока//ИФЖ.-1991 -Том 61№ 3.-С.365-368.

53. Neesse Th., Schubert Н., Graichen К. Praktische und theoretische Aspekte der Dichtstromklassierung//Aufbereitungs Technik.- 1991- Том 32 №9.-C.459-472.

54. Охрана окружающей среды / C.B. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др.; Под. ред. С.В. Белова,- М.: Высшая школа, 1991.

55. Al-Naafa M.A., Sami Selim M. Sedimentation of Monodisperse and Bidisperse Hard-Sphere Colloidal Suspensions//AIChE Journal.- 1992.- Том 38-№ 10.-C.1618-1629.

56. Экология для гидротехников: Учеб. пособие/ Федоров М.П., Шилин М.Б., Ролле Н.Н.-СП6., 1992. -80 с.

57. Терновский И.Г., Кутепов А.М. Гидроциклонированне.- М.: Наука, 1994.- 350 с.

58. Справочник по очистке природных и сточных вод /Пааль Л Л., Кард Я.Я., Мельдер Х.Я. и др. М.: Высшая школа, 1994.336 с.

59. StieB М. Mechanische Verfahrenstechnik.- Berlin.: Springer-Verlag, 1994.-369c.

60. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии.- Москва.: Химия, 1995.-600с.

61. KerkhoffTh., Duck J., Neesse Th. Feinskomadscheidung in HydroziklonZ/Aufbereitungs Technik.- 1996.- Том 37.-C.413-421.

62. Петров K.M. Геоэкология.-СПб.: Изд-во Санкт-Петербург, ун-та, 1994.216 с.

63. Наумов В.А. Динамика твердой частицы во вращающейся жндкости//ТОХТ.-1997.- Том 31 .-№6.-С.569-573.

64. Bickert G. Sedimentation feinster suspendierter Partikeln im Zentrifugalfeld: Дисс. Канд. техн. наук.-Karlsruhe, 1997.-115с.

65. Doheim М. A., Abu-Ali М.Н. Investigation and modelling of sedimentation of mixed particles/ZPowder Technology.- 1997.-№ 91.-C.43-47.

66. Nian-Sheng Cheng Effect of Concentration on Settling Velocity of Sediment Particles//Journal of Hydraulic Engineering.- 1997.-Август.-С.728-731.

67. Петров K.M. Общая экология: взаимодействие общества и природы,- СПб.: Изд-во Химия, 1997. 430 с.

68. Мартынов С.И. Гидрологическое взаимодействие частиц/УМЖГ.- 1998.-№ 2.-С.113-119.

69. Smith T.N. A model of settling velocity//Chemical Engineering Science.- 1998.- Том 53 .-J&2.-C.315-323.

70. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В. Белова,- М.: Высш. шк., 1999.-448с.

71. Голубев Г.Н. Геоэкология.- М.: ГЕОС, 1999:74 . Felice R. The sedimentation velocity of dilute suspensions of nearly monosized spheres// International Journal of multiphase flow.-1999.-№ 2.-C.559-574.

72. Gerhart Ch., Duck J., NeeBe Th. Grundlagenuntersuchungen zur behinderten Sedimentation polydisperser Suspensionen bei der Hydrostromklassierung. Teil I: Untersuchungen in einer Laborzentrifiige//Aufbercitungs Technik.- 1999 Том 40 - № 7.-C.328-334.

73. Природопользование / Под ред. Э.А. Арустамова Смоленск: Изд-во СГУ, 1999.

74. Burger R. et all Central difference solutions of the kinematic model og settling of polydisperse suspensions and three-dimensional particle-scale simulations//Journal of Engineering Math.-2001> Том 41.-С. 167-187.

75. Ettmayr A., Bickert, G., Stahl W. Zur Konzentrationsabhangigkeit des Sedimentationsvorgangs von Feinstpartikelsuspensionen in Zentrifugen/ZFiltrieren und Separieren.-2001.-№2.-C.58-65;

76. Дик И.Г., Неессе, Т., Брейтер, Р. Очистка почв: состояние и перспективы: Тез. докл. Конф. Экология речных бассейнов.- Владимир.: ВлГУ.- 2002.

77. Квеско Н.Г. Закономерности процесса слоевой седиментации частиц в жидкой среде приминительно к практической гранулометрии: Авгореф. дис. докт. техн. наук,- Томск, 2002,- 39 с.

78. Килимник Д.Ю., Дик И.Г., Неессе Т., Павлихин Г.П. Экспериментальное исследование процесса седиментции полидисперсной суспензии: Тез. докл; Конф. Экология речных бассейнов,- Владимир.: ВлГУ,- 2002.

79. Саламатин А.Н. Математическая модель сепарации полидисперсной суспензии/ЯОХТ-2002- Том 36.-№ 5.-С.481-484.

80. Дёмина Т.А. Экология, природопользование, охрана окружающей среды.-М.: Издво Аспект Пресс, 2000. 142 с.

81. Burger R. at all Model equations and instability regions for the sedimentation of polydisperse suspensions of spheres//Z. angew. Math. Mech.-2002.-№ 00.-C.1-27.

82. Falk V., D'Ortona U. A polydisperse sedimentation and polydisperse packing model// Powder Technology.-2002.-jNb 128.-C.229-235.

83. Ripperger S. Untersuchungen der Sedimentation von nanoskaligen Partikeln im Zentrifugalfeld//Filtrieren und Separieren.-2002.-№ 5.-C.230-236.

84. Kilimnik D., Dueck J., Neesse Т., Pavlikhin G. Experimental investigation of sedimentation process in a polydisperse suspension/ZEcology of river's basins. The second international scientific conference: Wladimir. September 2002.

85. Дик И. Г. Кривые распределения загрязнений в почве//Вестник Томского государственного педагогического университета.- 2003.- Выпуск 4 (36).- Серия: Естественные и точные науки.- с.71-76.

86. Инженерная защита поверхностных вод от промышленных стоков: Учеб. пособие/Д А. Кривошеин, П.П. Кукин, В.Л. Лапин и др.- М.: Высшая школа, 2003 -344 с:

87. Dueck J;, NeeBe Th. Zum Verlauf der Trennkurve des Hydrozyklons im Feinstkornbereich//Aufbereitungs Technik.-2003.-ToM 44 №7.-C. 17-25.

88. Dueck, J., NeeBe, Th. Numerische Berechnung von Schirm- und Strangaustrag eines Hydrozikions// Autbercitungs Technik.- 2003 Том 44.- № 8-C.12-21.

89. Дик И.Г., Пуревжав Д., Килимник Д.Ю. К теории пористости мелкозернистыхседиментов//ИФЖ.-2004.- Том 77.- №1с.77-85.

90. Dueck J., Minkov L., Kilimnik D., Nee Be Th. Theoretical and experimentalri*investigation for the settling of a polydisperse suspension: Тез. докл. 5 International Conference on Multiphase flow.- Yokohama.: Japan, 2004.

91. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге в 2003 году/ Под редакцией Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина.- СПб., 2004,- 436с.

92. СниП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Введ. 12.01.85.

93. А.С.342837 СССР, Кл. C02F1/52. Способ осветления сточных вод / В.М.Шапченко и др.-№1493811/23-26; заявл.28.11.70; Опубл.18.07.72; Приоритет 22.06.72.

94. А.С.729140 СССР, Кл. C02F1 /52. Способ осветления сточных вод / АЛ.Данчина и др.-№2611362/29-26; заявл.04.05.78; 0публ.25.04.80; Приоритет 25.04.80.