Гидродинамика и массопередача кислорода в аэрационных сооружениях

• Автор: Пронин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 199 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

1Л Гидродинамика жидкостных потоков в аэрационных сооружениях.

1.2 Процессы циркуляции и массопереноса в аэрационных сооружениях с трехфазным псевдоожиженным слоем.

.3 Гидродинамика псевдоожиженного слоя конического реактора

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.3 Объекты исследований
2.2 Методики проведения экспериментов.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЦИРКУЛЯЦИИ В АЭРИРУЕМЫХ БАССЕЙНАХ
3.1 Критерии оценки.
3.2 Результаты исследований.
3.2.1 Теоретическое обоснование.
3.2.2 Результаты экспериментов
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПОДДЕРЖАНИЯ ТВЕРДЫХ
ЧАСТИЦ ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ.
4.1 Исследования со сферическими частицами.
4.2 Исследования с цикорием и активным илом
4.2.1 Исследования с цикорием.
4.2.2 Исследования с активным илом
Глава 5. МАССОПЕРЕДАЧА КИСЛОРОДА В АЭРИРУЕМЫХ БАССЕЙНАХ.
ч 5.1 Влияние расхода воздуха
5.2 Влияние высоты столба жидкости
5.3 Влияние размеров бассейна.
5.4 Влияние погружения диффузора
5.5. Экстраполяция результатов исследовании циркуляционных и
массопередаточных процессов.
Глава 6. ГИДРОДИНАМИКА И МАССОПЕРЕДАЧА КИСЛОРОДА В МНОГОФАЗОВОМ РЕАКТОРЕ
6.1 Гидродимамика многофазового реактора
6.1.1 Объект исследования..
6.1.2 Гидродинамические характеристики многофазового
реактора
6.1.3 Перемешивание твердой фазы
6.1.4 Перемешивание жидкой фазы
6.1.5 Исследование механизма смешения в МФ.
6.2 Массопередача кислорода в многофазовом реакторе
6.2.1 Общин коэффициент массопередачи
6.2.2 Критерии, характеризующие эффективность систем аэрации.
6.2.3 Методы определения общего коэффициента массопередачи кислорода в реакторе без активного ила.
6.2.4. Результаты исследований процессов массопередачи
кислорода
6.3. Применение многофазового реактора в системах очистки сточных водЗЗ
6.3.1. Загрузка МР микроносителями.
6.3.2. Кинетика очистки в МР
6.3.3. Экстраполяция результатов испытаний.
Глава 7. ГИДРОДИНАМИКА ПСЕВДООЖИЖЕ ИНОГО СЛОЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ И УСЕЧЕННОКОНИЧЕСКОМ
РЕАКТОРЕ
7.1. Основные характеристики псевдоожиженного слоя.
7.1.1. Цилиндрический реактор
7.1.2. Усеченноконический реактор
7.2. Математические модели процессов псевдоожижения
7.2.1. Потери нагрузки в фиксированном слое.
7.2.2. Потери нагрузки в псевдоожижеином слое.
7.2.3. Минимальное псевдоожижение.
7.2.4. Максимальное псевдоожижение
7.2.5. Определение характеристик слоя твердых частиц, псевдоожиженных в реакторе
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


По современным взглядам в восходящих газожпдкостных потоках трехфазных систем частота образования пузырей слабо зависит от их скорости, как и в двухфазных системах газвода, т. Визуальные наблюдения за образованием газовых пузырей подтвердили, что устойчивые газовые полости или каналы образуются в непосредственной близости от отверстия аэратора. Было найдено 0, что область постоянных частот образования пузырей в жидкостях начитается при числах Рейнольдса для потока в отверстии, превышающих 00. Снижение частоты образования пузырей при уменьшении расширения слоя можно рассматривать как соответствующего возрастания вязкости слоя. Такой вывод качественно согласуется с наблюдающимся увеличением размера пузыря в капельных жидкостях по мере возрастания их вязкости. Однако до настоящего времени существуют трудности научнометодического порядка, препятствующие широкому применению на практике методов расчета и проектирования промышленных установок с псевдоожиженным слое в решении экологических проблем. В ряде работ приведены результаты изучения коалесценции пузырей и их дробления в газожидкостных псевдоожиженных слоях. В работе , , приведены результаты исследования псевдоожитженных систем, где в качестве зернистого материала использовался песок со средним эквивалентным диаметром частиц от 0, до 1, мм и стеклянные шарики. Было замечено, что коалесценция пузырей происходит в нижней части псевдоожиженного слоя, тогда как на расстоянии 0,30,6 м над отверстием она практически отсутствует. Это явление может быть объяснено с помощью теоретической модели движения пузырей в результате относительно высокой вязкости слоя. В работе приведены результаты измерения поверхности раздела газовой и жидкостной фаз в псевдоожиженных слоях твердых частиц размером от 0,3 до 3 мм при абсорбции кислорода сульфитом натрия. Установлено, что поверхность раздела фаз снижается с уменьшением порозности слоя, причем она мало чувствительна к изменению размера частиц. Результаты измерения размеров пузырей и поверхности раздела фаз в случае газожидкостного псевдоожижения твердых частиь диаметром 6 мм приведены в работе . В экспериментах место расположения устройства для ввода газа позволяло создавать достаточно большие пузыри в основании слоя. Было установлено, что по мере удаления от газораспределительной решетки средние размеры пузырей уменьшаются, а поверхность раздела между газом и жидкостью увеличивается. Более интенсивное дробление пузырей наблюдали при повышенной скорости и в слоях с малым расширением. Результаты экспериментальных исследований показали , , , , что частота появления пузырей над поверхностью слоя весьма низкая вблизи начала псевдоожижения заметно возрастает с увеличением расширения слоя. Скорость коалесцснцни пузыря максимальна, если порозность слоя несколько выше, чем в точке начала псевдоожижения. Приведенные результаты хорошо согласуются с полученными ранее результатами для слоев относительно мелких частиц. Большое количество опытов было проведено со слоями, содержащими 2,4 и кг песка. В этом диапазоне навесок материала т. Отсюда можно заключить, что изменение частоты барботажа пузырей происходит на относительно коротком расстоянии от отверстия. Размер и плотность частиц могут заметно влиять на размер газовых пузырен в слое , при этом скорость газового потока в расчете на сечение колонны во всех случаях составляла 0,5 смс. Результаты, полученные при обширном исследовании зависимости диаметра пузыря от размера и плотности твердых частиц, высоты слоя и его порозиости, хорошо согласуются с данными других авторов. Большая скорость коалесценции пузырей в слоях мелких частиц относительно низкой плотности является, вероятно, результатом сравнительно высокой вязкости подобных слоев . Для проверки этого предположения была изучена связь между размером и скоростью подъема пузыря в жидкостном псевдоожиженном слое. Было установлено, что скорость газового пузыря увеличивается с его размером подобно тому, как это происходит в вязких жидкостях, но не так, как в воде. Измерения вязкости псевдоожижснных слоев показали , что р.