কণার আকার বনাম ইনক্লাইন্ড টিউব সেটলার দক্ষতা: CFD সিমুলেশন 80 μm থ্রেশহোল্ড খুঁজে পায়

আপনি জানেন একটি টিউব সেটলার স্থগিত কঠিন পদার্থ অপসারণ করে। কিন্তু আপনি কি জানেন যে এটি আসলে কোন মাপগুলিকে সরিয়ে দেয় - এবং ট্যাঙ্কটি যত ভালভাবে ডিজাইন করা হোক না কেন? আনহুই প্রদেশে একটি বাস্তব 1,000 m³/d কাউন্টার-কারেন্ট ইনক্লিনড টিউব সেটলারের CFD সিমুলেশন ব্যবহার করে, গবেষকরা কণার আচরণের মডেল তৈরি করেছেন30 থেকে 120 μmপ্রকৃত অপারেটিং অবস্থার অধীনে। ফলাফলটি একটি স্পষ্ট প্রান্তিক: 80 μm এর নিচে, কণার আকার অপসারণের জন্য খুব কমই গুরুত্বপূর্ণ। 80 μm এর উপরে, কার্যকারিতা বন্ধ হয়ে যায়। যদি আপনার জমাট বাঁধা সেই থ্রেশহোল্ডের উপরে ফ্লোক তৈরি না করে, তাহলে আপনার ঝোঁক টিউবগুলি আপনি যা অর্থ প্রদান করেছেন তা করছে না।

কেন CFD - এবং কেন এই ট্যাঙ্ক

ঝোঁক টিউব বসতি স্থাপনকারীদের উপর বেশিরভাগ গবেষণায় ফ্লো প্যাটার্ন - ট্যাঙ্কের মাত্রা অপ্টিমাইজ করা, মৃত অঞ্চল হ্রাস করা, বেগ বন্টন মসৃণ করা। বর্জ্য মানের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নটি খুব কমই জিজ্ঞাসা করেছেন:একটি নির্দিষ্ট কণা আকার বিতরণ দেওয়া, আসলে কি সরানো হয়?যেহেতু বিভিন্ন ব্যাসের কণার বিভিন্ন সেটলিং বেগ থাকে, তাই প্রভাবশালী স্থগিত কঠিন পদার্থের কণার আকার বন্টন ট্যাঙ্কটি অর্জন করতে পারে এমন অবক্ষেপন দক্ষতাকে সরাসরি নিয়ন্ত্রণ করে।

এর উত্তর দেওয়ার জন্য, গবেষকরা ব্যবহার করেছেনস্ট্যান্ডার্ড কে-ε টার্বুলেন্স মডেল(প্রবাহ ক্ষেত্রের জন্য) সঙ্গে মিলিতমিশ্রণ মাল্টিফেজ মডেল(কঠিন-তরল দুই-ফেজ আচরণের জন্য) - একটি অপারেটিং টিউব সেটলারের অভ্যন্তরে উত্তাল, কণা-ভারাক্রান্ত প্রবাহকে অনুকরণ করার জন্য একটি সংমিশ্রণ ভাল-উপযুক্ত।

পরীক্ষার কেসটি ছিল একটি বাস্তব কাউন্টার-আনহুই প্রদেশের একটি ওয়াটার ওয়ার্কসে, নিম্নলিখিত নকশা এবং অপারেটিং প্যারামিটারগুলি সহ:

ফলাফল 1: কণাগুলি কোথায় ঘনীভূত হয় - এবং কেন এটি গুরুত্বপূর্ণ

পাঁচটি কণা ব্যাস সিমুলেটেড ছিল:30, 50, 80, 100, এবং 120 μm. প্রতিটির জন্য, বিভিন্ন উচ্চতায় ক্রস-বিভাগে গড় ভলিউম ভগ্নাংশ প্লট করে স্থগিত কঠিন পদার্থের উল্লম্ব বন্টন পরীক্ষা করা হয়েছিল (চিত্র 2)।

ঘনত্ব প্রোফাইল থেকে তিনটি নিদর্শন বেরিয়ে আসে:

1. সমস্ত কণার আকার একই সাধারণ প্রবণতা অনুসরণ করে।ঘনত্বের সামগ্রিক আকৃতি-বনাম-উচ্চতা বক্ররেখা ব্যাস নির্বিশেষে একই রকম। ট্যাঙ্কের পদার্থবিদ্যা - চারটি-জোন গঠন, প্রবাহ পথ, টার্বুলেন্স প্যাটার্ন - একটি সাধারণ ঘনত্ব প্রোফাইল আরোপ করে।

2. টিউব ইনলেটে (~1.5 মিটার উচ্চতা), ঘনত্ব বড় কণার জন্য তীব্রভাবে বেড়ে যায়।এটি হল ট্রানজিশন জোন যেখানে প্রবাহ প্রবাহিত টিউবগুলিতে প্রবেশ করে। অশান্তি এবং মিশ্রণ একটি উচ্চ-ঘনত্বের অঞ্চল তৈরি করে যা কণার সংস্পর্শ এবং ফ্লোকুলেশন - কঠিন-তরল পৃথকীকরণের জন্য একটি ইতিবাচক প্রভাবকে উৎসাহিত করে। এই অঞ্চলে প্রবেশ করা কণাগুলি যত বড়, ঘনত্বের স্পাইক তত বেশি স্পষ্ট।

3. ট্যাঙ্কের নীচে এবং বর্জ্য ক্রস- বিভাগে, কণার আকার ফলাফলকে চালিত করে৷স্লাজ জোনের কাছে, গড় আয়তনের ভগ্নাংশ কণার আকারের সাথে বেড়ে যায় - আরও বড় কণা স্থির হয় এবং যেখানে তাদের উচিত সেখানে জমা হয়। বর্জ্য ক্রস-বিভাগে, গড় আয়তনের ভগ্নাংশহ্রাস পায়কণার আকার বাড়লে - কম বড় কণা বেরিয়ে যায়। পারস্পরিক সম্পর্ক দ্ব্যর্থহীন:বৃহত্তর কণা → আরো বসতি → ক্লিনার বর্জ্য.

ফলাফল 2: 80 μm থ্রেশহোল্ড

অপসারণ দক্ষতা η হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

যেখানে সি_{খাঁড়ি}প্রভাবশালী SS ঘনত্ব (kg/m³) এবং C_{আউটলেট}বর্জ্য SS ঘনত্ব (kg/m³)।

চিত্র 3 প্রদত্ত প্রভাবশালী অবস্থার অধীনে অপসারণের দক্ষতা এবং কণা ব্যাসের মধ্যে সম্পর্ক দেখায় (295 mg/L SS, 1,050 kg/m³ ঘনত্ব, 0.02001 Pa·s সান্দ্রতা)। বক্ররেখা রৈখিক নয় - এর একটি স্বতন্ত্র হাঁটু আছে।

তথ্য দুটি শাসন প্রকাশ করে:

কারণটি হাইড্রোলিক: 80 μm এর নীচের কণাগুলির স্থির গতি যথেষ্ট কম থাকে যে ট্যাঙ্কটি যতই ভালভাবে ডিজাইন করা হোক না কেন টিউবের ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহ তাদের বহন করতে পারে। 80 μm-এর উপরে, নিষ্পত্তির বেগ ঊর্ধ্বমুখী বেগকে একটি প্রশস্ত মার্জিনে ছাড়িয়ে যায় এবং অপসারণ কার্যকর হয়। 80 μm থ্রেশহোল্ড এই ট্যাঙ্কের জ্যামিতি এবং অপারেটিং অবস্থার জন্য নির্দিষ্ট (40 মিমি টিউব ব্যাস, 60 ডিগ্রী প্রবণতা, 0.1 m/s ইনলেট বেগ) - তবে নীতিটি ব্যাপকভাবে প্রযোজ্য:প্রতিটি টিউব সেটলারের একটি সমালোচনামূলক কণার আকার রয়েছে যার নীচে অপসারণ করা খারাপ, এবং সেই আকারটি টিউবের ঊর্ধ্বমুখী বেগ দ্বারা নির্ধারিত হয়.

এটি আপনার উদ্ভিদের জন্য কী বোঝায়

1. জমাট ডোজ একটি লক্ষ্য আছে, এবং এটি 80 μm.জমাট বাঁধা এবং ফ্লোকুলেশন - চার্জ এবং ব্রিজিং কণা - নিরপেক্ষ করে তোলার উদ্দেশ্য হল ফ্লোকগুলিকে গুরুত্বপূর্ণ আকার অতিক্রম করা যেখানে টিউব সেটলার তাদের ক্যাপচার করতে পারে। জার পরীক্ষার নিশ্চিত হওয়া উচিত যে আপনার গঠিত flocs আপনার নির্দিষ্ট ট্যাংক জ্যামিতির জন্য থ্রেশহোল্ড ব্যাস অতিক্রম করেছে।

2. যদি আপনার বর্জ্য নোংরা হয় এবং ফ্লকের আকার থ্রেশহোল্ডের নিচে থাকে, তাহলে টিউবগুলির সমস্যা হয় না - হল ফ্লোকুলেশন স্টেজ৷আরও টিউব যোগ করা বা ঊর্ধ্বমুখী বেগ কমানো সামান্য সাহায্য করবে। কিন্তু আসল সমাধান হল আপস্ট্রিম: বৃহত্তর, ঘন কণা তৈরি করতে আরও ভাল ফ্লোকুলেশন যা বিদ্যমান টিউবগুলি ক্যাপচার করতে পারে।

3. গুরুত্বপূর্ণ আকার ট্যাঙ্ক-নির্দিষ্ট।এই সিমুলেশনটি 0.1 মি/সেকেন্ড ইনলেট বেগ সহ 60 ডিগ্রিতে একটি 40 মিমি টিউবের জন্য 80 μm পাওয়া গেছে। একটি ছোট টিউব ব্যাস, একটি চ্যাপ্টার কোণ, বা একটি নিম্ন ঊর্ধ্বমুখী বেগ থ্রেশহোল্ডকে নিচের দিকে সরিয়ে দেবে - যার অর্থ ছোট কণাগুলি অপসারণযোগ্য হয়ে ওঠে। এই কারণেই টিউব জ্যামিতি এবং হাইড্রোলিক লোডিং শুধুমাত্র ডিজাইনের প্যারামিটার নয়; তারা সরাসরি ন্যূনতম কণার আকার সেট করে যা আপনার সেটলার পরিচালনা করতে পারে।

4. CFD সিমুলেশন একটি ব্যবহারিক ডিজাইন টুল, কোন একাডেমিক ব্যায়াম নয়।এখানে ব্যবহৃত k-ε + মিশ্রণ মডেলের সংমিশ্রণটি যেকোনো ট্যাঙ্কের জ্যামিতি এবং অপারেটিং অবস্থার জন্য, কণার আকার-অপসারণ দক্ষতা বক্ররেখার পূর্বাভাস দিতে পারে। বিল্ডিং বা রিট্রোফিটিং করার আগে, সিমুলেশন এই প্রশ্নের উত্তর দিতে পারে যে অভিজ্ঞতামূলক ডিজাইনের নিয়মগুলি পারে না:এই ট্যাঙ্ক কি আমার কাঁচা জলের কণাগুলি সরিয়ে ফেলবে?