Гравiтацiйна очистка рiдин

Очистка рiдин у гравiтацiйному полi вiдбувається пiд дiєю сили тяжіння. При усталеному русі на сферичну частинку дiють такі сили:

сила тяжіння:

F _g = mg = p d ³ r _ч / 6,

де d - дiаметр сферичної частинки; r _ч- густина матерiалу частинки;

виштовхувальна сила (Архімедова сила):

F_a = pd³ r _р / 6,

де r _р- густина рiдини;

та сила опору руху- F _с.

Сила опору руху частинок у рiдкому середовищi залежить вiд числа Рейнольдса. Для частинок мiкронних розмiрiв при порiвняно невеликих швидкостях осадження в рiдких середовищах у бiльшостi випадкiв Rе <1 i тому для визначення сили опору можна використовувати форму­лу Стокса:

F _c = 3pm dv,

де m - коефiцiєнт динамiчної в'язкостi; v - швидкiсть осадження частинок.

Після зрівняння вказаних сили можна визначити усталену швидкiсть осадження частинок:

d² (r_ч-r_р )

v = -------- (7.3)

18 m

З рiвняння (7.3) можна легко визначити час, необхiдний для осадження частинки забруднення на задану глибину:

h 18 m h

t = --- = --------.

v d² (r_ч-r_р )

Як показали вимiри, фактична швидкiсть осадження менше розра­хункової. Цю обставину можна пояснити, по-перше: наявнiстю конвек­тивних потокiв в очищуванiй рiдинi, по-друге - вiдзнакою форми частинок вiд кулькоподібної.

Найбiльш поширеним гравiтацiйним очищувачем є резервуар для зберігання рiдин. Проте частинки розмiром менше 10 мкм у ньому практично не осаджу­ються. Цьому заважають iнтенсивнi конвективнi потоки, спричиненi рiз­ницею температури рiдини в рiзноманiтних мiсцях резервуара. Кращих результатів гравiтацiйної очистки можна досягти в пiдземних резервуа­рах, оскільки на глибинi бiльше 0,6 м температура нафтопродукту є практично постiйною.

Резервуари (або iншi ємностi) відносяться до статичних гравiтацiйних очищувачiв перiодичної дiї.

Набагато бiльш ефективнi, iз погляду продуктивностi, динамiчнi очищувачi (рис. 7.14 б). Вони вигiдно вiдрiзняються тим, що в них процес очистки i видачi очищуваної рiдини вiдбувається без­перервно. За таким типом збудована бiльшiсть нафтоуловлювачів на складах ПММ аеропортiв.

Рис. 7.14. Схеми рiзноманiтних гравiтацiйних очищувачiв: а) ста-тич­ний очищувач; б) динамiчний прямоточний очищувач; в) резервуар (статичний вiдстiйник) iз верхнiм пристроєм вiдбору очищеної рiдини; г) тонкошаровий гравiтацiйний очищувач iз плескатими тарiлками; д) iз конiчними тарiлками

Аналiз процесу осадження частинок у динамiчному вiдстiйнику дозволяє визначити його розмiри для заданого прокачування. Якщо швидкiсть осадження частинок (рис. 7.14, б) позначити через v, а швид­кiсть прямування рiдини v _п, то

h l

-- = ---,

v v _п

де h - глибина вiдстiйника; l - його довжина.

Прокачування Q через вiдстiйник визначаються обсягом очищуваної рiдини за одиницю часу:

Q = V/ t,

де V - обсяг вiдстiйника; S - площа поверхнi.

З огляду на те, що h = v t, а Q=V t одержимо Q=Sv, тобто прокачування через вiдстiйник iз потрiбною тонкісттю очистки визначаються швидкiстю осадження частинок v i площею вiдстiйника S.

Це положення суттєво впливає на конструкцiю високовиробничих вiдстiйникiв (очищувачiв). З метою пiдвищення продуктивностi вiдстiйники доцiльно виконувати багатошаровими, для чого їхню внутрiшню порожнину розподiляють на декiлька шарів (рис.7.14, г). Про­качування через такий гравiтацiйний очищувач може бути збiльшене у стiльки разiв, на скiльки шарів розподiлено його внутрiшню порожни­ну. При невеликiй товщинi очищавеного шару їх може бути дуже ба­гато. Такi очищувачi одержали назву тонкошарових або багатошарових гравiтацiйних очищувачiв. Iснують конструкцiї, в яких внутрiшня по­рожнина роздiлена конiчними поверхнями (тарiлками). Це конструк­тивне рiшення дозволяє забезпечити бiльш легке вилучення осадку за рахунок зворотнього потоку рiдини з використанням (або без

нь­ого) вiбрацiї осаджувальних тарiлок [5]. Гравiтацiйнi очищувачi, як правило, використовують для очистки малов'язких рiдин вiд значних частинок. Їх можно використовувати у фiльтрацiї в якостi пристрої, що забезпечують попередню очистку i подовжують термiн служби фiльтрiв тонкої очистки.

На складах ПММ авiапiдприємств ефект гравiтацiйної очистки авiпалива використовують шляхом забезпечення необхiдного часу вiдс­тоювання в резервуарах: чотири години на кожний метр взливу для реактивного палива i одна година - для бензинiв. З метою скоро­чення часу на гравiтацiйну очистку палива витратнi резервуари обладнують плаваючими паливозабирачами. У цьому випадку загальний час вiдстою не зменшується, проте видачу палива можна здійснювати через невеликий час пiсля заповнення резервуара. Розглянемо прик­лад. Вiдповiдно до існуючих норм, для резервуара, заповненого реактивним паливом на висоту H =10 м, час вiдотстою t= L ^. H =4 ^. 10= 40 год. При нижньому забораннi паливо з резервуара можна витрачати тiльки через 40 год. Якщо ж резервуар обладнано верхнiм паливозабирачем, то вже через чотири години шар палива завтовшки в один метр можна вiдкачувати з резервуара. Ще че­рез чотири години – наступний шар товщиною в один метр i т.д.

Спосiб гравiтацiйної очистки простий, загальнодоступний, не ви­магає витрат енергiї на безпосереднiй процес очистки. При сприят­ливих умовах вiн може забезпечити повне вилучення частинок розмiром бiльш 20 мкм i помiтне зниження кiлькостi частинок розмiром 10 - 15 мкм.

Спецiально створенi тонкошаровi очищувачi можуть забезпечувати бiльш високу тонкість очистки порiвняно з очисткою у резервуа­рах i вiдстiйниках. Ще кращої якостi очистки рiдин вiд механiчних домiшок можна досягти, якщо забезпечити зниження впливу таких негативних чинникiв, як вiбрацiя, зниження конвективних потокiв, пульсацiя потоку рiдини в очищувачі i гiдроудари.

Дата добавления: 2015-09-06