Spas ji bo serdana Nature.com.Hûn guhertoyek gerokek bi piştgirîya CSS-ya sînorkirî bikar tînin.Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê ya di Internet Explorer de neçalak bikin).Wekî din, ji bo ku piştgirîya domdar misoger bike, em malperê bêyî şêwaz û JavaScript nîşan didin.
Tîpa 316Ti (UNS 31635) polayê zengarnegir krom-nîkel austenitic stabîlkirî ya Tîtanium e ku tê de molîbden heye.Ev pêvek berxwedana korozyonê zêde dike, berxwedanê li hember çareseriyên îyonên klorîdê xêz dike û di germahiyên bilind de hêzek zêde peyda dike.Taybetmendî mîna yên celeb 316 ne ji bilî ku 316Ti ji ber lêzêdekirina Tîtanium dikare di germahiyên hestiyarbûna bilind de were bikar anîn.Berxwedana korozyonê bi taybetî li hember asîdên sulfurîk, hîdrochlorîk, acetîk, formîk û tartarîk, sulfatên asîd û klorîdên alkalîn çêtir dibe.
Pêkhatina kîmyewî:
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| ≤ 0,08 | ≤ 1.0 | ≤ 2.0 | ≤ 0.045 | ≤ 0.03 | 16.0 - 18.0 | 10.0 - 14.0 | 2.0 - 3.0 |
Taybetmendî: Kevirandin：
Hêza Tensilê ya Dawîn: 75 KSI hûrdem (515 MPa min)
Hêza hilberandinê: (0,2% guheztin) 30 KSI hûrdem (205 MPa min)
Dirêjbûn: 40% min
Zehmetî: Rb 95 herî zêde
Sliders her slayd sê gotaran nîşan dide.Bişkojkên paş û paşê bikar bînin da ku di nav slaytan de bigerin, an jî bişkokên kontrolkerê slideyê yên li dawiyê bikar bînin da ku di her slaytê de bigerin.
Di vê lêkolînê de, hîdrodînamîka flokulasyonê ji hêla vekolîna ezmûnî û hejmarî ya qada leza herikîna turbulentî ve di flokulatorek pêlavê ya laboratîfê de tê nirxandin.Herikîna turbulent a ku berhevkirina parçikan an perçebûna flocê pêşve dike tevlihev e û di vê gotarê de bi karanîna du modelên turbulansê, ango SST k-ω û IDDES, tête hesibandin û berhev kirin.Encam destnîşan dikin ku IDDES li ser SST k-ω çêtirbûnek pir piçûk peyda dike, ku ji bo rastkirina herikîna di hundurê flocculatorek paddle de bes e.Pîvana guncan ji bo vekolîna lihevhatina encamên PIV û CFD, û berhevkirina encamên modela turbulansê ya CFD-ê tê bikar anîn.Lêkolîn di heman demê de balê dikişîne ser pîvandina faktora şûştinê k, ku di leza kêm 3 û 4 rpm de 0,18 e li gorî nirxa gelemperî ya 0,25.Kêmkirina k ji 0,25 ber 0,18, hêza ku digihîje şilekê bi qasî 27-30% zêde dike û pileya lezê (G) bi qasî 14% zêde dike.Ev tê vê wateyê ku ji ya ku tê xwestin bêtir ajîtasyon tê peyda kirin, ji ber vê yekê kêmtir enerjî tê xerc kirin û ji ber vê yekê xerckirina enerjiyê di yekîneya flokulasyonê ya santrala paqijkirina ava vexwarinê de kêmtir dibe.
Di paqijkirina avê de, lêzêdekirina koagulantan perçeyên piçûk ên koloidal û nepaqijiyan bêîstîkrar dike, ku dûv re di qonaxa flokulasyonê de flokulasyonê çêdikin.Pelên kombûnên fraktal ên girseyê bi hûrgulî têne girêdan, ku dûv re bi rûniştinê têne rakirin.Taybetmendiyên perçeyê û şertên tevlihevkirina şilavê karbidestiya pêvajoya flokulasyon û dermankirinê diyar dikin.Flokulasyon ji bo hejandina cildên mezin ên avê ji bo demek nêzik kurt û gelek enerjiyê hewce dike.
Di dema flokulasyonê de, hîdrodînamîka tevahiya pergalê û kîmya hevberdana koagulant-parçeyan rêjeya ku tê de dabeşkirina mezinahiya parçikê ya rawestayî pêk tê diyar dike2.Dema pirtik li hev dikevin, li hev dikevin3.Oyegbile, Ay4 ragihand ku pevçûn bi mekanîzmayên veguheztina flokulasyonê ya belavbûna Brownian, rijandina şilavê û rûniştina cihêreng ve girêdayî ye.Dema ku pel li hev dikevin, ew mezin dibin û digihîjin sînorek mezinahiyê, ku dibe sedema şikestinê, ji ber ku felq nikarin li hember hêza hîdrodînamîk bisekinin5.Hin ji van pelikên şikestî ji nû ve li yên piçûktir an heman mezinahiyê têne hev kirin6.Lêbelê, pelikên xurt dikarin li dijî vê hêzê bisekinin û mezinahiya xwe biparêzin û heta mezin bibin7.Yukselen û Gregory8 li ser lêkolînên têkildarî tunekirina fêkiyan û şiyana wan a nûjenkirinê rapor kirin, û destnîşan kirin ku bêveger sînordar e.Bridgeman, Jefferson9 CFD bikar anî da ku bandora herêmî ya herikîna navîn û turbulansê li ser damezrandina floc û perçebûnê bi navgîniya leza leza herêmî texmîn bike.Di tankên ku bi pêlên rotorê ve hatine çêkirin de, pêdivî ye ku meriv leza ku berhevok bi keriyên din re diqelibe biguhezîne dema ku ew di qonaxa koagulasyonê de têra xwe bêîstîkrar dibin.Bi karanîna CFD û leza zivirîna kêm a li dora 15 rpm, Vadasarukkai û Gagnon11 karîbûn nirxa G-ya ji bo flokulasyona pêlên konîkî bi dest bixin, bi vî rengî xerckirina hêzê ji bo ajîtasyonê kêm bikin.Lêbelê, xebitandina bi nirxên G-ya bilindtir dibe ku bibe sedema flokulasyonê.Wan bandora leza tevlihevkirinê li ser destnîşankirina gradienta leza navîn a flocculatorek pîlot a pîlot lêkolîn kirin.Ew bi leza ji 5 rpm zêdetir dizivirin.
Korpijärvi, Ahlstedt12 çar modelên turbulansê yên cihêreng bikar anîn da ku qada herikînê ya li ser bendek ceribandina tankê lêkolîn bike.Wan qada herikînê bi anemometerek lazer Doppler û PIV pîva û encamên hesabkirî bi encamên pîvandî re dan ber hev.de Oliveira û Donadel13 rêbazek alternatîf ji bo texmînkirina gradientên lezê ji taybetmendiyên hîdrodînamîkî bi karanîna CFD pêşniyar kirine.Rêbaza pêşniyarkirî li ser şeş yekîneyên flokulasyonê li ser bingeha geometriya helîkal hate ceribandin.bandora dema ragirtinê ya li ser flocculants nirxand û modelek flokulasyonê pêşniyar kir ku dikare wekî amûrek ji bo piştgirîkirina sêwirana hucreya maqûl bi demên ragirtinê yên kêm re were bikar anîn14.Zhan, You15 modelek CFD û hevsengiya nifûsê ya hevgirtî pêşniyar kir da ku taybetmendiyên herikînê û tevgera flocê di flokulasyona tevahî pîvanê de simul bike.Llano-Serna, Coral-Portillo16 taybetmendiyên herikandinê yên hîdroflokûlatorek Cox-ê di nebatek dermankirina avê de li Viterbo, Kolombiyayê lêkolîn kir.Her çend CFD avantajên xwe hene, di heman demê de di hesaban de wekî xeletiyên hejmarî jî sînor hene.Ji ber vê yekê, her encamên hejmarî yên ku têne bidestxistin, divê bi baldarî bêne vekolîn û analîz kirin da ku encamên krîtîk werin derxistin17.Di wêjeyê de li ser sêwirana flokulatorên baflê yên horizontal hindik lêkolîn hene, dema ku pêşniyarên ji bo sêwirana flokulatorên hîdrodînamîk sînordar in18.Chen, Liao19 sazûmanek ezmûnî li ser bingeha belavbûna ronahiya polarîzekirî bikar anî da ku rewşa polarîzasyona ronahiya belavbûyî ya ji perçeyên takekesî bipîve.Feng, Zhang20 Ansys-Fluent bikar anî da ku belavkirina tîrêjên tîrêjê simule bike û di qada herikînê ya flocculatorek plakaya koagulkirî û flocculatorek navbirî de bizivire.Piştî ku di flocculatorê de bi karanîna Ansys-Fluent ve herikîna şilava turbulent simule kir, Gavi21 encam bikar anî da ku flocculator dîzayn bike.Vaneli û Teixeira22 ragihandin ku têkiliya di navbera dînamîkên şilavê yên flocculatorên lûleya spiral û pêvajoya flokulasyonê de hîna jî kêm tê fêm kirin ku sêwiranek maqûl piştgirî dike.de Oliveira û Costa Teixeira23 bi ceribandinên fîzîkê û simulasyonên CFD re karbidestiyê lêkolîn kirin û taybetmendiyên hîdrodînamîkî yên flocculatora lûleya spiral nîşan dan.Gelek lêkolîner li ser reaktorên lûleyên pêçandî an jî flokulatorên lûleyên pêçandî lêkolîn kirine.Lêbelê, agahdariya hîdrodînamîkî ya hûrgulî li ser bersiva van reaktoran li ser sêwiran û mercên xebitandinê yên cihêreng hîn jî tune ye (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Oliveira û Teixeira26 encamên orîjînal ên ji simulasyonên teorîk, ceribandinî û CFD yên flocculatorek spiral pêşkêş dikin.Oliveira û Teixeira27 pêşniyar kirin ku kulîlkek spiral wekî reaktorek koagulasyon-flokulasyonê bi hev re digel pergalek dekanterê ya kevneşopî bikar bînin.Ew radigihînin ku encamên ku ji bo karbidestiya rakirina turbidity têne wergirtin ji yên ku bi modelên bi gelemperî têne bikar anîn ji bo nirxandina flokulasyonê têne wergirtin pir cûda ne, dema ku modelên weha bikar tînin hişyariyê pêşniyar dikin.Moruzzi û de Oliveira [28] di bin şert û mercên xebitandinê yên cihêreng de, di nav de guheztinên di hejmara odeyên têne bikar anîn û karanîna pileyên leza şaneyê ya sabît an pîvandî de, tevgera pergala odeyên flokulasyona domdar model kirin.Pîvandinên Romphophak, Le Men29 PIV yên leza tavilê di paqijkerên jet-du-alî de.Wan di qada flokulasyonê de gerîdeyek bihêz a ku ji ber jet-ê ve hatî çêkirin dîtin û rêjeyên guheztina herêmî û tavilê texmîn kirin.
Shah, Joshi30 radigihîne ku CFD ji bo baştirkirina sêwiran û bidestxistina taybetmendiyên herikîna virtual alternatîfek balkêş pêşkêşî dike.Ev dibe alîkar ku meriv ji sazûmanên ceribandinê yên berfireh dûr bixe.CFD her ku diçe zêde tê bikar anîn ji bo analîzkirina nebatên paqijkirina av û bermayê (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).Çend vekoler li ser alavên ceribandinê (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) û flocculatorên dîskê yên perforandî azmûn kirine.Yên din CFD bikar anîne ku hîdroflokulatoran binirxînin (Bridgeman, Jefferson5; Vadasarukkai, Gagnon37).Ghawi21 ragihand ku flokûlatorên mekanîkî hewceyê lênihêrîna birêkûpêk in ji ber ku ew pir caran diqelibînin û gelek elektrîkê hewce dikin.
Performansa flocculatorek paddle pir bi hîdrodînamîka rezervê ve girêdayî ye.Kêmbûna têgihîştina hejmarî ya qadên leza herikê di van flokulatoran de bi zelalî di wêjeyê de tê destnîşan kirin (Howe, Hand38; Hendricks39).Tevahiya girseya avê di bin tevgera pêlika flocculatorê de ye, ji ber vê yekê tê hêvî kirin ku şemitîn.Bi gelemperî, leza şilavê ji hêla faktora şûştinê k, ku wekî rêjeya leza laşê avê bi leza çerxa pêlê ve tê pênase kirin, ji leza berfê kêmtir e.Bhole40 ragihand ku sê faktorên nenas hene ku divê dema sêwirana flocculatorê li ber çavan bigirin, ango gradienta lezê, rêjeya kêşanê, û leza têkildar a avê li gorî pêlê.
Camp41 radigihîne ku dema ku meriv makîneyên leza bilind dihesibîne, lez nêzîkê 24% ji leza rotorê ye û bi qasî 32% ji bo makîneyên bilez kêm e.Di nebûna septa de, Droste û Ger42 nirxa ak 0.25 bikar anîn, dema ku di rewşa septa de, k di navbera 0 û 0.15 de bû.Howe, Hand38 pêşniyar dike ku k di navbera 0.2 û 0.3 de ye.Hendrix39 bi karanîna formulek ampîrîkî ve faktora şûştinê bi leza zivirandinê ve girêda û destnîşan kir ku faktora şemitînê jî di nav rêza ku ji hêla Camp41 ve hatî damezrandin de ye.Bratby43 ragihand ku k ji bo leza pêpelokê ji 1,8 ber 5,4 rpm 0,2 ye û ji bo leza patrolê ji 0,9 ber 3 rpm digihîje 0,35.Lekolînwanên din rêzek berfereh nirxa hevsengiya drag (Cd) ji 1.0 heya 1.8 û nirxa kêşeya k ji 0.25 heta 0.40 radigihînin (Feir û Geyer44; Hyde û Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; û Bratby 48 û ).Edebiyat ji xebata Camp41 ve di pênasekirin û hejmartina k de pêşkeftinek girîng nîşan nade.
Pêvajoya flokulasyonê ji bo hêsankirina pevçûnan li ser turbulenceyê ye, li cihê ku gradienta lezê (G) ji bo pîvandina turbulans/flokulasyonê tê bikar anîn.Tevlihevkirin pêvajoyek bi lez û bez belavbûna kîmyewî di nav avê de ye.Asta tevlihevkirinê bi gradienta lezê tê pîvandin:
li wir G = gradient lezê (sek-1), P = ketina hêzê (W), V = qebareya avê (m3), μ = vîskozîteya dînamîk (Pa s).
Çiqas nirxa G bilind be, ew qas tevlihevtir e.Tevlihevkirina bêkêmasî ji bo peydakirina hevrêziya yekgirtî pêdivî ye.Wêjeyê destnîşan dike ku pîvanên sêwiranê yên herî girîng dema tevlihevkirinê (t) û leza lezê (G) ne.Pêvajoya flokulasyonê ji bo hêsankirina pevçûnan li ser turbulenceyê ye, li cihê ku gradienta lezê (G) ji bo pîvandina turbulans/flokulasyonê tê bikar anîn.Nirxên sêwiranê yên tîpîk ji bo G 20 heta 70 s–1 in, t 15 heta 30 hûrdem e, û Gt (bêpîvan) 104 heya 105 e. Tankên tevliheviya bilez bi nirxên G yên 700 heta 1000, bi mayîna demê re çêtirîn dixebitin. nêzîkî 2 deqîqeyan.
li cihê ku P hêza ku ji hêla her çîçeka flokûlatorê ve li şilê tê dayîn e, N leza zivirandinê ye, b dirêjahiya lûlê ye, ρ tîrêjiya avê ye, r tîrêj e, û k rêjeya şemitînê ye.Ev hevkêşî li ser her tilikê bi rengekî ferdî tê sepandin û encam têne berhev kirin da ku têketina hêza tevahî ya flocculator bide.Lêkolînek bi baldarî ya vê hevkêşeyê girîngiya faktora şûştinê k di pêvajoya sêwirana flocculatorek paddle de nîşan dide.Edebiyat nirxa tam a k nabêje, lê di şûna wê de rêzek wekî ku berê hatî destnîşan kirin pêşniyar dike.Lêbelê, têkiliya di navbera hêza P û hevbera şemitînê de kubar e.Bi vî rengî, bi şertê ku hemî parametre yek bin, mînakî, guheztina k ji 0,25 ber 0,3 dê bibe sedema kêmbûna hêza ku ji her tîrêkê re ji heriyê re tê veguheztin bi qasî 20%, û kêmkirina k ji 0,25 ber 0,18 dê wê zêde bike.bi qasê 27-30% ji her hêlekê Hêza ku ji şikilê re tê dayîn.Di dawiyê de, bandora k li ser sêwirana flocculatorê domdar pêdivî ye ku bi pîvana teknîkî ve were lêkolîn kirin.
Pîvana ampîrîkî ya rast a slippage dîtbarî û simulasyonek herikînê hewce dike.Ji ber vê yekê, girîng e ku meriv leza tangensî ya tîrêjê di avê de bi leza zivirînek diyarkirî li dûrahiyên radîkal ên cihêreng ji şaftê û li kûrahiyên cihêreng ji rûyê avê vebêje da ku bandora pozîsyonên cûda yên tîrê binirxîne.
Di vê lêkolînê de, hîdrodînamîka flokulasyonê ji hêla vekolîna ezmûnî û hejmarî ya qada leza herikîna turbulentî ve di flokulatorek pêlavê ya laboratîfê de tê nirxandin.Pîvandinên PIV-ê li ser flokulatorê têne tomar kirin, ku rêgezên leza navîn-dem diafirîne ku leza pariyên avê li dora pelan nîşan dide.Wekî din, ANSYS-Fluent CFD hate bikar anîn da ku herikîna zivirî ya di hundurê flocculatorê de simule bike û rêgezên leza navîn-dem biafirîne.Modela CFD ya encam bi nirxandina pêwendiya di navbera encamên PIV û CFD de hate pejirandin.Mebesta vê xebatê li ser pîvandina hevbera şemitînê k e, ku pîvanek sêwirana bêpîvan a flocculatora paçikê ye.Xebata ku li vir tê pêşkêş kirin bingehek nû peyda dike ji bo pîvandina hevbera rijandinê k bi leza kêm 3 rpm û 4 rpm.Encamên encaman rasterast beşdarî têgihiştina çêtir a hîdrodînamîka tanka flokulasyonê dibe.
Flocculatora laboratuwarî ji qutiyek çargoşeya vekirî ya bi bilindahiya giştî 147 cm, bilindahiya 39 cm, firehiya giştî 118 cm, û dirêjahiya giştî 138 cm pêk tê (Hêjî. 1).Pîvanên sêwiranê yên sereke yên ku ji hêla Camp49 ve hatine pêşve xistin ji bo sêwirana flocculatorek pîvana laboratîfê û sepandina prensîbên analîzkirina pîvanê hatine bikar anîn.Tesîsa ceribandinê li Laboratoriya Endezyariya Jîngehê ya Zanîngeha Amerîkî ya Libnanî (Byblos, Lubnan) hate çêkirin.
Tengava horizontî li bilindahiya 60 cm ji binî ve ye û du çerxên paçikê vedihewîne.Her tekera paldeyê ji 4 paçikan pêk tê ku li ser her paçikê 3 pêl bi tevahî 12 paçik hene.Flokulasyon bi leza nizm ya 2 heta 6 rpm pêdivî bi ajîtasyonek nerm heye.Leza tevlihevkirinê ya herî gelemperî di flokulatoran de 3 rpm û 4 rpm in.Herikîna flocculatorê ya pîvana laboratîfê hatî sêwirandin ku herikîna di beşa tanka flokulasyonê ya nebatek dermankirina ava vexwarinê de temsîl bike.Hêza bi karanîna kevneşopî ya kevneşopî 42 tê hesab kirin.Ji bo her du leza zivirandinê, gradienta leza \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) ji 10-ê mezintir e \({\text{sec}}^{-{1}}\) , hejmara Reynolds herikîna turbulent nîşan dide (Table 1).
PIV ji bo bidestxistina pîvandinên rast û hejmarî yên vektorên leza şilavê bi hevdemî li hejmarek pir mezin ji xalan tê bikar anîn50.Sazkirina ceribandî di nav xwe de flocculatorek pîvazek laboratîf, pergalek LaVision PIV (2017), û tetikek senora lazerê ya derveyî Arduino heye.Ji bo afirandina profîlên leza navîn-demjimêr, wêneyên PIV li heman cihî li dû hev hatin tomarkirin.Pergala PIV bi vî rengî tête pîvandin ku devera armanc li nîvê dirêjahiya her yek ji sê lewheyên destekek taybetî ye.Tetkera derve ji lazerek ku li aliyek firehiya flocculatorê ye û ji aliyek din wergirek sensor pêk tê.Her carê ku milê flocculator riya lazerê asteng dike, îşaretek ji pergala PIV re tê şandin da ku wêneyek bi lazera PIV û kameraya ku bi yekîneyek demjimêra bernamekirî re hevdemkirî ye bigire.Li ser hêjîrê.2 sazkirina pergala PIV û pêvajoya wergirtina wêneyê nîşan dide.
Tomarkirina PIV-ê piştî ku flocculator ji bo 5-10 hûrdeman hate xebitandin hate dest pê kirin da ku herikînê normal bike û heman qada nîşana refraksiyonê bigire ber çavan.Kalibrasyon bi karanîna lewheyek kalibrasyonê ya ku di flokulatorê de tê nixumandin û li nîvê dirêjahiya tîrêja balkêş tê danîn, pêk tê.Helwesta lazera PIV-ê eyar bikin da ku rasterast li jor plakaya kalibrasyonê pelgeyek ronahiyê çêbike.Nirxên pîvandî ji bo her leza zivirîna her tilikê tomar bikin, û leza zivirîna ku ji bo ceribandinê hatî hilbijartin 3 rpm û 4 rpm ne.
Ji bo hemî tomarên PIV, navbera dema di navbera du pêlên lazerê de di navbera 6900 heta 7700 μs de hate danîn, ku destûr da ku herî kêm guheztinek perçeyê 5 pixel.Testên pîlotê li ser hejmara wêneyên ku ji bo bidestxistina pîvandinên navînî yên rast hewce ne hatine kirin.Statîstîkên vektorê ji bo nimûneyên ku 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, û 280 wêneyan tê de hene, hatine berhev kirin.Nimûneyek ji 240 wêneyan hate dîtin ku encamên navîn-dema domdar dide ji ber ku her wêne ji du çarçoweyan pêk tê.
Ji ber ku herikîna di flocculatorê de tevlihev e, pencereyek piçûk a lêpirsînê û hejmareke mezin a pirtikan hewce dike ku strukturên piçûk ên turbulent çareser bikin.Gelek dubareyên kêmkirina mezinahiyê digel algorîtmayek pêwendiya xaçê têne sepandin da ku rastbûnê piştrast bikin.Mezinahiya paceya dengdanê ya destpêkê ya 48 × 48 pixel bi 50% lihevhatin û yek pêvajoyek adaptasyonê bi mezinahiya paceya dengdanê ya paşîn a 32 × 32 pixel bi 100% lihevhatin û du pêvajoyên adaptasyonê ve hat şopandin.Wekî din, di herikîna herikînê de qapên şûşeyî yên vala wekî pariyên tovê hatin bikar anîn, ku di her pencereya dengdanê de herî kêm 10 zêrî destûr da.Tomarkirina PIV-ê ji hêla çavkaniyek vekêşanê ve di hundurê Yekîneyek Demjimêra Bernamekirî (PTU) de, ku berpirsiyarê xebitandin û hevdengkirina çavkaniya lazer û kamerayê ye, tê destpêkirin.
Pakêta CFD ya bazirganî ANSYS Fluent v 19.1 hate bikar anîn da ku modela 3D pêşve bibe û hevkêşeyên herikîna bingehîn çareser bike.
Bi karanîna ANSYS-Fluent, modelek 3D ya flocculatorek paddle-pîvana laboratîfê hate afirandin.Model di şiklê qutiyek çargoşe de, ku ji du çerxên paçikê yên ku li ser xelekek horizontî hatine danîn pêk tê, mîna modela laboratîfê.Modela bê belaş 108 cm bilind, 118 cm fireh û 138 cm dirêj e.Li dora mîkserê balafirek cylindrîkî ya horizontî hatiye zêdekirin.Hilberîna balafirê ya cylindrîkî divê di qonaxa sazkirinê de zivirandina tevaya mîkserê pêk bîne û qada herikîna zivirî ya di hundurê flocculatorê de mînamule bike, wekî ku di Fig. 3a de tê xuyang kirin.
Diyagrama geometrî ya 3D ANSYS-herik û modêlê, tevna laşê flocculatorê ANSYS-herik li ser balafira balkêş, diyagrama ANSYS-herikandinê li ser balafira balkêş.
Geometrîya modelê ji du herêman pêk tê, ku her yek ji wan şilek e.Ev bi karanîna fonksiyona derxistina mentiqî pêk tê.Pêşî silindirê (di nav de mixer) ji qutîkê dakêşin da ku şilekê temsîl bikin.Dûv re mîkserê ji silindirê derxînin, di encamê de du tişt derdikevin: Mikser û şilek.Di dawiyê de, di navbera her du deveran de navbeynek şemitîn hate sepandin: navberek silindir-cylinder û navberek silinder-mikser (Hêjîr. 3a).
Tevlihevkirina modelên çêkirî ji bo bicîhanîna hewcedariyên modelên turbulansê yên ku dê ji bo meşandina simulasyonên hejmarî werin bikar anîn, qediyaye.Meshek nesazkirî ya bi qatên berbelavkirî yên li nêzê rûxara hişk hate bikar anîn.Ji bo hemî dîwaran bi rêjeya mezinbûnê 1.2 qatên berfirehbûnê biafirînin da ku pê ewle bin ku qalibên herikîna tevlihev têne girtin, bi qalindahiya qata yekem \(7\mathrm{ x }{10}^{-4}\) m da ku piştrast bikin ku \ ( {\ text {y))^{+}\le 1.0\).Mezinahiya laş bi karanîna rêbaza tetrahedron ve tête rêve kirin.Mezinahiyek aliyê pêşiyê ji du navbeynkaran bi mezinahiya hêmanan 2,5 × \({10}^{-3}\) m, û mezinahiya pêşiya mîkserê 9 × \({10}^{-3}\) tê afirandin m tê sepandin.Tevra destpêkê ya çêkirî ji 2144409 hêmanan pêk tê (Hêjîrê. 3b).
Modela turbulansê ya du-parametreyî wekî modela bingehîn a destpêkê hate hilbijartin.Ji bo simulasyona rast a herikîna zivirî ya di hundurê flocculatorê de, modelek ji hêla hesabkirinê ve bihatir hate hilbijartin.Herikîna ziravî ya di hundurê flocculatorê de bi hejmarî bi karanîna du modelên CFD ve hate lêkolîn kirin: SST k–ω51 û IDDES52.Encamên her du modelan bi encamên PIV-ê yên ezmûnî re hatin berhev kirin da ku modelan rast bikin.Pêşîn, modela turbulansê ya SST k-ω ji bo sepanên dînamîkên şilavê modelek vîskozîteya turbulent a du hevkêşan e.Ev modelek hîbrîd e ku modelên Wilcox k-ω û k-ε berhev dike.Fonksiyona tevlihevkirinê modela Wilcox ya li nêzê dîwar û modela k-ε di herikîna pêş de çalak dike.Ev piştrast dike ku modela rast li seranserê qada herikê tê bikar anîn.Ew bi rast veqetîna herikînê ji ber pileyên zexta neyînî pêşbînî dike.Ya duyemîn, rêbaza Pêşverû ya Pêşverû ya Simulasyona Eddy (IDDES), ku bi modela SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) bi berfirehî di modela Simulasyona Eddy ya Kesane (DES) de tê bikar anîn, hate hilbijartin.IDDES modelek RANS-LES (simulasyona mezin a eddy) ya hîbrid e ku modelek simulasyonê ya pîvana çareseriyê (SRS) maqûltir û bikarhêner-heval peyda dike.Ew li ser modela LES-ê ye ku ji bo çarenûsên mezin çareser bike û li SST k-ω vedigere da ku tîrêjên pîvana piçûk simule bike.Analîzên îstatîstîkî yên encamên ji simulasyonên SST k–ω û IDDES bi encamên PIV re hatin berhev kirin da ku modelê rast bikin.
Modela turbulansê ya du-parametreyî wekî modela bingehîn a destpêkê hate hilbijartin.Ji bo simulasyona rast a herikîna zivirî ya di hundurê flocculatorê de, modelek ji hêla hesabkirinê ve bihatir hate hilbijartin.Herikîna ziravî ya di hundurê flocculatorê de bi hejmarî bi karanîna du modelên CFD ve hate lêkolîn kirin: SST k–ω51 û IDDES52.Encamên her du modelan bi encamên PIV-ê yên ezmûnî re hatin berhev kirin da ku modelan rast bikin.Pêşîn, modela turbulansê ya SST k-ω ji bo sepanên dînamîkên şilavê modelek vîskozîteya turbulent a du hevkêşan e.Ev modelek hîbrîd e ku modelên Wilcox k-ω û k-ε berhev dike.Fonksiyona tevlihevkirinê modela Wilcox ya li nêzê dîwar û modela k-ε di herikîna pêş de çalak dike.Ev piştrast dike ku modela rast li seranserê qada herikê tê bikar anîn.Ew bi rast veqetîna herikînê ji ber pileyên zexta neyînî pêşbînî dike.Ya duyemîn, rêbaza Pêşverû ya Pêşverû ya Simulasyona Eddy (IDDES), ku bi modela SST k-ω RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) bi berfirehî di modela Simulasyona Eddy ya Kesane (DES) de tê bikar anîn, hate hilbijartin.IDDES modelek RANS-LES (simulasyona mezin a eddy) ya hîbrid e ku modelek simulasyonê ya pîvana çareseriyê (SRS) maqûltir û bikarhêner-heval peyda dike.Ew li ser modela LES-ê ye ku ji bo çarenûsên mezin çareser bike û li SST k-ω vedigere da ku tîrêjên pîvana piçûk simule bike.Analîzên îstatîstîkî yên encamên ji simulasyonên SST k–ω û IDDES bi encamên PIV re hatin berhev kirin da ku modelê rast bikin.
Vebijêrkek veguhêz-based zext bikar bînin û gravity di rêça Y de bikar bînin.Zivirandin bi danîna tevgerek tevnvîzyonê li mîkserê tê bidestxistin, li cihê ku eslê tîrêjê zivirînê li navenda xêza horizontî ye û arasteka tîrêjê di rêça Z de ye.Ji bo her du navberên geometrî yên modelê navberek tevnek tê afirandin, ku di encamê de du keviyên qutiya sînorkirî çêdibe.Mîna ku di teknîka ceribandinê de, leza zivirandinê bi 3 û 4 şoreşan re têkildar e.
Şert û mercên sînor ji bo dîwarên mixer û flocculator ji aliyê dîwar ve hatin danîn, û vekirina top of the flocculator ji aliyê dergehê bi zexta gauge sifir hate danîn (Hêjîrê. 3c).Pîlana pêwendiya zext-leza HASAN, veqetandina cîhê gradientê ya fonksiyonên rêza duyemîn bi hemî pîvanan re li ser bingeha hêmanên çarçikên herî kêm.Pîvana hevgirtinê ji bo hemî guhêrbarên herikandinê, bermayiya pîvankirî 1 x \({10}^{-3}\) ye.Hejmara herî zêde ya dubarekirina her gavê 20 e, û mezinahiya gavê bi zivirîna 0,5° re têkildar e.Çareserî di dubarekirina 8-an de ji bo modela SST k–ω û di dubarekirina 12-an de bi karanîna IDDES-ê digihîje hev.Digel vê yekê, hêjmara gavên dem hate hesab kirin ku mîkserê herî kêm 12 şoreş çêkir.Nimûneya daneyê ji bo statîstîkên demê piştî 3 zivirandinê bicîh bikin, ku rê dide normalîzekirina herikînê, mîna prosedûra ceribandinê.Berawirdkirina hilberîna lûkên lezê ji bo her şoreşê tam heman encaman ji bo çar şoreşên paşîn dide, û destnîşan dike ku rewşek domdar gihîştiye.Rêwiyên zêde rêgezên leza navîn baştir nekir.
Pêngava demê bi leza zivirandinê, 3 rpm an 4 rpm ve tê destnîşankirin.Pêngava demê bi dema ku ji bo zivirîna mîkserê bi 0,5° tê pêdivî ye tê safîkirin.Ev têrê dike, ji ber ku çareserî bi hêsanî digihîje hev, wekî ku di beşa berê de hatî destnîşan kirin.Ji ber vê yekê, hemî hesabên hejmarî yên ji bo her du modelên turbulansê bi karanîna gavek dema guherbar a 0,02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) ji bo 3 rpm, 0,0208 \(\stackrel{ \mathrm{-} hatin kirin. {3}\) 4 rpm.Ji bo gavê dema safîkirinê ya diyarkirî, hejmara Courant a şaneyê her gav ji 1.0 kêmtir e.
Ji bo vekolîna girêdayîbûna model-mesh, encam pêşî bi karanîna tevna orîjînal 2.14M û dûv re jî tevna 2.88M ya safîkirî hatin bidestxistin.Paqijkirina torê bi kêmkirina mezinahiya şaneyê ya laşê mixer ji 9 × \({10}^{-3}\) m ber 7 × \({10}^{-3}\) m pêk tê.Ji bo tevnên orîjînal û safîkirî yên du modelên turbulansê, nirxên navînî yên modulên lezê li cîhên cihê yên li dora tîrê hatin berhev kirin.Cûdahiya sedî di navbera encaman de ji bo modela SST k–ω 1,73% û ji bo modela IDDES% 3,51 e.IDDES ferqek ji sedî bilindtir nîşan dide ji ber ku ew modelek RANS-LES ya hybrid e.Van ciyawazî ne girîng hatin hesibandin, ji ber vê yekê simulasyon bi karanîna tevna orîjînal a bi 2,14 mîlyon hêmanan û gavek dema zivirînê ya 0,5 ° hate kirin.
Dubarebûna encamên ceribandinê bi pêkanîna her şeş ceribandinan cara duyemîn û berhevkirina encaman hate vekolîn.Di du rêzikên ceribandinan de nirxên lezê yên li navenda pêlê bidin hev.Cûdahiya rêjeya navînî di navbera her du komên ceribandinê de 3,1% bû.Pergala PIV-ê jî ji bo her ceribandinek serbixwe hate verast kirin.Leza analîtîkî ya li navenda her lûleyê bi leza PIV-ê ya li heman cîhê re berhev bikin.Ev berhevok cûdahiya bi xeletiyek ji sedî 6,5% ji bo blade 1 nîşan dide.
Berî pîvandina faktora şemitînê, pêdivî ye ku meriv bi zanistî têgîna şemitînê di flocculatorek paçikê de were fam kirin, ku hewce dike ku strukturên herikînê yên li dora pêlên flocculatorê bixwînin.Bi têgihiştinî, hevsengiya şûştinê di sêwirana flokulatorên paçikê de tête çêkirin da ku leza tîrêjan li gorî avê bigire ber çavan.Wêjeyê pêşniyar dike ku ev lez 75% ji leza tîrê be, ji ber vê yekê pir sêwiranan bi gelemperî ak 0.25 bikar tînin da ku vê verastkirinê hesab bikin.Ji bo vê yekê pêdivî ye ku meriv rêgezên bilez ên ku ji ceribandinên PIV-ê hatine wergirtin bikar bînin da ku qada leza herikînê bi tevahî fam bikin û vê xêzkirinê bixwînin.Çiqê 1 lûleya herî hundurîn a ku herî nêzikî şaftê ye, lewha 3 lûleya herî derve ye, û lûleya 2 lûleya navîn e.
Rêzikên lezê yên li ser tilikê 1 herikînek zivirî ya rasterast li dora tîrê nîşan didin.Ev qalibên herikandinê ji nuqteyeke li aliyê rastê yê pêlê, di navbera rotor û lûlê de derdikevin.Li devera ku di xêza 4a de ji hêla qutiya xalîçeya sor ve hatî destnîşan kirin mêze dikin, balkêş e ku meriv aliyek din a herikîna vegerê ya li jor û li dora lûlê nas bike.Dîmena herikînê herikîna hindik di nav devera vegerê de nîşan dide.Ev herikîn ji milê rastê yê kêzikê li bilindahiyek bi qasî 6 cm ji dawiya tîrê nêzîk dibe, dibe ku ji ber bandora tiliya yekem a desta ku li ber tîrê ye, ya ku di wêneyê de diyar e.Vîzyona herikînê di 4 rpm de heman tevger û avahî nîşan dide, xuya ye ku bi leza bilindtir e.
Qada lezê û grafikên heyî yên sê lûleyan bi du leza zivirandinê 3 rpm û 4 rpm.Leza navînî ya herî zêde ya sê firkan di 3 rpm de 0,15 m/s, 0,20 m/s û 0,16 m/s e, û leza navînî ya herî zêde di 4 rpm de 0,15 m/s, 0,22 m/s û 0,22 m/s e. s, bi rêzê ve.li ser sê pelan.
Şêweyekî din ê herikîna helîkî di navbera hêlînên 1 û 2 de hat dîtin. Qada vektorê bi zelalî nîşan dide ku herikîna avê ji binê perdeya 2 ber bi jor ve diçe, wekî ku ji hêla vektorê ve hatî destnîşan kirin.Wekî ku ji hêla qutiya xalîkirî ya di Fig. 4b de tê xuyang kirin, ev vektor ji rûxara berfê ber bi jor ve naçin, lê ber bi rastê ve dizivirin û hêdî hêdî dadikevin xwarê.Li ser rûyê tîrêjê 1, vektorên ber bi xwarê têne veqetandin, ku nêzî her du bergan dibin û wan ji herikîna vegerê ya ku di navbera wan de çêdibe dorpêç dikin.Heman avahiya herikînê di her du leza zivirandinê de bi leza leza bilind a 4 rpm hate destnîşankirin.
Qada leza tîrêjê 3 ji vektora leza tîrêja berê ya ku bi herikîna li jêr tîrê 3 ve tevdigere tevkariyek girîng nake. Herikîna sereke ya di binê tîrêja 3 de ji ber vektora leza vertîkal e ku bi avê re bilind dibe.
Vektorên lezê yên li ser rûberê tîrêjê 3 dikarin di sê koman de bêne dabeş kirin, wekî ku di Xiflteya 4c de têne xuyang kirin.Koma yekem li kêleka rastê ya çepê ye.Struktura herikînê di vê pozîsyonê de rasterast ber bi rast û jor ve ye (ango ber bi tîrê 2).Koma duyemîn nîvê kelê ye.Vektora lezê ya ji bo vê pozîsyonê rasterast ber bi jor ve, bêyî guheztin û bê zivirandinê tê rêve kirin.Kêmbûna nirxa lezê bi zêdebûna bilindahiya li jor dawiya tîrê re hate destnîşankirin.Ji bo koma sêyem, ku li kêleka çepê ya lûleyan cih digire, herikîn yekser ber bi çepê ve, ango ber bi dîwarê flokûlatorê ve tê rêkirin.Piraniya herikîna ku ji hêla vektora lezê ve tê temsîl kirin ber bi jor ve diçe, û beşek ji herikê ber bi jor ve diçe.
Du modelên turbulansê, SST k–ω û IDDES, hatin bikar anîn da ku profîlên leza navîn-dem ji bo 3 rpm û 4 rpm di balafira dirêjahiya navîn de çêbikin.Wekî ku di Xiflteya 5-ê de tê xuyang kirin, rewşa domdar bi bidestxistina wekheviya bêkêmasî ya di navbera xêzên lezê de ku ji hêla çar zivirîna li pey hev ve hatî afirandin ve tête peyda kirin.Digel vê yekê, xêzên leza navînî yên ku ji hêla IDDES-ê ve têne hilberandin di Fig. 6a de têne xuyang kirin, dema ku profîlên leza navînî yên ku ji hêla SST k - ω ve têne çêkirin di Fig. 6a de têne xuyang kirin.6b.
Bi karanîna IDDES û lûpên leza navîn-demî yên ku ji hêla SST k–ω ve têne çêkirin, IDDES xwedan rêjeyek bilind a lûpên lezbûnê ye.
Bi baldarî profîla leza ku bi IDDES-ê hatî çêkirin di 3 rpm de wekî ku di jimar 7 de tê xuyang kirin binihêrin. Mikser li gorî demjimêrê dizivire û herikîn li gorî notên ku têne xuyang kirin tê nîqaş kirin.
Li ser hêjîrê.7 tê dîtin ku li ser rûbera tîrêjê 3 di çargoşeya I de veqetîna herikînê heye, ji ber ku herikîn ji ber hebûna qulika jorîn nayê asteng kirin.Di çargoşe II de veqetandina herikînê nayê dîtin, ji ber ku herikîn bi tevahî ji hêla dîwarên flocculator ve tê sînorkirin.Di çargoşe III de, av bi leza pir kêmtir an kêmtir ji çargoşeyên berê dizivire.Ava di çargoşeyên I û II de bi çalakiya mîkserê ber bi xwarê ve diherike (ango dizivire an derdixe derve).Û di çargoşeya III de, av bi lepikên ajîtatorê tê derxistin.Eşkere ye ku girseya avê ya li vê derê li hember lingê flocculatorê ya ku nêzîk dibe li ber xwe dide.Di vê çargoşeyê de herikîna zirav bi tevahî ji hev vediqete.Ji bo çargoşe IV, piraniya herikîna hewayê ya li jor 3 ber bi dîwarê flocculator ve tê rêve kirin û hêdî hêdî mezinahiya xwe winda dike her ku bilindahî heya vekirina jorîn zêde dibe.
Wekî din, cîhê navendî qalibên herikîna tevlihev ên ku li çargoşe III û IV serdest in, wekî ku ji hêla elîpên xalîçeyên şîn ve têne destnîşan kirin vedihewîne.Ev devera nîşankirî ti têkiliya wê bi herikîna zivirî ya di flocculatora pêlê de tune ye, ji ber ku tevgera gêrîk dikare were nas kirin.Ev berevajî çargoşe I û II ye ku di navbera herikîna hundurîn û herikîna zivirî ya tevahî de veqetînek zelal heye.
Wekî ku di jimarê de tê nîşandan.6, berhevdana encamên IDDES û SST k-ω, cûdahiya sereke di navbera xêzên lezê de mezinahiya leza tavilê li binê tîrêja 3 ye. Modela SST k-ω bi zelalî destnîşan dike ku herikîna leza bilind a dirêjkirî ji hêla tîrêja 3 ve tê hilgirtin. li gorî IDDES.
Cûdahiyek din dikare di çargoşe III de were dîtin.Ji IDDES-ê, wekî ku berê hate behs kirin, veqetandina herikîna zivirî di navbera milên flocculator de hate destnîşan kirin.Lêbelê, ev pozîsyon bi tundî ji herikîna leza kêm a ji kûçeyan û hundurê lûleya yekem ve tê bandor kirin.Ji SST k–ω ji bo heman cihî, xêzên konturê li gorî IDDES-ê bi lez û beztir nîşan didin ji ber ku ji herêmên din herikîna hevgirtî tune.
Ji bo têgihiştinek rast a tevger û avahîsaziya herikînê têgihîştinek jêhatî ya zeviyên vektora bilez û rêkûpêk hewce ye.Ji ber ku her berek 5 cm fireh e, heft nuqteyên lezê li seranserê firehiyê hatin hilbijartin da ku profîlek leza nûnerê peyda bikin.Wekî din, têgihiştinek mîqdar a mezinahiya lezê wekî fonksiyonek bilindahiyê li ser rûyê tîmê pêdivî ye ku bi xêzkirina profîla lezê rasterast li ser her rûberê tîrê û li ser dûrahiyek domdar 2,5 cm vertîkal heya bilindahiya 10 cm.Ji bo bêtir agahdarî di wêneyê de S1, S2 û S3 bibînin.Pêvek A. Xiflteya 8 wekheviya belavkirina leza rûkalê ya her lûleyê (Y = 0.0) ku bi karanîna ceribandinên PIV û analîza ANSYS-Fluent bi karanîna IDDES û SST k-ω hatî wergirtin nîşan dide.Her du modelên jimareyî îmkana simulkirina rastkirina strukturên herikînê li ser rûbera lepikên flocculatorê dikin.
Dabeşkirina lezê PIV, IDDES û SST k–ω li ser rûyê tîrê.Tebeqa x firehiya her pelê bi milîmetreyan nîşan dide, bi eslê xwe (0 mm) dora çepê ya pelê û dawiya (50 mm) dora rastê ya pelê temsîl dike.
Eşkere tê dîtin ku belavkirina leza pêlên 2 û 3 di Fig.8 û Fig.8 de têne xuyang kirin.S2 û S3 di Pêvek A de meylên wekhev bi bilindbûnê nîşan didin, dema ku blade 1 serbixwe diguhezîne.Profîlên lezê yên tîrêjên 2 û 3 bi rengek bêkêmasî rast dibin û li bilindahiyek 10 cm ji dawiya lûlê re heman mezinahiyê ne.Ev tê wê wateyê ku herikîn di vê nuqteyê de yekreng dibe.Ev ji encamên PIV-ê, ku ji hêla IDDES-ê ve baş têne nûve kirin, bi zelalî tê dîtin.Di vê navberê de, encamên SST k–ω hin cûdahiyan destnîşan dikin, nemaze li 4 rpm.
Girîng e ku bala xwe bidinê ku tîrêjê 1 di hemî pozîsyonan de heman şiklê profîla lezê digire û di bilindahiyê de ne normalîze ye, ji ber ku dorpêça ku di navenda mîkserê de çêdibe tilika yekem a hemî çekan dihewîne.Di heman demê de, li gorî IDDES-ê, profîlên leza tîrêja PIV 2 û 3 li pir deveran nirxên leza piçek bilindtir nîşan didin heya ku ew li 10 cm li jor rûbera tîrê hema hema wekhev bûn.
Dema şandinê: Feb-26-2023