кандидат технических наук, доцент кафедры процессов и аппаратов химических технологий им. Н.И. Гельперина
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Ph.D. (Engineering), Associate Professor of the N.I. Gelperin Chair of Processes and Apparatus of Chemical Technology
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
аспирант кафедры процессов и аппаратов химических технологий им. Н.И. Гельперина
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Postgraduate Student, of the N.I. Gelperin Chair of Processes and Apparatus of Chemical Technology
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой процессов и аппаратов химических технологий им. Н.И. Гельперина
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
D.Sc. (Engineering), Professor, Head of the N.I. Gelperin Chair of Processes and Apparatus of Chemical Technology
86, Vernadskogo pr., Moscow 119571, Russia
The aim of the work is to consider the mechanism of clogging the pores of the filter unit by small particles from the flow of filtrate inside them. Theoretical ideas about the process of filtering with the deposition of small particles from the filtrate on the pore walls and attribution of its fundamentals to restructuring from the original structure to the final structure allow to describe the process of clogging the pores using well studied concepts of known processes with phase transformations (in particular, crystallization). Based on this analogy and the approach to the description of the transformation of the "old" structure into a "new" one in time, using experimental data and their processing we calculated the rate of nucleation of the sediment centers (ωnucl), the linear (υlin) and volumetric rates of sediment plaques growth in the pores of the filter unit at different values of the process driving force, at different pressure difference in the system, and at different concentrations of solid particles in the suspension. Interpolation and extrapolation dependences were obtained for analyzing the mechanisms of sediments formation and growth for determining and calculating these (ωnucl, υlin) rates. Using the concepts of nonequilibrium thermodynamics to assess the influence of the driving forces we studied their influence (changes in the concentration of solid particles in the filtrate suspension and pressure drop across the filtering layer) on the dynamics of the filtration process. Using the data obtained it is possible to find the degree of clogging of through pores, which determines the filtration conditions, the filter septum type, and the filter overall dimensions.
Целью работы является рассмотрение механизма закупоривания пор фильтрующего блока мелкими частицами из протекающего внутри них потока фильтрата. Теоретические представления о ходе процесса фильтрования с отложением на стенках пор частиц мелких фракций из фильтрата и отнесение его основ к протеканию процессов с перестройкой из исходной структуры в конечную позволяют описать процесс закупорки пор, используя хорошо изученные представления известных процессов с фазовыми превращениями (в частности, кристаллизацию). Опираясь на эту аналогию и подход к описанию процесса превращения «старой» структуры в «новую» во времени, рассчитали скорости зарождения центров отложений (ωnucl), линейную и объемную скорости (υlin) роста отложений в порах фильтровального блока фильтра при различных значениях движущей силы процесса, разности давлений в системе, при разных концентрациях твердых частиц в суспензии. Получили интерполяционные и экстраполяционные зависимости для анализа механизмов образования и роста отложений определения и расчета этих (ωnucl, υlin) скоростей. С использованием представлений неравновесной термодинамики для оценки влияния движущих сил изучено их влияние (изменения концентрации твердых частиц в суспензии фильтрата и перепада давления на фильтрующем слое) на динамику процесса фильтрования. Используя полученные данные, можно найти степень закупоривания сквозных пор, которая определяет условия проведения фильтрации, тип фильтровальной перегородки, габаритные размеры фильтра.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.