Zwietering方程的悬浮多孔粒子和弯叶片叶轮的使用gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

just-suspension最小速度,gydF4y2Ba棕榈shell-activated多孔碳(PSAC)粒子已经确定在15厘米直径圆筒形储罐使用6-curved刀片(6 cb)叶轮,而6-blade downpumping混流(6打码)涡轮叶轮和拉什顿(6 dt)。颗粒大小范围从0.75 - -1.00毫米,1.00 - -1.40毫米,1.40 - -2.36毫米,重量浓度在0到5%之间。6 cb的径向叶轮进行类似于6 dt的速度和力量在just-suspension要求,和粒子分布固定在底座上。6打码,电力需求小于径向叶轮,100%至200%是最有效的悬浮颗粒,通常报道这里使用固体浓度的范围。具体权力每单位质量这三个叶轮显示减少到最小值作为粒子的浓度增加。几何因子,gydF4y2Ba、价值观相当同意发表数据,粒子密度调整时考虑到冲水淹没活性炭的孔隙。这个结果意味着Zwietering方程可以用来预测多孔悬浮粒子与粒子密度调整。gydF4y2Ba值弯叶片叶轮是首次提出。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

悬浮固体颗粒的液体的搅拌釜出现在各种各样的流程从结晶矿石加工(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。Downpumping混合或轴向叶轮已报告是最有效的几何图形的悬浮固体,而径向叶轮需要更高的力量实现悬架(gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]。径向叶轮,然而,仍然在固液混合,因为这对气液分散叶轮几何是有效的,和许多这样的系统也含有固体(gydF4y2Ba5gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba9gydF4y2Ba)如在有氧发酵和活性污泥处理。弯曲叶片叶轮已经得到普及的一种替代拉什顿由于其在气-液分散效率曲线的形状就避免或减少蛀牙的形成导致能力大幅下降。有一些报道工作,如果有的话,在弯曲的叶片叶轮的使用粒子悬浮。gydF4y2Ba

在固体悬浮的研究中,通常使用的粒子完全固体,密度是粒子密度(gydF4y2Ba10gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。一般使用多孔粒子不是报道,尽管多孔粒子吸附等过程相关。吸附过程通常在列;不过,这也是感兴趣的研究这些粒子的悬浮搅拌釜中这将是一个潜在的应用在水或污水处理和配置类似的过程。当多孔粒子浸在流体,流体将逐渐填充粒子的毛孔,和粒子密度将孔隙流体密度的因素的百分比。如果Zwietering [gydF4y2Ba22gydF4y2Ba相关性是用于预测gydF4y2Ba多孔粒子,通过调整粒子密度值可能更合适。gydF4y2Ba

本文的目的是评估的solid-suspension能力弯曲叶片叶轮和使用Zwietering方程来预测just-suspension多孔粒子。gydF4y2Ba

2。材料和方法gydF4y2Ba

一个直径0.15米的实验gydF4y2Bacylindrical-baffled(标准)容器装满蒸馏水高度等于直径,使体积为2.65 L。图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba展示了一个示意性的设置。三种类型的叶轮使用6-blade混流泵向下(6打码),拉什顿6-blade涡轮(6 dt), 6-curved叶片涡轮(6 cb)。原理图的叶轮由数据提供gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba3gydF4y2Ba,gydF4y2Ba4gydF4y2Ba。这项工作中使用的弯刀一样没有一个中央圆盘拉什顿涡轮机。gydF4y2Ba

实验以恒定的液体进行深度gydF4y2Ba和一个常数叶轮间隙gydF4y2Ba。的叶轮直径5±0.1厘米了gydF4y2Ba的比例约为1/3。叶轮安装在一个轴连接到一个显示速度和转矩电动机读数。可以设置速度从0转到每分钟2000转。风潮的力量是基于计算力矩之间的区别阅读在空气和旋转的叶轮旋转在实际的流体。在实验运行,电动机是热身之前至少20分钟。gydF4y2Ba

棕榈shell-activated碳(PSAC)被用作多孔固体悬浮。粒子的属性表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba基于粒子的一个示例。假设在这个工作特点同样适用于所有的大小范围。根据大小粒子被筛分隔离范围:0.75 - -1.00毫米,1.00 - -1.40毫米,1.40 - -2.36毫米。任何表面的杂质被清洗,以确保没有其他物质包含在实验。gydF4y2Ba

PSAC固体密度已经确定为1700公斤/米gydF4y2Ba^3gydF4y2Ba。这是比水密度高,粒子被观察到的容易沉在坦克就涌进了水。然而,粒子密度值在Zwietering方程应该结合活性炭的孔隙充满了水一旦淹没。有必要考虑这个充满液体的毛孔,当它的担忧解除或中止这些粒子在水里。这个有效的水下粒子的密度可以计算如下:gydF4y2Ba

Zwietering中使用的有效密度的方程。gydF4y2Ba

活性炭(固体)的浓度范围从0.0到4.8%的体重,以0.1%的增量6 cb和6打码,和0.5%的增量6 dt。由于固体体积相对较低,总水量是假定常数为2.65 l在整个实验固体质量,gydF4y2Ba计算基于solids-to-liquid比率。作为一个例子:gydF4y2BaPSAC 0.5克/ 100克水PSAC = 5克/公斤= 5 g PSAC /升的水,gydF4y2Ba5 g PSAC /公升水×2.65升= 13.25 g PSAC =gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

“0.1%”的增加意味着额外的0.1 g PSAC / 100 g水= 1 g PSAC /公斤水= 1 g PSAC /升,因此每个增加2.65 g (PSAC)。有50个实验分6打6 cb在每个粒度范围,而拉什顿了十个实验分每一个粒径范围。gydF4y2Ba确定视觉为每个粒子的浓度和实验条件。gydF4y2Ba

在使用Zwietering的方程来计算gydF4y2Ba值,固体浓度gydF4y2Ba给出:gydF4y2Ba 在哪里gydF4y2Ba是质量的固体公斤。gydF4y2Ba

2.1。确定gydF4y2Ba

最低速度只是暂停,gydF4y2Ba通过增加马达速度从0确定rpm直到完成悬架被认为是实现基于1 - 2年代Zwietering标准。用肉眼观察粒子的悬浮,借助于镜子位于一个角低于容器和一个从侧面照的卤素灯。粒度分布与每个叶轮是观察和记录。不容易把粒子的黑色固体呈现整个坦克完全黑暗。尽管如此,它仍可能区分单个粒子在这里所有的浓度研究的基础。一盏灯的使用在一定程度上是有帮助的。gydF4y2Ba

2.2。电力消耗gydF4y2Ba

扭矩值记录屏幕上显示电机一旦完成悬架的最小速度是确定。在那个速度gydF4y2Ba、扭矩数据后来再次与空气中的叶轮旋转。这给了一个基线阅读从早些时候的值减去获得固液混合物,给实际的净扭矩的风潮gydF4y2Ba在just-suspension。换句话说,叶轮的实际扭矩值gydF4y2Ba通过扣除扭矩值在固液混合物与空气中的扭矩值。然后,电力数据放入下面的方程计算:gydF4y2Ba

2.3。确定gydF4y2Ba值gydF4y2Ba

Zwietering方程的无量纲几何因素,计算从Zwietering下面的方程,在视觉的决心gydF4y2Ba。gydF4y2Ba值同意发表的数据暗示Zwietering方程预测的使用gydF4y2Ba给定系统将产生值范围内通过视觉观察:gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。叶轮的性能比较gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba5(一个)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba5 (c)gydF4y2Ba显示每个叶轮的最低速度达到just-suspension PSAC浓度的范围。故事情节在所有情况下gydF4y2Ba几乎成正比的粒子浓度增加,曲线的斜率降低在1%到2%之间的点的浓度。曲线图还清楚地表明,更高的速度所需的两个径向叶轮,拉什顿和弯曲叶片相比downpumping混流。为了说明这一点,在1.0%浓度的活性炭,gydF4y2Ba6打295转,而6 cb和6 dt 430 rpm, 410 rpm,分别。gydF4y2Ba

与速度要求,数字gydF4y2Ba6(一)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba6 (c)gydF4y2Ba显示6权力维护功能配置要求小于径向6 cb和6 dt悬挂点的每个固体浓度,而权力6 cb和6 dt相互接近。电力需求的增加从6打码的径向叶轮可以从100%到超过200%。因此,在以往的研究中,报道混流式叶轮达到悬浮速度和力量投入低于径向叶轮(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。同样的趋势是观察到的三个大小不等的活性炭颗粒。gydF4y2Ba

情节的具体功率或功率每单位质量和浓度(数字gydF4y2Ba7(一)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba7 (c)gydF4y2Ba)也显示更低的值6打码相比,径向叶轮。这一观点可能会因为使用的固体浓度的范围。在研究与料浆浓度高达50% (gydF4y2Ba23gydF4y2Ba),径向叶轮的功率系数是小于pitched-blade泵轴向向下(类似于6打码)。然而,数据的情节gydF4y2Ba7(一)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba7 (c)gydF4y2Ba显示下降到最小值为所有情况下,径向之间的差异和downpumping叶轮的最小值是接近越来越少。也是有趣的注意,因为权力每单位质量随颗粒浓度的增加,它实际上是更有效执行固体悬浮操作在搅拌釜中粒子浓度更高,直到特定的权力增加后再最低。因此,有一个最佳浓度拌浆(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。数据gydF4y2Ba8(一个)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba8 (c)gydF4y2Ba显示粒径的影响更重要,特别是对6打码。gydF4y2Ba

叶轮几何使粒子分布在某些地区发生前悬挂固定在底座上。正如之前报道的(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba多功能显示粒子),向下抽6分为中心和边,如图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba更多的被推到一边,由于叶轮直径小于一半的油罐直径(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba]。随着叶轮的速度增加,颗粒中心先暂停之后,周围的基地。有倾向的一些粒子被困在挡板后面。6 dt是已知粒子拉到悬架中心和6 cb也是一个径向叶轮显示类似的分布虽然“明星”的形状小6 dt是不同的(数字gydF4y2Ba10gydF4y2Ba和gydF4y2Ba11gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

3.2。颗粒大小的影响gydF4y2Ba

在图gydF4y2Ba12(一个)gydF4y2Ba6 cb的gydF4y2Ba最大尺寸范围大于大小低于1.4毫米除了浓度约为1.8%。与较低的两个尺寸范围,没有多少区别gydF4y2Ba值观察它们之间。拉什顿(图的数据gydF4y2Ba12 (b)gydF4y2Ba)表现出类似的趋势,但多功能显示(图6gydF4y2Ba12 (c)gydF4y2Ba)gydF4y2Ba值不同粒径,非常相似,gydF4y2Ba粒子大于1.40毫米增加粒子浓度增加到3.2%左右。gydF4y2Ba

数据gydF4y2Ba(13日)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba13 (c)gydF4y2Ba显示电能消耗根据不同粒径在不同浓度。通常的权力增加的大小和浓度。为6 cb权力最大尺寸范围明显高于低两个尺寸范围。6 dt显示增加从一个尺寸范围到另一个,而6显示不同大小差别不大,波动的力量随着颗粒浓度的增加。gydF4y2Ba

活性炭粒径1.40 -2.36毫米要求更高的速度和力量,因为大,他们也比颗粒重1.00 - -1.40毫米和0.75 - -1.00毫米大小的范围,即使所有的粒子具有相同的密度。这是由于相关的质量是粒子密度和体积如下:gydF4y2Ba 在假设的球形粒子,体积是直接依赖于粒子的大小由公式:gydF4y2Ba。体积越大,意味着更大的质量和更大的体重,因为体重=质量×重力加速度。gydF4y2Ba

因此,需要更多的能源将大颗粒从容器的底部,因此gydF4y2Ba价值增加。gydF4y2Ba

整体在这个工作中,发现在较低的范围大小,颗粒大小没有显著影响悬浮速度和力量的最低要求,但随着大尺寸范围从1.40到2.36毫米的需要更多的能源更重要和明显。gydF4y2Ba

3.3。gydF4y2Ba值gydF4y2Ba

Zwietering方程、几何因素是占叶轮的几何形状的变化和坦克。可用gydF4y2Ba值是有用的预测gydF4y2Ba使用Zwietering的方程。情节对浓度(数字gydF4y2Ba(14日)gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba14 (c)gydF4y2Ba),gydF4y2Ba值稳定后几乎恒定的粒子浓度1%。给出了平均值表gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(a)。6 cbgydF4y2Ba值接近6 dt以来都有类似的gydF4y2Ba读数。相比gydF4y2Ba从以前的工作gydF4y2Ba17gydF4y2Ba表中给出)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba(b), 6打码gydF4y2Ba早些时候报道值接近值,而6 dt倾向于较低的工作。这可能是由于实验条件的差异,如颗粒大小和浓度,以及主观视觉技术的本质。然而,结果表明,Zwietering方程可以用来合理预测的最小just-suspension速度多孔粒子用在这里,与密度调整将淹没空白空间。如果固体密度仅是用作Zwietering方程的gydF4y2Ba值会比这里获得的值低28.5%,制造更大的差异从公布的数据。在数据gydF4y2Ba(15日)gydF4y2Ba来gydF4y2Ba15 (c)gydF4y2Ba,gydF4y2Ba似乎是影响颗粒大小如图所示的6打码以及6 dt叶轮。6 cbgydF4y2Ba最小的尺寸范围的值明显高于其他两个尺寸范围。gydF4y2Ba

4所示。结论和建议gydF4y2Ba

在这项研究中,多孔活性炭颗粒的悬架已经被观察到使用6-blade叶轮三geometries-downward泵送混流,拉什顿圆盘涡轮和弯曲的叶片。第一个目标是评估弯曲叶片涡轮的性能比6 dt和6打码,这经常被报道。第二个目标是评估使用Zwietering的方程gydF4y2Ba与粒子的高孔隙度预测,因为这类粒子有一个高的空隙体积百分比充满液体时淹没从而改变粒子的实际密度暂停。gydF4y2Ba

作为建立在文献中固体浓度低于20%,混流式6打码显示粒子悬浮相比显著提高效率两个径向叶轮6 cb和6 dt,对悬架的最低速度和功率的要求。但从特定权力的差异减少随着情节趋向最小值随着浓度的增加,表明这一趋势可能转向更好更高浓度的径向已经报道的其他工人(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba]。有趣的是,这两种径向叶轮,6 dt和6 cb,显示相似gydF4y2Ba并在相同条件下功率值。去年悬挂点的报道(gydF4y2Ba17gydF4y2Ba),与6显示粒子从中心移到边上,而对于径向叶轮,粒子被搬到中心暂停。gydF4y2Ba

活性炭与尺寸1.40 - -2.36毫米相比,要求更高的速度和力量达到just-suspension粒子-1.00 1.00 -1.40毫米和0.75毫米尺寸范围。后两个尺寸范围显示关闭悬浮速度的要求。gydF4y2Ba

值已经获得弯曲叶片叶轮。像预期的那样自gydF4y2Ba6 cb接近6 dt,gydF4y2Ba值也类似。的gydF4y2Ba值获得6打6 cb 6 dt相比要低一些,但同意先前的报道。gydF4y2Ba

命名法gydF4y2Ba

:gydF4y2Ba	最低速度达到just-suspension (rps)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	颗粒大小(m)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	wt.固体/ wt。液体×100 (%)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	叶轮直径(米)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	离井底间隙(m)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	油罐直径(米)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	混合高度(米)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	卷(米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	引力常数(女士gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	无量纲geometricfactor (-)。gydF4y2Ba

希腊字母gydF4y2Ba

:gydF4y2Ba	、密度差异(公斤米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	流体密度(公斤米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	有效的固体密度(公斤米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	固体密度(公斤米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
:gydF4y2Ba	运动粘度(mgydF4y2Ba2gydF4y2Ba年代gydF4y2Ba−1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

承认gydF4y2Ba

作者要感谢基础研究资助计划(德意志联邦共和国)颁发的高等教育,马来西亚,让这项研究成为可能。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

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版权gydF4y2Ba

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