|
Ограничимся лишь рассмотрением простейшего случая нестационарноготечения - отстоя при отсутствии перемещения жидкости. Типичный процесс осаждения частиц из первоначально однородной суспензии развивается следующим образом (рис.11): Вначале, во всём объёме содержится однородная двухфазная смесь В. При осаждении в верхней части появляется чистая жидкость А, а в основании плотный осадок D. Между областями В и D часто существует зона С где концентрация частиц неравномерна. Если частицы имеют почти одинаковые размеры, то между слоями А и В образуется резкая граница, которая перемещается со скоростью оседающих частиц. Между областями В и С может существовать четкая граница раздела, но может и отсутствовать. Рис.11. Типичное развитие процесса периодического осаждения а - физическая картина; в - высота поверхности раздела в функции от времени В конце концов верхняя и нижняя границы раздела сливаются и область В исчезает. После этого происходит медленное сжатие или уплотнение областей В и D до достижения максимальной плотности осевшего слоя. Математическая теория подобного процесса разработана Кинчем. Согласно его воззрениям процесс отстоя может быть графически описан зависимостью от , где в данном случае: = 1- (138) 1 вариант: Возможен непосредственный скачкообразный переход от исходного значения = 0 к конечному значению = Для этого случая существует две возможные формы кривых (рис.12 и 13): Рис.12. Первый случай скачкообразного перехода концентраций Их принципиальное отличие состоит в том, что в одном случае хорда, стягивающая значение с точкой на кривой, отвечающей начальному значению 0, пересекает данную кривую, а в другом случае кривая остаётся непересечённой. Поверхность раздела зон А и В движется со скоростью, определяемой tg , а поверхность раздела зон В и D перемещается со скоростью, определяемой tg . Рис.13. Второй случай скачкообразного перехода концентраций Для второй формы кривой данный тип осаждения возможен только в случае, когда 0 < 1 или 0 > 2, т.е. когда хорда не пересекает кривую. 2 вариант. Непосредственный скачкообразный переход от = о к = невозможен. Для этого случая существует только одна возможная форма кривой, но в зависимости от о возможны два варианта ситуации: Первый вариант характеризуется тем, что кривая jf,s() в точке о обращена выпуклостью вверх (рис.14): Рис.14. Первый вариант перехода концентраций при невозможности скачка В этом случае скорость перемещения границы между зонами А и В (VAB) равна tg ; скорость перемещения границы между зонами С и D (vcd) равна тангенсу угла наклона касательной к кривой, проведённой из точки в точку, соответствующую 2, т.е. самую экстремальную точку вогнутой части кривой (tg ). Скорость перемещения границы между зонами В и С равна tg 2, т.е. угла наклона касательной, проведённой к точке кривой, соответствующей 0(vBС)- Для рассмотренного случая кинетика распределения зон по высоте может быть проиллюстрирована рис.15. Рис.15. Номограмма соотношений между зонами Область а - чистая жидкость ( =о) Область В - начальное значение концентрации ( = о); Область С - промежуточная концентрация от о до 2; Область D - конечная концентрация осадка . Т.к. на границе раздела ВС не происходит скачкообразного изменения объёмной концентрации частиц эта поверхность практически может не наблюдаться. Более того, зона С распространяется в зону В и при достижении границы АВ зона В исчезает. При этом, скачек концентрации от =0 (зона А) до текущего (зона С) естественно увеличивается, а изменение его во времени замедляется. Точнее говоря, зона В исчезает не только за счет внедрения в неё зоны С, но и поджимания её зоной А, которая после исчезновения зоны В теснит уже зону С. Одновременно сама зона С поджимается снизу зоной D и после совмещения поверхностей раздела АС и CD процесс осаждения завершается. Второй вариант характеризуется тем, что кривая jf,s() в точке 0 обращена выпуклостью вниз (рис. 16): Рис. 16. Второй вариант перехода концентраций при невозможности скачка В этом случае между областями В и С имеет место скачек объёмной концентрации частиц и образуются три отчетливые поверхности раздела. Скорость перемещения границы между зонами В и С (VBС) определяется тангенсом угла на- клона касательной, проведённой из точки, соответствующей о, к минимальной точке кривой без её пересечения (tg ). Скорость vcD определяется тангенсом угла наклона касательной, проведённой из точки к самой экстремально вогнутой точке кривой без её пересечения (tg 2). Когда, поверхности раздела АВ и ВС совместятся, область В исчезнет и в дальнейшем происходит уплотнение области С до полного завершения осаждения. Для этого случая кинетика распределения зон по высоте аналогична предыдущему случаю. До сих пор мы считали, что процесс осаждения заканчивается при достижении значения . В действительности осевший слой твёрдых частиц спосо- бен к дальнейшему уплотнению, происходящему под действием давления столба жидкости и осадка, описываемому уравнением: (139) где: первое слагаемое - градиент давления жидкости по высоте; второе слагаемое - градиент давления осадка по высоте слоя. Ps = (140) где: - поверхностное натяжение на границе частица - жидкость. Поведение осадка, уплотняющегося до значений > ,можно описать с помощью уравнения: E (141)
где: E= ( 142) Автоматизированная концевая совмещенная сепарационная установка КССУ ОФ ВНИИКАНефтеза. Аппараты данной серии (рис.17) предназначены для разгазирования и частичного (до 5 - 20 % остаточной воды) обезвоживания нефти перед подачей её на установку подготовки. Рис. 17 Автоматизированная концевая совмещенная сепарационная установка: 1 - сепаратор; 2 - брызгоулавливатель; 3- счетчик газа; 4 - отвод нефти; 5 - распределитель; 6 -смеситель; 7 - счетчик жидкости; 8 - насадок; 9 - регулятор уровня. Установка работает следующим образом. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Блочные автоматизированные установки БАС - 1. Разработаны ОФ ВНИИКАНефтегазом и имеют две модификации: БАС-1-100 (рис.18) и БАС-1-200 (рис.19). Рис.18. Блочная автоматизированная сепарационная установка БАС-1-100: 1 - задвижка; 2 - турбинный счетчик; 3 - регулятор уровня; 4 - предохранительный клапан; 5 - датчик предельного уровня; 6 - манометр электроконтактный; 7 — сепарационные полки; 8 — газосепарационный отсек; 9 — перегородка; 10 — во-доотделительный отсек; 11 - манометр технический; 12 - труба для отбора нефти; 13 - регулятор уровня вода-нефть; 14 - патрубок для отбора воды; 15 - распределитель; 16 — счетчик импульсов Установка работает следующим образом: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Рис. 19. Установка БАС-1-200: 1 - газовый отсекатель; 2 - труба для отбора газа; 3,7- перегородки; 4 - регулятор уровня вода-нефть; 5 - распределитель; б - манометр электроконтактный; 8 - регулятор уровня нефти; 9 - счетчик нефти; 10 - патрубок выхода нефти; 11 -счетчик горячей воды; 12 - счетчик дренируемой воды; 13 - патрубок сброса воды; 14 - счетчик электрических импульсов; 15 - датчик предельного уровня Установка работает следующим образом: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|