Ограничимся лишь рассмотрением простейшего случая нестационарного

течения - 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 j_f,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 (v_cd) 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(v_BС)-

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 j_f,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 v_cD 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 ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: