ОСАЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ ИЗ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА НА СТЕНКИ ТРУБ И КАНАЛОВ

Основное содержимое статьи

Сергей Федосов
Александр Маркелов

Аннотация

Образование осадка на стенках труб и каналов оказывают существенное влияние на эффективность и надежность технологического оборудования. В статье рассмотрено влияние образование осадка на процесс ультрафильтрации сточных вод комбината железобетонных конструкций, представляющие водомасляные эмульсии с большим содержанием взвешенных веществ. На основе развитой ранее Е.П. Медниковым теории турбулентной миграции частиц в сдвиговом турбулентном потоке газа получено решение задач об осаждении частиц на стенки круглых каналов из потока вязких жидкостей в широком диапазоне числа Шмидта. Получены уравнения для определения коэффициента массоотдачи из ядра потока к стенкам канала для двухслойного пограничного слоя по теории Прандтля, трехслойного – Кармана и модернизированного трехслойного Ландау-Левича. Результаты расчетов коэффициента массоотдачи частиц от ядра потока к поверхности канала по предложенной модернизированной модели показали наибольшую интенсивность осаждения частиц диаметром от 10 до 40 мкм. Адекватность модели была проверена путем сравнения расчетных параметров с результатами известных отечественных и зарубежных исследователей и показала хорошую верификацию.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Информация о статье

Как цитировать
Федосов, С., & Маркелов, А. (2023). ОСАЖДЕНИЕ ЧАСТИЦ ИЗ ТУРБУЛЕНТНОГО ПОТОКА НА СТЕНКИ ТРУБ И КАНАЛОВ. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 19(4), 135–146. https://doi.org/10.22337/2587-9618-2023-19-4-135-146
Раздел
Материалы выпуска
Биография автора

Сергей Федосов, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», г. Москва, РОССИЯ

The formation of sediment on the walls of pipes and channels has a significant impact on the efficiency and reliability of technological equipment. The article considers the effect of sediment formation on the process of ultrafiltration of wastewater from the plant of reinforced concrete structures, representing water-oil emulsions with a high content of suspended solids. On the basis of the theory of turbulent particle migration developed earlier by E.P. Mednikov in a shear turbulent gas flow, a solution of the problems of particle deposition on the walls of circular channels from a viscous fluid flow in a wide range of Schmidt numbers is obtained. The equations for determining the mass transfer coefficient from the core of the flow to the channel walls for a two–layer boundary layer according to the Prandtl theory, a three-layer Pocket and a modernized three-layer Landau-Levich were obtained. The results of calculations of the mass transfer coefficient of particles from the flow core to the channel surface according to the proposed upgraded model showed the highest intensity of deposition of particles with a diameter of 10 to 40 microns. The adequacy of the model was verified by comparing the calculated parameters with the results of well-known domestic and foreign researchers and showed good verification.

Библиографические ссылки

Mednikov E.P. (1986) Turbulentny`j perenos i osazhdenie ae`rozolej [Turbulent transfer and deposition of aerosols]. Moskow: Nauka. (in Russian)

Laptev A.G., Farakhov M.I. (2008) Gidromehanicheskie processy` v neftehimii i e`nergetike [Hydromechanical processes in petrochemistry and power engineering]. Kazan: Publishing house of Kazan State University. (in Russian)

Volgina L., Sergeev S. (2023) Ocenka massy` otlozhenij, formiruyushhixsya v gorodskoj kollektornoj sisteme [Assessment of the mass of deposits formed in the urban collective system]. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, vol.19, no 1, pp. 23-31. (in Russian)

Izmailova S.V., Vasiliev A.V. (2016) Osnovny`e aspekty` razvitiya e`kologicheskoj nauki v XX - nachale XXI V. (na primere ochistki stochny`x vod) [Basic aspects of the development of environmental science in the XX - early XXI Century (on the example of wastewater treatment)]. Proceedings of the Sa-mara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, vol. 18, no 4-5, pp. 974-977. (in Russian)

Shaikhiev I.G., Andreev D.S., Fedotova A.V., Dryakhlov V.O. (2017) Razdelenie vodoneftyanoj e`mul`sii poli-sul`fonamidny`mi membranami, obrabotanny`mi v potoke plazmy` v srede argona i vozduxa [Separation of water-oil emulsion by polysulfonamide membranes treated in a stream plasma in the argon and air environment]. Bulletin of the Kazan Technolog-ical University, vol. 20, no 1, pp. 139-142. (in Russian)

Kjølaas J., Schümann H., Gonzalez D., Jo-hansen S. (2022) Modelling of dispersed oil/water flow in a near-horizontal pipe. Chemi-cal En-gineering Science, vol. 263, no 1:118074.

Yao Y., Huan X., Capecelatro J. (2022) Mul-ti-fidelity uncertainty quantification of particle deposition in turbulent pipe flow. Journal of Aerosol Science vol. 166(44):106065

Yan Zh., Li Z., Cheng Sh. Wang X., Zhang L., Zheng L. Saroj, Devendra. (2022) Transport and deposition of solid phosphorus-based min-eral particles in urine diversion systems. Envi-ronmental technology, vol.44, pp. 1 – 34.

Zaichik L.I., Alipchenkov V.M. (2007) Statisticheskie modeli dvizheniya chasticz v turbulentnoj zhidkosti. [Statistical models of particle motion in a turbulent fluid]. Moskow: Fizmatlit. (in Russian)

Shin M., Lee J.W. (2001) Memory effect in the Eu-lerian particle deposition in a fully de-veloped turbulent channel flow. J. Aerosol Sci., vol. 32, pp. 675−693.

Derevich I.V. (2000) Statistical modelling of mass transfer in turbulent two-phase dispersed flows. 1. Model development. Inter. J. Heat and Mass Transferl, vol. 43, no 19, pp. 3709−3723.

Derevich I.V. (2000) Statistical modelling of mass transfer in turbulent two-phase dispersed flows. 2. Calculation results. Inter. J. Heat and Mass Transfer, vol. 43, no 19, pp. 3725−3734.

Soldati A., Marchioli S. (2009) Physics and model-ling of turbulent particle deposition and en-trainment: Review of a systematic study. In-ter. J. Multiphase Flow, vol. 35, no 9, pp. 827−839.

Sikovsky D.F. (2010) Zakonomernosti osazhdeniya chasticz iz turbulentnogo gazodispersnogo potoka v kanalax [Regularities of particle deposition from turbulent gas-discharge flow in channels]. Izvestiya RAS. Fluid and gas mechanics, no 1, pp. 84-95. (in Russian)

Kafarov V.V. (1979) Osnovy` massoperedachi [Fundamentals of mass trans-fer]. Moskow: "Higher School". (in Russian)

Fedosov S.V., Markelov A.V., Sokolov A.V., Osadchy Yu.P. (2021) Matematicheskoe modelirovanie turbulentnoj migracii chasticz v pogranichnom sloe trubchatogo membrannogo e`lementa [Mathematical modeling of turbulent migration of particles in the boundary layer of a tubular membrane element]. Membranes and membrane technologies, vol. 11, no 6, pp. 435-446. (in Russian)

Fukagata, K., Zahrai, S., Bark, F.H. (1998) Force balance in a turbulent particulate channel flow. Inter. J. Multiphase Flow, vol.24, no 6, pp. 867−887

Marchioli, C., Picciotto, M., Soldati A. (2007) Influence of gravity and lift on particle velocity statistics and transfer rates in turbulent vertical channel flow. Inter. J. Multiphase Flow, vol. 33, no.3, pp. 227−251.

Wells A.C., Chamberlain A.C. (1967) Transport of small particles to vertical surfaces. Brit. J. Appl. Phys, vol. 18, no. 12, pp. 1793−1799.

Похожие статьи

1 2 > >> 

Вы также можете начать расширеннвй поиск похожих статей для этой статьи.