Numerical study of the filtration process of low-concentrated solutions through a porous medium
Keywords:
mathematical model, numerical algorithm, computational experiment, filtration, solution concentration, porous mediumAbstract
A numerical study was conducted based on the proposed mathematical apparatus of non-stationary technology for filtering a low-concentration solution through a porous medium, taking into account the process of colmatation and suffusion, based on Darcy’s law and convection-diffusion equations. To determine the main parameters of the tech nological process and determine their ranges of change based on the developed numerical algorithm, experiments were carried out on a computing system, using which the main parameters that significantly affect the process as a whole were determined, and their ranges of change depending on the degree of contamination of the solution and the tech nical and economic characteristics of the unit and its operating mode. The numerical calculations have established that when the filtration time of the suspension exceeds 150-200 hours, a sharp increase in hydraulic pressure in the layers of the unit column, maximum accumulation of particles on the surface of the filter partition and a decrease in its pore space are observed and, consequently, the speed of passage of liquid through the f ilter partition of the unit decreases. Consequently, the process of separation of particles settled in the pore space of the filter partition begins. Analysis of numerical calculations showed that the technology of filtering the suspension of the initial concentration of liquid supplied to the unit column plays a significant role in selecting the filter operating mode.
References
Шехтман Ю.М. Фильтрация малоконцентрированных суспензий.– М.: Изд-во АН СССР, 1961.– 213 с.
Абуталиев Ф.Б. Об уравнениях ионообменной фильтрации и методах их решения // Проблемы вычислительной и прикладной математики.– 1976.– Вып 40.– C. 44-56.
Федоткин И.М., Криль С.И. Разделение суспензии и гиперфильтрование.– Киев: Тех ника, 1972.– 233 с.
Абуталиев Ф.Б., Равшанов Н. Моделирование технологического процесса сепарирова ния трудноразделяемых смесей // Докл. АН РУз.– 1997.– № 7.– С. 26-30.
Абуталиев Ф.Б., Равшанов Н. Моделирование фильтрования жидких растворов через пористую среду // Доклады АН РУз.– 1999.– № 4.– С. 16-18.
Абуталиев Ф.Б., Ризаев Н.У., Рахимов М. Расчет процесса ионообменного фильтро вания // Вопросы вычислительной и прикладной математики: сб.научн.тр.– Ташкент: Изд-во ИК АН РУз, 1975.– Вып. 33.– C. 152-161.
Абуталиев Ф.Б., Рахимов М. Об уравнениях ионообменного фильтрования и ме тоды их решения на ЭВМ // Вопросы вычислительной и прикладной математики: сб.научн.тр.– Ташкент: Изд-во ИК АН РУз, 1976.– Вып. 40.– C. 144-152.
Ravshanov N., Saidov U.M. Modelling technological process of ion-exchange filtration of f luids in porous media // Journal of Physics: Conference Series.– 2018.– Vol. 1015, No. 3.– 032114.
Ravshanov N. et al. Mathematical model and numerical algorithm for studying suspension f iltration in a porous medium considering the processes of colmatation and suffusion // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering.– 2020.– Vol. 862.– 062003.
Равшанов Н., Палванов Б., Мухамадиев А. Компьютерное моделирование процесса фильтрации жидкости ионизированных растворов для защиты экосистемы от источ ников загрязнения // Вестник ТУИТ.– 2015.– № 2(34).– С. 100-105.
Равшанов Н., Туракулов Ж.А. Прямая и обратная задача для исследования процесса фильтрации ионных растворов через пористую среду // Проблемы вычислительной и практической математики.– 2022.– № 5(43).– С. 58-71.
Равшанов Н., Туракулов Ж.А. Численное исследование технологического Процесс фильтрации жидкостей растворов // Проблемы вычислительной и практической математики.– 2023.– № 2(47).– С. 29-50.
Чан Юэ, Цюань Чжан и Чжицян Жа Ж. аэрозольных наук.– 2016.– Т. 101, № 174.
Тостко Т. и др. Перенос микрочастиц в насыщенных пористых средах, зависящий от ионной силы: моделирование явлений мобилизации и иммобилизации в переходных химических условиях // Environmental Science and Technology.– 2009.– Т. 43.– С. 4425–4431.
Йим С. и др. Корейский журнал химической инженерии.– 2018.– Т. 14, № 5.– С. 354-358.– DOI: 10.1007/BF02707051.
Маджид Хасанизаде С., Грей У.Г. Термодинамические основы капиллярного давления в пористых средах // Водные ресурсы. рез.– 1993.– № 29(10).– С. 3389-3407.
Гитиса В. Хим. Инженерный журнал.– 2010.– № 163.– С. 78-85.
Голубев В., Михайлов Д. Моделирование динамики фильтрации двухчастичной суспензии через пористую среду // Труды МФТИ.– 2011.– № 3(2).– С. 143-147.
Леонтьев Н. 013 Учеб. НАН России. Мех. жидкости и газа 3 132-7
Коростина О.А. и др. Моделирование процессов фильтрации растворов солей тяжелых металлов ибиосурфактанта в почве
Ravshanov N., Saidov U.M. J. Phys.: Conf. Ser. 1015 032114.– 2018. DOI: 10.1088/1742 6596/1015/3/032114.
N. Ravshanov, U.M. Saidov, D.I. Mutin IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 537 042018. 2019.– DOI: 10.1088/1757-899X/537/4/042018.
Равшанов Н., Туракулов Ж., Саидов У. Численное исследование технологического процесса фильтрования жидких растворов // Проблемы вычислительной и прикладной математики.– 2023.– №2(47).– С. 29-53.
