Numerical Study of the Process of Filtration of Low-Concentration Solutions through a Porous Medium
Keywords:
mathematical model, numerical algorithm, computational experiment, filtration, solution concentration, porous mediumAbstract
A numerical study of the non-stationary technological process of filtering lowconcentration solutions through a porous medium, proceeding in accordance with Darcy’s law taking into account the phenomena of colmatation and suffusion, was carried out. To determine the main parameters of the technological process and determine their ranges of change based on the developed numerical algorithm, computational experiments were carried out, the results of which made it possible to determine the degree of influence of solution contamination, technical and economic characteristics of the unit and its operating modes. The numerical calculations have established that when the suspension filtration time exceeds 450-500 hours, a sharp increase in hydraulic pressure in the layers of the unit column is observed, maximum accumulation of particles on the surface of the filter partition and a decrease in its pore space occurs and, consequently, the speed of fluid passage through the filter partition of the unit decreases. Then the process of detachment of particles deposited in the pore space of the filter partition begins. Analysis of numerical calculations showed that the technology of filtering the suspension and the initial concentration of the liquid supplied to the unit column play a significant role in selecting the filter operating modes.
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: Техника, 1972. – 233 с.
Абуталиев Ф.Б., Равшанов Н. Моделирование технологического процесса сепарирования 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 фильтрования // 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 методы 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 fluids 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 filtration 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 источников 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 –
Коростина О.А. и др. Моделирование процессов фильтрации растворов солей тяжелых металлов ибиосурфактанта в почве
Голубев В.И., Михайлов Д.Н. Моделирование динамики фильтрации двухчастичной суспензии через пористую среду // ТРУДЫ МФТИ. Прикладная механика. – 2011. – Том 3, – №2. – C. 143–147.
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.
Равшанов Н., Туракулов Ж. “Математическое моделирование процесса фильтрования малоконцентрированных растворов через пористую среду” // Информационные технологии моделирования и управления – 2024. – №3(137).
