НАУКОВІ ЗАСАДИ ОЧИЩЕННЯ ВОДИ МАТЕРІАЛАМИ З КАПІЛЯРНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ
Радовенчик Я.В., Гомеля М.Д. Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”
2δ cos Θ h= ρgr де δ — коефіцієнт поверхневого натягу рідини, θ — крайовий кут змочування рідиною стінок капіляра, ρ — густина рідини, g — прискорення вільного падіння, r — радіус капіляра. Рух рідини в капілярі визначається балансом сил тяжіння (FT) та поверхневого натягу (FH).
Fн − Fт P= S
S =π ⋅r
2
Fт = m ⋅ g = π ⋅ r ⋅ ρ ⋅ g ; Fн = 2 ⋅ π ⋅ r ⋅ δ ⋅ cos Θ ; 2
2 ⋅ π ⋅ r ⋅ δ ⋅ cos Θ − π ⋅ r 2 ⋅ h ⋅ ρ ⋅ g ; P= 2 π ⋅r
2 ⋅ δ ⋅ cos Θ − r ⋅ h ⋅ ρ ⋅ g P= ; r Згідно формули Пуазейля
2 P⋅r ⋅ ⋅ ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ δ Θ ρ 2 cos r r h g V= ; V= ; 4 ⋅η ⋅ h 4 ⋅η ⋅ h
2
Відповідно
2 ⋅ δ ⋅ cosΘ ⋅ π ⋅ r − π ⋅ r ⋅ h ⋅ ρ ⋅ g Q= ; 4 ⋅η ⋅ h 3
4
т. А h h1
Схема транспортування рідини в капілярному фільтрі
Залежність швидкості руху рідини в капілярах від висоти її підняття
∆P = Р − Р1 = (h1 − h ) ⋅ ρ ⋅ g
-2 ∆ Р, Па; V*10 , см/хв
1200 Теоретична залежність (P) Експериментальні дані (V)
1000 800 600 400 200 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
∆ h, см
Залежність різниці тисків в гілках капіляра від різниці параметрів h1 та h
2 ⋅ δ ⋅ cosΘ ⋅ r − h ⋅ ρ ⋅ g ⋅ r = 0 2
2 ⋅ δ ⋅ cos Θ − h ⋅ ρ ⋅ g ⋅ r = 0
2 ⋅ δ ⋅ cos Θ r2 = ρ ⋅ g ⋅h
0,03
V, м/с; V/Vmax*40
0,025 0,02 0,015 0,01 Теоретична крив а (V-r)
0,005
Експериментальні дані (V/Vmax- N)
0 0
0,06
0,12
0,18
0,24
r, мм; N*7*102 ниток
Залежність швидкості руху рідини в капілярі від радіуса капіляра
Проведені дослідження дозволили визначити залежності для розрахунку головних параметрів процесів очищення води капілярними матеріалами. Визначено залежність інтенсивності руху рідини в капілярі від його радіусу, що дає можливість визначати умови максимальної продуктивності фільтрів на пористих матеріалах.
Дякую за увагу !