О режимах движения осадков по трубам. Гидравлика, как самостоятельная отрасль науки. Движение осадков сточных вод. Процесс непрерывного перемешивания в турбулентном потоке. Отличие режимов движения воды и осадка

  

Вся электронная библиотека >>>

 ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД >>>

 

 

ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД


Раздел: Учебники



 

§ 8. О РЕЖИМАХ ДВИЖЕНИЯ ОСАДКОВ ПО ТРУБАМ

  

Гидравлика, как самостоятельная отрасль науки, начала развиваться в XVIII веке в результате разработки теоретических основ механики жидкостей Михаилом Ломоносовым, Даниилом Бернулли и Леонардом Эйлером. С тех пор исследователи, имена которых хорошо известны, сделали немало теоретических и 'практических открытий, связанных с законами движения воды.

Новое направление в изучении гидравлических трений связано б,ыло с именем Исаака Ньютона, заложившего основы законов внутреннего трения вязких однородных жидкостей— масел, нефти и т. п. Эта область гидравлики получила свое дальнейшее развитие в работах Стокса, Рейнольдса, Пуазейля и др.

Транспортировать по трубам различные гидромассы (жидкие массы), которые по своим физико-механическим свойствам отличаются от обычных вязких жидкостей, подчиняющихся закону вязкости, выведенному Ньютоном, стали сравнительно недавно.

К этим «неныотоновским» жидким массам относятся неоднородные двухфазные и многофазные массы: коллоидные растворы, суспензии (разжиженные грунты и лпламы, гидроторф, озерный ил, бумажная масса, глинистые, меловые и прочие растворы), в том числе и осадки сточных вод.

Опыты показали, что если Re<2300, то движение жидкости иудет ламинарным, т. е. слоистым, без пульсации скорости и, I лсдовательно, без перемешивания всего потока.

При Re>2300 режим движения жидкости обычно турбулентный, т. с. с -пульсацией скорости, приводящей к перемешиванию всего потока. Число Рейнольдса, при котором происходит переход -от одного режима к другому, -называется кр'ити- ч е с к и м.

Следует иметь в виду, что при числе Re>2300 переход к турбулентному режиму происходит не сразу; наблюдается переходный режим или даже неустойчивый ламинарный. Практически можно считать, что при числах Re, превосходящих 4000, режим движения — турбулентный.

Рейнольде установил также, что при ламинарном режиме потери на трение на единицу длины трубы пропорциональны скорости в первой степени i = knv, а при турбулентном режиме— i = kTvm, где-/л = 1,75н-2,0. Уместно отметить, что потеря напора, пропорциональная квадрату скорости, возможна только в случае движения жидкости при достаточно больших числах Re.

В отличие от режима движения однородной жидкости (воды) движение неоднородных вязких коллоидов или суспензий значительно сложнее и до сих пор далеко еще не изучено. Характеризуя режим движения осадков сточных вод нашими исследованиями и данными других авторов, можно выделить три основные области движения (три режима), весьма отличные

Друг от друга как по структуре потока, так и по своему влиянию на величины сопротивления.

Первый режим — начального, или структурного, движения осадков, связанный с преодолением сил вязкости и упругости.

Второй режим — неустановившегося движения, характеризуемый малыми, нерасчетными, скоростями, где часто наблюдается расслоение потока и осаждение взвеси. Этот режим многими авторами принимается как ламинарный или квазиламинарный.

Третий режим—установившегося движения, характеризуемый расчетными скоростями, при которых весь иловой поток находится во взвешенном состоянии. В этом случае при повышенных скоростях преобладает турбулентный режим.

Переход от одного режима к другому совершается не сразу, а через определенную переходную фазу.

Из рассмотренной в главе 1 характеристики вязких свойств осадков следует, что для начального, или структурного, режима движения вязкость как величина, характеризующая физико- механические свойства каждого осадка и, в частности, его упругие свойства, имеет исключительно большое значение.

Движение осадков сточных вод начинается после того, как величина касательного напряжения, или напряжение сдвига, т превзойдет упругие свойства осадка или предельное напряжение сдв'ига to. Здесь максимальные касательные напряжения возникают сначала в слоях, прилегающих к стенкам трубы, в то время как на некотором расстоянии от стенок касательные напряжения будут уже меньше. При этом считается, что вся масса осадков сточных вод отрывается от стенок трубы и движется первоначально как одно целое (как твердое тело) с одинаковыми скоростями для всех частиц.

Весьма ценной иллюстрацией структурного режима движения.может служить  1.4 [16]. Здесь дана кривая (зафиксированная фотографированием) распределения поверхностных скоростей в лотке с движущимся потоком глинистого раствора. Перед съемкой на поверхность потока по всей ширине лотка накладывалась полоска мела. Эта полоска по мере развития движения деформировалась и вытягивалась в соответствии с тем или иным режимом движения.

Кривая скоростей потока довольно ясно подчеркивает наличие нового структурного режима движения неоднородных масс, отличного от хорошо изученного режима движения воды.

Этот момент сфотографирован Р. И. Шищенко на том же лотке с глинистым раствором при увеличении уклона лотка

Опыты со многими осадками сточных-вод показали, что при малых -скоростях, когда вязкость осадков достигает больших значений, наблюдается расслоение взвеси с выпадением на дно трубы наиболее тял^eлыx примесей. Неустановившийся режим движения всегда сопровождается большими сопротивлениями по сравнению с режимом движения воды. При этом чем больше вязкость осадка, тем больше сопротивление при движении по трубам.

Установившийся, или турбулентный, режим движения характерен расчетными скоростями, при которых весь поток

неоднородных осадков сточных вод находится во 'взвешенном состоянии. Здесь вследствие постоянного перемещения частиц жидкости в направлении, перпендикулярном вектору осевой скорости, происходит непрерывный процесс перемешивания. При этом скорость течения в отдельных точках изменяется во времени как по величине, так и но направлению (пульсация скорости).

Процесс непрерывного перемешивания в турбулентном потоке создает дополнительное трение между отдельными частицами, которое во много раз превышает трение при ламинарном потоке i.

Таким образом, с уменьшением шероховатости стенок труб (что и наблюдается при движении осадков сточных вод) уменьшается величина т, а следовательно, относительно уменьшаются и сопротивления подлине.

Из гидравлики известно, что для гидравлически гладких труб коэффициент сопротивления зависит только от вязкости X = /(Re).

Для вполне шероховатых труб коэффициент сопротивления и общем виде является функцией относительной шероховатости и характера шероховатостиМт)

При переходе от гидравлически гладких труб к вполне шероховатым коэффициент сопротивления зависит и от вязкости и отшероховатости X = /(Re; -А-

Исследования Н. Ф. Федоровапо изучению режима движения сточных вод по трубам с учетом физико-химического состава сточных вод (температуры, содержания взвешенных веществ, вязкости и структуры потока) показали, что в большинстве случаев на практике имеет место турбулентный режим движения в переходной зоне, где W(Re;

При установившемся режиме движения осадков сточных вод по трубам во всех случаях мы наблюдаем так называемый аномальный режим, при котором потери напора осадков меньше потерь напора воды. Этот режим объясняется двумя причинами: во- первых, тем, что пластично- вязкие свойства осадков (при больших скоростях) способствуют сглаживанию неровностей стенок труб, уменьшая этим общие сопротивления по длине; во-вторых, тем, что зародившиеся в пограничном слое вихри вследствие вязкости и инертности массы относительно быстро затухают, не успев возмутить ядро течения в такой сильной степени, в какой это наблюдается при движении воды. Отмеченные причины заметно ослабляют интенсивность турбулентного возмущения потока, уменьшая этим общие сопротивления по сравнению с водой.

Принципиальное отличие режимов движения воды и осадка схематически показано на графике зависимости потерь напора от скорости. Это отличие еще раз подчеркивает ошибку тех, кто считает возможным рассчитывать илопроводы

(при турбулентном режиме) по формулам квадратичной зависимости, не считаясь с влиянием пластично-вязких свойств осадит, их структурой, с явлением уменьшения шероховатости стенок труб.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ОСАДКИ СТОЧНЫХ ВОД. УДАЛЕНИЕ, ОБРАБОТКА, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

 

Смотрите также:

    

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Для обеззараживания...

Способ обеззараживания осадков сточных вод негашеной известью применяют на нек-рых очистных сооружениях в Финляндии, Германии, Швеции, США и др. странах.

 

Характеристика осадков, методы обработки, применяемые...

Осадки сточных вод содержат ценные удобрительные вещества (азот, фосфор, калий, микроэлементы) и могут быть использованы в качестве удобрения.

 

УПЛОТНЕНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Флотационное уплотнение...

Уплотнение осадков сточных вод является первой наиболее экономичной стадией их обработки, позволяющей в значит...

 

ОСАДКИ ГОРОДСКИХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ сточных вод...

Осадки городских сточных вод (сырые и сброженные) при влажности более 90% представляют собой жидкую текучую мае» су, при влажности 86—90% имеют консистенцию сметаны...

 

Способ Портеуса. ПОДГОТОВКА ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД - метод...

Затраты на подготовку осадков сточных вод составляют осн. часть затрат на механич. обезвоживание.

 

ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД. Для обезвоживания...

Исходные осадки сточных вод имеют высокую влажность (95—99,7%), их объемы достигают 1,2% объема очищенных сточных вод.

 

...Биогаз, образующийся при сбраживании осадков городских сточных вод...

Одним из первых процессов обработки осадков сточных вод, примененным в начале XX в. за рубежом и в нашей стране, является анаэробное сбраживание, Разложение органич...

 

ОСАДКИ ПРИРОДНЫХ ВОД. Состав концентрация и количество осадков...

ЗАМОРАЖИВАНИЕ—ОТТАИВАНИЕ ОСАДКОВ ПРИРОДНЫХ ВОД способ улучшения ...
Образующийся при очистке сточных вод осадок подвергается обработке с целью утилизации в...

 

Очистка сточных вод содержащих вредные примеси...

При очистке стоков от радиоактивных изотопов способом осаждения в очищаемую воду
Для обезвоживания осадков производственных сточных вод применяются центрифуги ( 5.63).

 

Использование сточных вод и образующегося при их очистке осадка...

Кроме того, осадки сточных вод содержат в своем составе значительную массу кальция; их применение в качестве удобрений оказывает положительное действие на улучшение...

 

Последние добавления:

 

 Вторичные ресурсы   Теплоизоляция  Приливные электростанции  

Справочник агронома  ШЛИФОВКА И ПОЛИРОВКА СТЕКЛА Производство комбикормов  Соболь   Меховые шапки  Арматура и бетон 

Облицовочные работы — плиточные и мозаичные   Огнеупоры  Древесные отходы   Производство древесноволокнистых плит

  Материаловедение для столяров, плотников и паркетчиков   Плотничьи работы Паркет   Деревянная мебель