Numeryczne modelowanie procesu filtracji i sorpcji.

SPIS TREŚCI
1. ŚRODOWISKO PROGRAMISTYCZNE.......................................................... 9
2. FILTRACJA GRAWITACYJNA ..................................................................... 13
2.1. WSTĘP .............................................................................................................. 13
2.2. WSPÓŁCZYNNIK FILTRACJI ORAZ PRZEPUSZCZALNOŚCI ZŁOśA ........................ 14
2.2.1. Współczynnik filtracji wg Hazena ......................................................... 14
2.2.2. Współczynnik filtracji wg Krügera ........................................................ 15
2.2.3. Współczynnik filtracji wg Seelheima..................................................... 16
2.2.4. Współczynnik filtracji wg Slichtera ....................................................... 17
2.2.5. Współczynnik filtracji wg metody ze zmiennym ciśnieniem medium ... 18
2.2.6. Współczynnik przepuszczalności złoŜa ................................................. 20
2.3. WSPÓŁCZYNNIK KOLMATACJI ZŁOśA ............................................................... 26
2.4. WYDAJNOŚĆ OBJĘTOŚCIOWA PROCESU FILTRACJI ............................................ 27
2.5. OPORY FILTRACJI .............................................................................................. 30
2.5.1. Opór siatki filtracyjnej ........................................................................... 31
2.5.2. Opór osadu ............................................................................................. 32
2.5.3. Opór złoŜa filtracyjnego ......................................................................... 33
2.6. PROCES RZEPŁYWU PRZEZ ZŁOśE POROWATE ................................................... 35
2.7. PROCES FILTRACJI ............................................................................................ 36
2.7.1. Równanie bilansu ................................................................................... 36
2.7.2. Filtracja na siatce ................................................................................... 36
2.7.3. Filtracja w złoŜu porowatym .................................................................. 39
2.7.4. Filtracja z przyrostem warstwy osadu na powierzchni złoŜa ................. 41
2.7.5. Filtracja w złoŜu porowatym z przyrostem warstwy osadu ................... 44
2.7.6. Filtracja w złoŜu porowatym z blokadą kolmatacyjną ........................... 46
2.7.7. Filtracja w złoŜu porowatym z blokadą kolmatacyjną oraz
przyrostem warstwy osadu ................................................................... 47
2.8. PROGRAM KOMPUTEROWY „FILTRA” ............................................................. 49
2.8.1. Analiza granulometryczna ..................................................................... 49
2.8.2. Współczynnik filtracji i przepuszczalności ............................................ 54
2.8.3. Kolmatacja ............................................................................................. 60
2.8.4. Przepływ przez złoŜe porowate .............................................................. 61
2.8.5. Proces filtracji ........................................................................................ 63
2.9. PRAKTYCZNY TEST PROGRAMU „FILTRA” V. 1.0 ............................................ 71
2.9.1. Metodyka badań ..................................................................................... 71
2.9.2. Wyniki badań ......................................................................................... 72
2.9.3. ZłoŜe nieskolmatowane .......................................................................... 72
2.9.4. 2.9.5. 2.9.6. Frakcja ϕK<0,04 mm .............................................................................. 74
Frakcja ϕK∈<0,063÷0,08> mm .............................................................. 84
Frakcja ϕK∈<0,08÷0,125> mm .............................................................. 94
2.10. WNIOSKI ......................................................................................................... 104
3. ADSORPCJA .................................................................................................... 107
3.1. WSTĘP ............................................................................................................ 107
3.2. MECHANIZMY ADSORPCJI ............................................................................... 108
3.3. PROCES ADSORPCJI W UJĘCIU MODELOWANIA MATEMATYCZNEGO
ANALITYCZNO-EMPIRYCZNEGO ................................................................................ 112
3.3.1. Zastępczy współczynnik dyfuzji .......................................................... 117
3.3.2. Zewnętrzny współczynnik przenoszenia masy .................................... 120
3.3.3. Wewnętrzny współczynnik przenoszenia masy ................................... 120
3.3.4. Moduł wnikania masy .......................................................................... 121
3.3.5. Współczynnik dyfuzji wzdłuŜnej ......................................................... 122
3.3.6. Ogólny współczynnik przenoszenia masy ........................................... 123
3.3.7. Czas formowania się frontu adsorpcji .................................................. 123
3.3.8. Szybkość migracji frontu adsorpcji ...................................................... 128
3.3.9. Wysokość frontu adsorpcji ................................................................... 129
3.3.10. Stopień nasycenia złoŜa ....................................................................... 130
3.3.11. Czas trwania procesu adsorpcji ............................................................ 131
3.3.12. Adsorpcja dynamiczna ......................................................................... 132
3.4. PROGRAM KOMPUTEROWY „SORP-LAB” ...................................................... 133
3.4.1. Konstrukcja modułu laboratoryjnego ................................................... 133
3.4.2. Konstrukcja modułu projektowego ...................................................... 140
3.4.3. Dodatkowe izotermy adsorpcji ............................................................. 149
3.5. PRAKTYCZNY TEST PROGRAMU „SORP-LAB” V. 3.0 ..................................... 152
3.5.1. Moduł laboratoryjny............................................................................. 152
3.5.2. Moduł projektowy ................................................................................ 155
3.5.3. Wyniki obliczeń izoterm adsorpcji ...................................................... 160
3.6. WNIOSKI ......................................................................................................... 163
4. PODSUMOWANIE .......................................................................................... 166
LITERATURA ........................................................................................................... 168
STRESZCZENIE (PL) .............................................................................................. 176
STRESZCZENIE (EN) .............................................................................................. 178
SYMBOLE ................................................................................................................. 180