Kea leboha ha u etetse Nature.com.U sebelisa mofuta oa sebali o nang le tšehetso e fokolang ea CSS.Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetesisa, re khothaletsa hore o sebelise sebatli se ntlafalitsoeng (kapa o tima Compatibility Mode ho Internet Explorer).Ho feta moo, ho netefatsa ts'ehetso e tsoelang pele, re bonts'a sebaka sena ntle le mekhoa le JavaScript.
E hlahisa carousel ea li-slide tse tharo ka nako e le 'ngoe.Sebelisa likonopo tse Fetileng le Tse Latelang ho feta har'a li-slide tse tharo ka nako, kapa sebelisa likonopo tsa selaete qetellong ho tsamaea har'a li-slide tse tharo ka nako.
Thutong ena, hydrodynamics of flocculation e hlahlojoa ka lipatlisiso tsa liteko le lipalo tsa sebaka sa lebelo la phallo e ferekaneng sebakeng sa laboratori sekala sa paddle flocculator.Phallo ea moferefere e khothalletsang ho bokellana ha likaroloana kapa ho arohana ha floc ho rarahane 'me ho nkoa le ho bapisoa pampiring ena ho sebelisoa mefuta e' meli ea moferefere, e leng SST k-ω le IDDES.Liphetho li bonts'a hore IDDES e fana ka ntlafatso e nyane haholo ho feta SST k-ω, e lekaneng ho etsisa ka nepo phallo ka har'a flocculator ea marang-rang.Lintlha tse lekanang li sebelisetsoa ho batlisisa ho kopana ha liphetho tsa PIV le CFD, le ho bapisa liphetho tsa mohlala oa moferefere oa CFD o sebelisitsoeng.Boithuto bona bo boetse bo tsepamisitse maikutlo ho lekanyeng slip factor k, e leng 0.18 ka lebelo le tlase la 3 le 4 rpm ha e bapisoa le boleng bo tloaelehileng ba 0.25.Ho fokotsa k ho tloha ho 0.25 ho isa ho 0.18 ho eketsa matla a fanoang mokelikeli ka hoo e ka bang 27-30% le ho eketsa lebelo la lebelo (G) ka hoo e ka bang 14%.Sena se bolela hore ho finyelloa ho kopanya ho matla ho feta kamoo ho neng ho lebeletsoe kateng, kahoo matla a fokolang a sebelisoa, kahoo tšebeliso ea matla sebakeng sa flocculation ea setsi sa phekolo ea metsi a nooang e ka ba tlaase.
Ka tlhoekiso ea metsi, ho eketsoa ha li-coagulants ho senya likaroloana tse nyenyane tsa colloidal le litšila, tseo ka nako eo li kopanang ho etsa flocculation sethaleng sa flocculation.Li-flakes li tlanngoe ka mokhoa o hlephileng oa fractal aggregates ea boima, e ntan'o tlosoa ka ho lokisoa.Lintho tse nang le likaroloana le maemo a motsoako oa metsi li etsa qeto ea ho sebetsa hantle ha flocculation le mokhoa oa phekolo.Flocculation e hloka ho tsitsinyeha butle ka nako e batlang e le khuts'oane le matla a mangata ho sisinya metsi a mangata1.
Nakong ea flocculation, hydrodynamics ea tsamaiso eohle le k'hemistri ea coagulant-particle interaction e lekanya lebelo leo kabo ea boholo ba karolo e emeng e fihletsoeng ka eona2.Ha likaroloana li thulana, lia khomarelana3.Oyegbile, Ay4 e tlalehile hore likhohlano li itšetlehile ka mekhoa ea lipalangoang tsa flocculation ea ho ata ha Brownian, ho kuta metsi le ho rarolla ka tsela e fapaneng.Ha li-flakes li thulana, li hōla 'me li fihla moeling oa boholo bo itseng, e leng se ka lebisang ho robeha, kaha li-flakes ha li khone ho mamella matla a matla a hydrodynamic5.Tse ling tsa li-flakes tsena tse robehileng li kopana hape ho ba tse nyane kapa boholo bo lekanang6.Leha ho le joalo, li-flakes tse matla li ka hanela matla ana 'me tsa boloka boholo ba tsona esita le ho hōla7.Yukselen le Gregory8 ba tlalehile ka liphuputso tse amanang le ho timetsoa ha li-flakes le bokhoni ba tsona ba ho tsosolosa, ho bontša hore ho se khonehe ho lekanngoa.Bridgeman, Jefferson9 o sebelisitse CFD ho hakanya tšusumetso ea lehae ea phallo e bolelang le moferefere ho thehoeng ha floc le ho arohana ka li-gradients tsa lebelo la sebaka.Litankang tse nang le li-rotor blades, hoa hlokahala ho fetola lebelo leo li-aggregates li thulanang le likaroloana tse ling ha li senyeha ka ho lekaneng karolong ea coagulation.Ka ho sebelisa CFD le lebelo le tlase la ho potoloha hoo e ka bang 15 rpm, Vadasarukkai le Gagnon11 ba khonne ho fihlela boleng ba G bakeng sa ho phaphamala ka mahare a conical, ka hona ba fokotsa tšebeliso ea matla bakeng sa pherekano.Leha ho le joalo, ts'ebetso ea boleng bo phahameng ba G e ka lebisa ho flocculation.Ba ile ba etsa lipatlisiso ka phello ea lebelo la ho kopanya ho fumana hore na lebelo le tloaelehileng la lebelo la sefofane sa pilot paddle flocculator.Li potoloha ka lebelo le fetang 5 rpm.
Korpijärvi, Ahlstedt12 e sebelisitse mefuta e mene e fapaneng ea moferefere ho ithuta sebaka sa phallo bencheng ea liteko tsa tanka.Ba ile ba lekanya sebaka sa phallo ka laser Doppler anemometer le PIV 'me ba bapisa liphetho tse baloang le liphetho tse lekantsoeng.de Oliveira le Donadel13 ba hlahisitse mokhoa o mong oa ho hakanya lebelo la likhahla ho tloha thepa ea hydrodynamic ho sebelisa CFD.Mokhoa o reriloeng o ile oa lekoa ho likarolo tse tšeletseng tsa flocculation ho latela helical geometry.e ile ea hlahloba phello ea nako ea ho boloka li-flocculants 'me ea etsa tlhahiso ea mohlala oa flocculation o ka sebelisoang e le sesebelisoa sa ho tšehetsa moralo oa lisele tse utloahalang ka linako tse tlaase tsa ho boloka14.Zhan, You15 o khothalelitse CFD e kopaneng le mohlala oa ho leka-lekana ha baahi ho etsisa litšobotsi tsa phallo le boitšoaro ba floc ka botlalo.Llano-Serna, Coral-Portillo16 e ile ea batlisisa litšobotsi tsa phallo ea mofuta oa Cox hydroflocculator setsing sa ho hloekisa metsi Viterbo, Colombia.Leha CFD e na le melemo ea eona, ho boetse ho na le mefokolo e kang liphoso tsa lipalo lipalong.Ka hona, liphetho leha e le life tsa lipalo tse fumanoeng li lokela ho hlahlobjoa le ho hlahlobisisoa ka hloko e le ho fihlela liqeto tse hlokolosi17.Ho na le lithuto tse 'maloa libukeng tse mabapi le moralo oa li-flocculator tse otlolohileng, athe likhothaletso tsa moralo oa li-hydrodynamic flocculators li lekanyelitsoe18.Chen, Liao19 o sebelisitse seta sa liteko se ipapisitseng le ho hasana ha leseli le polarized ho lekanya boemo ba polarization ea leseli le hasaneng ho tsoa ho likaroloana ka bomong.Feng, Zhang20 e sebelisitse Ansys-Fluent ho etsisa kabo ea maqhubu a eddy le ho pota-pota sebakeng sa phallo ea flocculator ea poleiti e kopaneng le flocculator e kentsoeng lipakeng.Kamora ho etsisa phallo ea mokelikeli o moferefere ka har'a flocculator e sebelisang Ansys-Fluent, Gavi21 e sebelisitse liphetho ho rala flocculator.Vaneli le Teixeira22 ba tlaleha hore kamano pakeng tsa matla a mokelikeli a spiral tube flocculators le mokhoa oa ho phalla o ntse o sa utloisisoe hantle ho tšehetsa moralo o utloahalang.de Oliveira le Costa Teixeira23 ba ithutile bokhabane mme ba bonts'a thepa ea hydrodynamic ea spiral tube flocculator ka liteko tsa fisiks le lipapiso tsa CFD.Bafuputsi ba bangata ba ithutile ka li-coiled tube reactors kapa li-coiled tube flocculator.Leha ho le joalo, lintlha tse qaqileng tsa hydrodynamic mabapi le karabelo ea li-reactor tsena ho meralo e fapaneng le maemo a ts'ebetso li ntse li haella (Sartori, Oliveira24; Oliveira, Teixeira25).Oliveira le Teixeira26 ba fana ka liphetho tsa mantlha ho tsoa ho lipapiso tsa khopolo-taba, tsa liteko le tsa CFD tsa spiral flocculator.Oliveira le Teixeira27 ba ile ba etsa tlhahiso ea ho sebelisa spiral coil e le coagulation-flocculation reactor hammoho le mokhoa o tloaelehileng oa decanter.Ba tlaleha hore liphetho tse fumanoeng bakeng sa ts'ebetso ea ts'ebetso ea turbidity li fapane haholo le tse fumanoeng ka mefuta e sebelisoang hangata bakeng sa ho lekola flocculation, e fana ka maikutlo a tlhokomeliso ha u sebelisa mefuta e joalo.Moruzzi le de Oliveira [28] ba ile ba etsa mohlala oa boits'oaro ba liphaposi tse tsoelang pele tsa flocculation tlas'a maemo a fapaneng a ts'ebetso, ho kenyelletsa le ho fapana ha palo ea likamore tse sebelisoang le ts'ebeliso ea li-gradients tse tsitsitseng kapa tse lekantsoeng tsa selefouno.Romphophak, Le Men29 PIV litekanyo tsa lebelo la hang-hang lihloekising tsa jet tsa quasi-two-dimensional.Ba fumane potoloho e matla e susumetsoang ke jete sebakeng sa flocculation le litekanyetso tse hakanyetsoang tsa sebaka sa moo le hang-hang.
Shah, Joshi30 o tlaleha hore CFD e fana ka mokhoa o mong o khahlisang oa ho ntlafatsa meralo le ho fumana litšobotsi tsa phallo e hlakileng.Sena se thusa ho qoba litlhophiso tse ngata tsa liteko.CFD e ntse e sebelisoa ka ho eketsehileng ho hlahloba libaka tsa ho hloekisa metsi le metsi a litšila (Melo, Freire31; Alalm, Nasr32; Bridgeman, Jefferson9; Samaras, Zouboulis33; Wang, Wu34; Zhang, Tejada-Martínez35).Bafuputsi ba 'maloa ba entse liteko ka lisebelisoa tsa ho hlahloba li-can (Bridgeman, Jefferson36; Bridgeman, Jefferson5; Jarvis, Jefferson6; Wang, Wu34) le li-disc flocculators tse perforated31.Ba bang ba sebelisitse CFD ho lekola li-hydroflocculator (Bridgeman, Jefferson5; Vadasarukkai, Gagnon37).Ghawi21 e tlalehile hore li-flocculator tsa mechine li hloka tlhokomelo ea kamehla kaha hangata li senyeha 'me li hloka motlakase o mongata.
Ts'ebetso ea flocculator ea paddle e itšetlehile haholo ka hydrodynamics ea letamo.Ho hloka kutloisiso ea bongata ba masimo a lebelo la phallo ho li-flocculator tse joalo ho hlokometsoe ka ho hlaka libukeng (Howe, Hand38; Hendricks39).Boima bohle ba metsi bo itšetlehile ka motsamao oa flocculator impeller, kahoo ho lebeletsoe ho thella.Ka tloaelo, lebelo la mokelikeli le ka tlase ho lebelo la lehare ka sekhahla sa k, se hlalosoang e le karo-karolelano ea lebelo la 'mele oa metsi ho ea lebelo la lebili la paddle.Bhole40 e tlaleha hore ho na le lintlha tse tharo tse sa tsejoeng tse lokelang ho nahanoa ha ho etsoa flocculator, e leng velocity gradient, drag coefficient, le lebelo le lekanyelitsoeng la metsi le amanang le lehare.
Camp41 e tlaleha hore ha ho nahanoa ka mechine e potlakileng ea lebelo, lebelo le ka bang 24% ea lebelo la rotor le ka holimo ho 32% bakeng sa mechine e tlaase.Ha septa e le sieo, Droste le Ger42 ba sebelisitse ak value ea 0.25, ha tabeng ea septa, k e tloha ho 0 ho ea ho 0.15.Howe, Hand38 e fana ka maikutlo a hore k e maemong a 0.2 ho isa ho 0.3.Hendrix39 e ile ea amahanngoa le sekhahla sa ho thella le lebelo la ho potoloha ho sebelisa mokhoa oa ho etsa liteko 'me ea etsa qeto ea hore ntho e thellang le eona e ne e le ka har'a moeli o thehiloeng ke Camp41.Bratby43 e tlaleha hore k ke hoo e ka bang 0.2 bakeng sa lebelo la impeller ho tloha 1.8 ho ea ho 5.4 rpm le ho eketseha ho 0.35 bakeng sa lebelo la impeller ho tloha 0.9 ho ea ho 3 rpm.Bafuputsi ba bang ba tlaleha mefuta e mengata ea boleng ba "drag coefficient" (Cd) ho tloha ho 1.0 ho isa ho 1.8 le ho thella ha coefficient k ho tloha ho 0.25 ho isa ho 0.40 (Feir le Geyer44; Hyde le Ludwig45; Harris, Kaufman46; van Duuren47; le 4 Brat8by le 4 Bratby ).Lingoliloeng ha li bontše tsoelo-pele e kholo ea ho hlalosa le ho lekanya k ho tloha mosebetsing oa Camp41.
Ts'ebetso ea flocculation e ipapisitse le moferefere ho nolofatsa likhohlano, moo lebelo la lebelo (G) le sebelisoang ho lekanya moferefere / flocculation.Ho kopanya ke mokhoa oa ho qhalakanya lik'hemik'hale ka potlako le ka ho lekana ka metsing.Tekanyo ea ho kopanya e lekantsoe ka lebelo la lebelo:
moo G = lebelo la lebelo (sec-1), P = ho kenya matla (W), V = bophahamo ba metsi (m3), μ = viscosity e matla (Pa s).
Ha boleng ba G bo phahame, bo tsoakane haholoanyane.Ho kopanya ka botlalo ho bohlokoa ho etsa bonnete ba hore ho na le coagulation e ts'oanang.Lingoliloeng li bontša hore mekhoa ea bohlokoa ka ho fetisisa ea moralo ke nako ea ho kopanya (t) le velocity gradient (G).Ts'ebetso ea flocculation e ipapisitse le moferefere ho nolofatsa likhohlano, moo lebelo la lebelo (G) le sebelisoang ho lekanya moferefere / flocculation.Maemo a tloaelehileng a moralo oa G ke 20 ho isa ho 70 s-1, t ke metsotso e 15 ho isa ho e 30, 'me Gt (dimensionless) ke 104 ho isa ho 105. Litanka tsa motsoako o potlakileng li sebetsa hantle ka boleng ba G ho tloha ho 700 ho isa ho 1000, ha nako e ntse e tsamaea. hoo e ka bang 2 metsotso.
moo P e leng matla a fetisetsoang mokelikeli ka lehare le leng le le leng la flocculator, N ke lebelo la ho potoloha, b ke bolelele ba lehare, ρ ke sekhahla sa metsi, r ke radius, 'me k ke coefficient ea ho thella.Equation ena e sebelisoa ho lehare le leng le le leng 'me liphetho li akaretsoa ho fana ka kakaretso ea matla a flocculator.Boithuto bo hlokolosi ba equation ena bo bonts'a bohlokoa ba "slip factor" k mots'ebetsong oa moralo oa "paddle flocculator".Lingoliloeng ha li bolele boleng bo nepahetseng ba k, empa ho e-na le hoo li khothaletsa mofuta o boletsoeng pejana.Leha ho le joalo, kamano pakeng tsa matla P le slip coefficient k ke cubic.Kahoo, hafeela litekanyetso tsohle li tšoana, mohlala, ho fetola k ho tloha ho 0,25 ho ea ho 0,3 ho tla lebisa ho fokotseha ha matla a fetisetsoang ho mokelikeli ka lehare ka hoo e ka bang 20%, 'me ho fokotsa k ho tloha ho 0,25 ho ea ho 0,18 ho tla mo eketsa.ka hoo e ka bang 27-30% ka vane Matla a fanoang mokelikeli.Qetellong, phello ea k moralong o tsitsitseng oa flocculator ea paddle e hloka ho hlahlojoa ka lipalo tsa tekheniki.
Palo e nepahetseng ea matla a ho thella e hloka pono ea phallo le ketsiso.Ka hona, ke habohlokoa ho hlalosa lebelo la tangential ea lehare ka metsing ka lebelo le itseng la ho potoloha ka libaka tse fapaneng tsa radial ho tloha sefateng le ka botebo bo fapaneng ho tloha holim'a metsi e le ho hlahloba phello ea maemo a fapaneng a lehare.
Thutong ena, hydrodynamics of flocculation e hlahlojoa ka lipatlisiso tsa liteko le lipalo tsa sebaka sa lebelo la phallo e ferekaneng sebakeng sa laboratori sekala sa paddle flocculator.Litekanyo tsa PIV li ngotsoe holim'a flocculator, ho theha li-contours tsa lebelo la nako-karolelano tse bontšang lebelo la likaroloana tsa metsi tse pota-potileng makhasi.Ntle le moo, ANSYS-Fluent CFD e ne e sebelisetsoa ho etsisa phallo e sisinyehang ka har'a flocculator le ho theha li-contours tsa lebelo la nako.Sephetho sa mohlala oa CFD se tiisitsoe ka ho lekola ngollano lipakeng tsa liphetho tsa PIV le CFD.Sepheo sa mosebetsi ona ke ho lekanya palo ea slip coefficient k, e leng parameter ea moralo o se nang moeli oa paddle flocculator.Mosebetsi o hlahisitsoeng mona o fana ka motheo o mocha oa ho lekanya slip coefficient k ka lebelo le tlaase la 3 rpm le 4 rpm.Litlamorao tsa liphetho li kenya letsoho ka kotloloho kutloisisong e ntle ea hydrodynamics ea tanka ea flocculation.
Flocculator ea laboratori e na le lebokose le ka holimo le bulehileng le nang le lisenthimithara tse nang le bolelele ba 147 cm, bolelele ba 39 cm, bophara ba 118 cm, le bolelele ba 138 cm (setšoantšo sa 1).Mekhoa e ka sehloohong ea meralo e entsoeng ke Camp49 e ne e sebelisetsoa ho rala sekala sa laboratori ea paddle flocculator le ho sebelisa melao-motheo ea tlhahlobo ea dimensional.Setsi sa liteko se ile sa hahuoa ka Laboratori ea Boenjiniere ba Tikoloho ea Univesithi ea Amerika ea Lebanese (Byblos, Lebanon).
Axis e otlolohileng e bophahamo ba 60 cm ho tloha tlase mme e na le mabili a mabeli a marang-rang.Lebili le leng le le leng la marang-rang le na le marotholi a 4 a nang le marotholi a 3 ho e 'ngoe le e' ngoe bakeng sa kakaretso ea 12.Flocculation e hloka pherekano e bonolo ka lebelo le tlase la 2 ho isa ho 6 rpm.Lebelo le tloaelehileng la ho kopanya li-flocculator ke 3 rpm le 4 rpm.Phallo ea flocculator ea laboratori e etselitsoe ho emela phallo e phallong ea tanka ea flocculation ea setsi sa ho hloekisa metsi a nooang.Matla a baloa ho sebelisoa equation ea setso 42 .Bakeng sa lebelo ka bobeli la ho potoloha, lebelo la gradient \(\stackrel{\mathrm{-}}{\text{G}}\) e kholo ho feta 10 \({\text{sec}}^{-{1}}\) , nomoro ea Reynolds e bontša phallo ea moferefere (Letlapa la 1).
PIV e sebelisetsoa ho finyella litekanyo tse nepahetseng le tse ngata tsa li-velocity velocity tsa mokelikeli ka nako e le 'ngoe ka palo e kholo haholo ea lintlha50.Setupo sa liteko se kenyelelitse "lab-scale paddle flocculator", LaVision PIV system (2017), le "Arduino" laser sensor trigger.Ho theha li-profaele tsa lebelo la nako, litšoantšo tsa PIV li ngotsoe ka tatellano sebakeng se le seng.Sistimi ea PIV e lekantsoe hore sebaka seo ho shebiloeng ho sona se be bohareng ba bolelele ba lehare le leng le le leng la a mararo a letsoho le itseng.Sehlahisoa sa kantle se na le laser e ka lehlakoreng le leng la bophara ba flocculator le moamoheli oa sensor ka lehlakoreng le leng.Nako le nako ha letsoho la flocculator le thiba tsela ea laser, ho romelloa lets'oao ho sistimi ea PIV ho nka setšoantšo ka laser ea PIV le kh'amera e hokahaneng le yuniti ea nako e lokiselitsoeng.Ka feiga.2 e bonts'a ho kengoa ha sistimi ea PIV le ts'ebetso ea ho fumana litšoantšo.
Ho rekota ha PIV ho ile ha qalisoa ka mor'a hore flocculator e sebelisoe bakeng sa 5-10 min ho tloaeleha ho phalla le ho ela hloko tšimo e tšoanang ea refractive index.Calibration e finyelloa ka ho sebelisa poleiti ea calibration e qoelisoang ka har'a flocculator ebe e behoa bohareng ba bolelele ba lehare la thahasello.Fetola boemo ba laser ea PIV ho etsa letlapa le khanyang le bataletseng ka holim'a poleiti ea calibration.Rekota litekanyetso tse lekantsoeng bakeng sa lebelo le leng le le leng la ho potoloha ha lehare le leng le le leng, 'me lebelo la ho potoloha le khethiloeng bakeng sa teko ke 3 rpm le 4 rpm.
Bakeng sa lirekoto tsohle tsa PIV, nako e pakeng tsa maqhubu a mabeli a laser e ne e behiloe ho tloha ho 6900 ho isa ho 7700 µs, e leng se ileng sa lumella bonyane ho falla ha karoloana ea 5 pixels.Liteko tsa lifofane li ile tsa etsoa mabapi le palo ea litšoantšo tse hlokahalang ho fumana litekanyo tse nepahetseng tsa nako.Lipalopalo tsa Vector li ile tsa bapisoa bakeng sa disampole tse nang le 40, 50, 60, 80, 100, 120, 160, 200, 240, le 280 litšoantšo.Mohlala oa litšoantšo tse 240 o fumanoe o fana ka liphetho tse tsitsitseng tsa nako e tloaelehileng ho latela hore setšoantšo ka seng se na le liforeimi tse peli.
Kaha ho phalla ha flocculator ho na le moferefere, fensetere e nyenyane ea lipotso le palo e kholo ea likaroloana e hlokahalang ho rarolla mehaho e menyenyane ea moferefere.Liphetoho tse 'maloa tsa ho fokotsa boholo li sebelisoa hammoho le algorithm ea cross-correlation ho netefatsa ho nepahala.Fensetere ea pele ea boholo ba lipikselse tse 48 × 48 tse nang le 50% e kopanang le mokhoa o le mong oa ho ikamahanya le maemo o ile oa lateloa ke fensetere ea ho qetela ea lipikselse tsa 32 × 32 tse nang le 100% tse fapaneng le mekhoa e 'meli ea ho ikamahanya le maemo.Ho phaella moo, likhalase tse sekoti tsa khalase li ne li sebelisoa e le likaroloana tsa peo ha li phalla, tse neng li lumella bonyane likaroloana tse 10 ka fensetere ea likhetho.Ho rekota ha PIV ho hlahisoa ke mohloli oa mohloli o ka har'a Programmable Timing Unit (PTU), e ikarabellang bakeng sa ho sebetsa le ho hokahanya mohloli oa laser le khamera.
Sephutheloana sa khoebo sa CFD ANSYS Fluent v 19.1 se sebelisitsoe ho nts'etsapele mofuta oa 3D le ho rarolla lipalo tsa phallo ea mantlha.
Ho sebelisoa ANSYS-Fluent, ho entsoe mofuta oa 3D oa sekala sa laboratori sa paddle flocculator.Mohlala o entsoe ka sebopeho sa lebokose le nang le likhutlo li tharo, le nang le mabili a mabeli a marang-rang a behiloeng holim'a axis e otlolohileng, joalo ka mohlala oa laboratori.Mohlala o se nang freeboard o bolelele ba 108 cm, bophara ba 118 cm le bolelele ba 138 cm.Sefofane sa cylindrical se otlolohileng se kentsoe ho pota-pota motsoako.Moloko oa sefofane sa cylindrical o lokela ho kenya ts'ebetsong ho potoloha ha motsoako oohle nakong ea mohato oa ho kenya le ho etsisa tšimo e potolohang ea phallo ka hare ho flocculator, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 3a.
3D ANSYS-sets'oants'o sa geometry se hlakileng le sa mohlala, ANSYS-thellano ea flocculator 'mele oa mesh sebakeng se khahlang, ANSYS-setšoantšo se hlakileng sa sefofane sa thahasello.
Geometry ea mohlala e na le libaka tse peli, tseo e 'ngoe le e 'ngoe e leng mokelikeli.Sena se finyelloa ka ho sebelisa mokhoa o utloahalang oa ho tlosa.Pele tlosa cylinder (ho kenyeletsoa le mixer) lebokoseng ho emela mokelikeli.Ebe o tlosa mixer ho cylinder, e hlahisang lintho tse peli: mixer le mokelikeli.Qetellong, ho ile ha sebelisoa sebopeho se thellang pakeng tsa libaka tse peli: sebopeho sa li-cylinder-cylinder le sebopeho sa cylinder-mixer (setšoantšo sa 3a).
Ho kopanngoa ha mehlala e ahiloeng ho phethiloe ho fihlela litlhoko tsa mekhoa ea moferefere e tla sebelisoa ho tsamaisa papiso ea linomoro.Ho ile ha sebelisoa letlooeng le sa hahoang le nang le mealo e atolositsoeng haufi le sebaka se tiileng.Theha likarolo tsa katoloso bakeng sa mabota ohle ka sekhahla sa kholo ea 1.2 ho netefatsa hore mekhoa e rarahaneng ea phallo e nkuoa, ka botenya ba pele ba \(7\mathrm{ x {10}^{-4}\) m ho netefatsa hore \ ( {\ mongolo {y))^{+}\le 1.0\).Boholo ba 'mele bo lokisoa ho sebelisoa mokhoa o loketseng oa tetrahedron.Ho entsoe boholo bo ka pele ba likhokahano tse peli tse nang le boholo ba element ba 2.5 × \({10}^{-3}\) m, 'me motsoako oa boholo ba 9 × \({10}^{-3}\) m e sebelisoa.Mesh ea pele e hlahisitsoeng e ne e e-na le likarolo tsa 2144409 (setšoantšo sa 3b).
Ho ile ha khethoa mohlala oa moferefere oa likarolo tse peli oa k–ε e le mohlala oa motheo oa pele.Ho etsisa ka nepo phallo e pota-potileng ka har'a flocculator, ho ile ha khethoa mohlala o theko e boima haholoanyane.Phallo e sisinyehang ka har'a flocculator e ile ea batlisisoa ka lipalo ho sebelisoa mefuta e 'meli ea CFD: SST k–ω51 le IDDES52.Liphetho tsa mefuta ena ka bobeli li bapisoa le liphetho tsa liteko tsa PIV ho netefatsa mehlala.Taba ea pele, mofuta oa turbulence oa SST k-ω ke mohlala oa li-equation turbulent viscosity oa li-equation tse peli bakeng sa lits'ebetso tsa mokelikeli oa matla.Ona ke mofuta oa lebasetere o kopanyang mefuta ea Wilcox k-ω le k-ε.Ts'ebetso ea ho kopanya e kenya tšebetsong mohlala oa Wilcox haufi le lebota le mohlala oa k-ε phallo e tlang.Sena se tiisa hore mohlala o nepahetseng o sebelisoa ho pholletsa le tšimo ea phallo.E bolela ka nepo karohano ea phallo ka lebaka la likhatello tse mpe tsa khatello.Taba ea bobeli, ho ile ha khethoa mokhoa oa Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES), o sebelisoang haholo ho Individual Eddy Simulation (DES) ka mofuta oa SST k-ω RNS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes).IDDES ke mofuta oa lebasetere oa Rans-LES (eddy ketsiso e kholo) e fanang ka mofuta oa sekala sa tharollo e bonolo haholoanyane (SRS).E ipapisitse le mohlala oa LES ho rarolla li-eddies tse kholo le ho khutlela ho SST k-ω ho etsisa li-eddies tse nyane.Litlhahlobo tsa lipalo-palo tsa liphetho tse tsoang ho SST k–ω le IDDES simulations li ile tsa bapisoa le liphetho tsa PIV ho netefatsa mohlala.
Ho ile ha khethoa mohlala oa moferefere oa likarolo tse peli oa k–ε e le mohlala oa motheo oa pele.Ho etsisa ka nepo phallo e pota-potileng ka har'a flocculator, ho ile ha khethoa mohlala o theko e boima haholoanyane.Phallo e sisinyehang ka har'a flocculator e ile ea batlisisoa ka lipalo ho sebelisoa mefuta e 'meli ea CFD: SST k–ω51 le IDDES52.Liphetho tsa mefuta ena ka bobeli li bapisoa le liphetho tsa liteko tsa PIV ho netefatsa mehlala.Taba ea pele, mofuta oa turbulence oa SST k-ω ke mohlala oa li-equation turbulent viscosity oa li-equation tse peli bakeng sa lits'ebetso tsa mokelikeli oa matla.Ona ke mofuta oa lebasetere o kopanyang mefuta ea Wilcox k-ω le k-ε.Ts'ebetso ea ho kopanya e kenya tšebetsong mohlala oa Wilcox haufi le lebota le mohlala oa k-ε phallo e tlang.Sena se tiisa hore mohlala o nepahetseng o sebelisoa ho pholletsa le tšimo ea phallo.E bolela ka nepo karohano ea phallo ka lebaka la likhatello tse mpe tsa khatello.Taba ea bobeli, ho ile ha khethoa mokhoa oa Advanced Deferred Eddy Simulation (IDDES), o sebelisoang haholo ho Individual Eddy Simulation (DES) ka mofuta oa SST k-ω RNS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes).IDDES ke mofuta oa lebasetere oa Rans-LES (eddy ketsiso e kholo) e fanang ka mofuta oa sekala sa tharollo e bonolo haholoanyane (SRS).E ipapisitse le mohlala oa LES ho rarolla li-eddies tse kholo le ho khutlela ho SST k-ω ho etsisa li-eddies tse nyane.Litlhahlobo tsa lipalo-palo tsa liphetho tse tsoang ho SST k–ω le IDDES simulations li ile tsa bapisoa le liphetho tsa PIV ho netefatsa mohlala.
Sebelisa motlakase oa nakoana o thehiloeng ho khatello 'me u sebelise matla a khoheli ho leba ho Y.Ho potoloha ho finyelloa ka ho fana ka motsamao oa mesh ho motsoako, moo tšimoloho ea axis ea potoloho e leng bohareng ba axis e otlolohileng mme tataiso ea axis e potolohang e le ka lehlakoreng la Z.Sehokelo sa mesh se entsoe bakeng sa li-interfaces tsa mohlala tsa geometry, se hlahisang mabokose a mabeli a tlamang.Joalo ka mokhoa oa liteko, lebelo la ho potoloha le lumellana le 3 le 4 revolutions.
Maemo a moeli bakeng sa marako a mixer le flocculator a ne a behiloe ka lerako, 'me ho buloa ka holimo ha flocculator ho ne ho behiloe ke ho tsoa ka khatello ea zero gauge (setšoantšo sa 3c).SAMUELE e bonolo ea khatello-lebelo la puisano, discretization ea sebaka sa gradient sa mesebetsi ea tatellano ea bobeli ka liparamente tsohle tse ipapisitseng le likarolo tse nyane tsa lisekoere.Maemo a ho kopana bakeng sa mefuta eohle ea phallo ke masala a lekantsoeng 1 x \({10}^{-3}\).Palo e kholo ea ho pheta-pheta ka mohato oa nako ke 20, 'me boholo ba mohato oa nako bo lumellana le ho potoloha ha 0.5 °.Tharollo e kopana lekhetlong la borobeli bakeng sa mohlala oa SST k–ω le phetetsong ea bo-12 ho sebelisoa IDDES.Ho phaella moo, palo ea mehato ea nako e ne e baloa e le hore mixer e etse bonyane liphetoho tse 12.Sebelisa sampling ea data bakeng sa lipalo-palo tsa nako ka mor'a ho potoloha ha 3, e lumellang ho tloaeleha ha phallo, ho tšoana le mokhoa oa liteko.Ho bapisa tlhahiso ea li-loops tsa lebelo bakeng sa phetoho e 'ngoe le e' ngoe ho fana ka liphello tse tšoanang hantle bakeng sa liphetoho tse 'nè tsa ho qetela, e leng se bontšang hore boemo bo tsitsitseng bo fihlile.Li-revs tse ling ha lia ka tsa ntlafatsa li-contours tsa lebelo le mahareng.
Mohato oa nako o hlalosoa mabapi le lebelo la ho potoloha, 3 rpm kapa 4 rpm.Mohato oa nako o hloekisitsoe ho nako e hlokahalang ho potoloha mixer ka 0,5 °.Sena se bonahala se lekane, kaha tharollo e kopana habonolo, joalo ka ha ho hlalositsoe karolong e fetileng.Kahoo, lipalo tsohle tsa linomoro tsa mefuta e 'meli ea moferefere li entsoe ho sebelisoa mohato o fetotsoeng oa nako oa 0.02 \(\stackrel{\mathrm{-}}{7}\) bakeng sa 3 rpm, 0.0208 \(\stackrel{\mathrm{-} {3}\) 4 rpm.Bakeng sa mohato o fanoeng oa nako ea ntlafatso, nomoro ea Courant ea sele e lula e le ka tlase ho 1.0.
Ho hlahloba ho its'etleha ha model-mesh, liphetho li qalile ka ho sebelisoa ho sebelisoa mesh ea mantlha ea 2.14M ebe e hloekisitsoe 2.88M mesh.Ntlafatso ea grid e finyelloa ka ho fokotsa boholo ba sele ea 'mele oa motsoako ho tloha ho 9 × \({10}^{-3}\) m ho isa ho 7 × \({10}^{-3}\) m.Bakeng sa meshes ea pele le e hloekisitsoeng ea moferefere oa mefuta e 'meli, litekanyetso tse tloaelehileng tsa li-module tsa lebelo libakeng tse fapaneng ho potoloha lehare li ile tsa bapisoa.Phapano ea liperesente lipakeng tsa liphetho ke 1.73% bakeng sa mohlala oa SST k–ω le 3.51% bakeng sa mofuta oa IDDES.IDDES e bonts'a phapang ea liperesente tse holimo hobane ke mofuta o nyalisitsoeng oa Rans-LES.Phapano ena e ne e nkoa e se letho, kahoo papiso e entsoe ho sebelisoa letlooeng la pele le nang le likarolo tse limilione tse 2.14 le mohato oa nako ea ho potoloha oa 0.5°.
Ho ikatisa ha liphetho tsa liteko ho ile ha hlahlojoa ka ho etsa liteko tse tšeletseng ka lekhetlo la bobeli le ho bapisa liphetho.Bapisa boleng ba lebelo bohareng ba lehare letotong la liteko tse peli.Karolelano ea phapang pakeng tsa lihlopha tse peli tsa liteko e ne e le 3.1%.Sistimi ea PIV le eona e ile ea nchafatsoa ka boikemelo bakeng sa teko ka 'ngoe.Bapisa lebelo le hlahlobiloeng bohareng ba lehare le leng le le leng le lebelo la PIV sebakeng se le seng.Papiso ena e bonts'a phapang ka phoso e kholo ea liperesente tse 6.5% bakeng sa lehare 1.
Pele o lekanya ntlha ea ho thella, hoa hlokahala ho utloisisa ka mahlale mohopolo oa ho thella ka har'a flocculator ea marang-rang, e hlokang ho ithuta sebopeho sa phallo ho potoloha mekotla ea flocculator.Ka maikutlo, "slip coefficient" e hahiloe ka har'a moralo oa li-paddle flocculators ho ela hloko lebelo la mahare a amanang le metsi.Lingoliloeng li khothaletsa hore lebelo lena e be 75% ea lebelo la lehare, kahoo meralo e mengata hangata e sebelisa ak ea 0.25 ho ikarabella bakeng sa phetoho ena.Sena se hloka ts'ebeliso ea lintlafatso tsa lebelo tse nkiloeng litekong tsa PIV ho utloisisa ka botlalo sebaka sa lebelo la phallo le ho ithuta slip ena.Lehare 1 ke lehare le ka hare-hare le haufi haholo le moqomo, lehare la 3 ke lehare le ka ntle, 'me lehare la 2 ke lehare le bohareng.
Maqhubu a lebelo ho lehare 1 a bonts'a phallo e potolohang ka kotloloho ho potoloha lehare.Mekhoa ena ea ho phalla e tsoa ntlheng e ka lehlakoreng le letona la lehare, pakeng tsa rotor le lehare.Ha u sheba sebaka se bontšitsoeng ke lebokose le matheba a mafubelu ho Setšoantšo sa 4a, hoa thahasellisa ho tseba karolo e 'ngoe ea phallo ea ho potoloha ka holimo le ho pota-pota lehare.Ponahalo ea phallo e bonts'a phallo e nyane sebakeng sa recirculation.Phallo ena e atamela ho tloha ka lehlakoreng le letona la lehare ka bolelele ba hoo e ka bang 6 cm ho tloha qetellong ea lehare, mohlomong ka lebaka la tšusumetso ea lehare la pele la letsoho le etellang pele lehare, le bonahalang setšoantšong.Ponahalo ea phallo ho 4 rpm e bonts'a boits'oaro le sebopeho se ts'oanang, ho bonahala ka lebelo le holimo.
Sebaka sa lebelo le li-graph tsa morao-rao tsa li-blade tse tharo ka lebelo la ho potoloha ka makhetlo a mabeli a 3 rpm le 4 rpm.Lebelo le phahameng la karolelano ea li-blades tse tharo ho 3 rpm ke 0.15 m / s, 0.20 m / s le 0.16 m / s ka ho latellana, 'me lebelo le phahameng ka ho fetisisa la 4 rpm ke 0.15 m / s, 0.22 m / s le 0.22 m / s, ka ho latellana.maqepheng a mararo.
Mofuta o mong oa ho phalla ha helical o ile oa fumanoa pakeng tsa li-vanes 1 le 2. Sebaka sa vector se bontša ka ho hlaka hore metsi a phallang a nyolohela holimo ho tloha tlase ho vane 2, joalokaha ho bontšoa ke tataiso ea vector.Joalokaha ho bontšitsoe ka lebokose le nang le matheba setšoantšong sa 4b, li-vector tsena ha li nyolohe holimo ho tloha holim'a lehare, empa li fetohela ka ho le letona ebe li theoha butle-butle.Ka holim'a lehare la 1, ho khetholloa li-vector tse theohelang, tse atamelang ka bobeli le ho li pota-pota ho tloha ho phallo ea ho potoloha e entsoeng pakeng tsa bona.Sebopeho se tšoanang sa phallo se ile sa khethoa ka lebelo la bobeli la ho potoloha ka amplitude e phahameng ea 4 rpm.
Tšimo ea lebelo la lehare la 3 ha e fane ka tlatsetso e kholo ho tloha ho vector ea lebelo la lehare le fetileng le kopanyang phallo e ka tlaase ho lehare 3. Phallo e kholo tlas'a lehare 3 e bakoa ke vector ea lebelo le holimo le nyolohang ka metsi.
Li-vector tsa lebelo holim'a lehare la 3 li ka aroloa ka lihlopha tse tharo, joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 4c.Sehlopha sa pele ke se ka lehlakoreng le letona la lehare.Sebopeho sa phallo sebakeng sena se otlolohile ho ea ho le letona le holimo (ke hore ho ea ka lehare 2).Sehlopha sa bobeli ke bohareng ba lehare.Vector ea lebelo bakeng sa boemo bona e lebisitsoe holimo, ntle le ho kheloha leha e le efe le ntle le ho potoloha.Ho fokotseha ha boleng ba lebelo ho ile ha khethoa ka ho eketseha ha bophahamo ka holimo ho qetellong ea lehare.Bakeng sa sehlopha sa boraro, se ka lehlakoreng le letšehali la li-blades, phallo e lebisoa hang-hang ka ho le letšehali, ke hore leboteng la flocculator.Boholo ba phallo e emeloang ke vector velocity e ea holimo, 'me karolo ea phallo e theohela ka holimo.
Mefuta e 'meli ea moferefere, SST k–ω le IDDES, e ile ea sebelisoa ho haha profaele ea nako e tloaelehileng ea lebelo bakeng sa 3 rpm le 4 rpm sefofaneng se bolelang bolelele ba lehare.Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 5, boemo bo tsitsitseng bo finyelloa ka ho finyella ho tšoana ho feletseng pakeng tsa li-contours tsa lebelo tse entsoeng ke lipotoloho tse 'nè tse latellanang.Ho phaella moo, li-contours tsa lebelo la nako-karolelano tse hlahisoang ke IDDES li bontšoa setšoantšong sa 6a, ha nako e tloaelehileng ea nako e hlahisoang ke SST k - ω e bontšoa setšoantšong sa 6a.6b.
Ka ho sebelisa li-IDDES le li-loop tsa lebelo la nako e tloaelehileng tse hlahisoang ke SST k–ω, IDDES e na le karolo e phahameng ea loops ea lebelo.
Hlahloba ka hloko profil ea lebelo e entsoeng ka IDDES ho 3 rpm joalokaha ho bontšoa ho Setšoantšo sa 7. Motsoako o potoloha ka nako 'me phallo e tšohloa ho latela lintlha tse bontšitsoeng.
Ka feiga.7 ho ka bonoa hore holim'a lehare la 3 ho I quadrant ho na le karohano ea ho phalla, kaha ho phalla ha ho thibetsoe ka lebaka la ho ba teng ha lesoba le ka holimo.Ka quadrant II ha ho na karohano ea phallo e hlokometsoeng, kaha ho phalla ho lekanyelitsoe ka ho feletseng ke marako a flocculator.Ka quadrant III, metsi a potoloha ka lebelo le tlase haholo kapa le tlase ho feta li-quadrants tse fetileng.Metsi a li-quadrants I le II a suthisoa (ke hore a bilikiloe kapa a sutumelletsoa ka ntle) ho ea tlase ka ketso ea motsoako.'Me ka quadrant III, metsi a phunyeletsoa ka mahare a agitator.Ho totobetse hore boima ba metsi sebakeng sena bo hanyetsa letsoho le atamelang la flocculator.Phallo ea rotary ka quadrant ena e arohane ka ho feletseng.Bakeng sa quadrant IV, boholo ba moea o ka holimo ho vane 3 o lebisitsoe ho lerako la flocculator 'me butle-butle e lahleheloa ke boholo ba eona ha bophahamo bo ntse bo eketseha ho bula ka holimo.
Ho phaella moo, sebaka se bohareng se kenyelletsa mekhoa e rarahaneng ea ho phalla e laolang quadrants III le IV, joalokaha ho bontšoa ke li-ellipses tse nang le matheba a maputsoa.Sebaka sena se tšoailoeng ha se amane ka letho le phallo e pota-potileng ka har'a seketsoana sa marang-rang, kaha motsamao o tsubehang o ka tsejoa.Sena se fapane le quadrants I le II moo ho nang le karohano e hlakileng pakeng tsa phallo ea ka hare le phallo e feletseng ea ho potoloha.
Joalokaha ho bontšitsoe feiga.6, ho bapisa liphetho tsa IDDES le SST k-ω, phapang e kholo pakeng tsa li-contours tsa lebelo ke boholo ba lebelo hang-hang ka tlas'a lehare 3. SST k-ω mohlala o bontša ka ho hlaka hore phallo e atolositsoeng ea lebelo le phahameng e tsamaisoa ke lehare 3. bapisoa le IDDES.
Phapang e 'ngoe e ka fumanoa ho quadrant III.Ho tloha ho IDDES, joalokaha ho boletsoe pejana, karohano ea phallo ea potoloho pakeng tsa matsoho a flocculator e ile ea hlokomeloa.Leha ho le joalo, boemo bona bo ameha ka matla ke phallo e tlaase ea lebelo ho tloha likhutlong le ka hare ho lehare la pele.Ho tloha ho SST k–ω bakeng sa sebaka se le seng, melapo ea li-contour e bonts'a lebelo le batlang le phahame ha le bapisoa le IDDES hobane ha ho phallo e kopaneng ho tsoa libakeng tse ling.
Kutloisiso ea boleng ba libaka tsa vector ea lebelo le melapo e ea hlokahala bakeng sa kutloisiso e nepahetseng ea boitšoaro le sebopeho sa phallo.Ka lebaka la hore lehare le leng le le leng le bophara ba 5 cm, ho ile ha khethoa libaka tse supileng tsa lebelo ho pholletsa le bophara ho fana ka setšoantšo sa lebelo le emelang.Ho phaella moo, kutloisiso ea palo ea boholo ba lebelo e le mosebetsi oa bophahamo ka holim'a lehare e hlokahalang ka ho rera boemo ba lebelo ka ho toba holim'a lehare le leng le le leng le ho feta sebaka se sa khaotseng sa 2,5 cm ho ea holimo ho 10 cm.Sheba S1, S2 le S3 setšoantšong bakeng sa lintlha tse ling.Sehlomathiso A. Setšoantšo sa 8 se bontša ho tšoana ha kabo ea lebelo le holimo la lehare le leng le le leng (Y = 0.0) le fumanoang ho sebelisoa liteko tsa PIV le tlhahlobo ea ANSYS-Fluent e sebelisang IDDES le SST k-ω.Mefuta e 'meli ea linomoro e etsa hore ho khonehe ho etsisa ka nepo sebopeho sa phallo holim'a mahare a flocculator.
Kabo ea lebelo PIV, IDDES le SST k–ω holim'a lehare.X-axis e emela bophara ba lakane ka 'ngoe ka limilimithara, 'me tšimoloho (0 limilimithara) e emetse karolo e ka ho le letšehali ea lakane le pheletso (50 mm) e emelang periphery e nepahetseng ea leqephe.
Ho bonahala ka ho hlaka hore kabo ea lebelo la li-blades 2 le 3 li bontšoa ho Fig.8 le Fig.8.S2 le S3 ho Sehlomathiso sa A li bonts'a mekhoa e ts'oanang le bolelele, ha lehare la 1 le fetoha le ikemetseng.Litlaleho tsa lebelo la li-blades 2 le 3 li otloloha ka ho feletseng 'me li na le amplitude e tšoanang ka bolelele ba 10 cm ho tloha qetellong ea lehare.Sena se bolela hore phallo e fetoha e ts'oanang nakong ena.Sena se bonoa ka ho hlaka ho tsoa ho liphetho tsa PIV, tse hlahisitsoeng hantle ke IDDES.Ho sa le joalo, liphetho tsa SST k–ω li bonts'a liphapang, haholo ho 4 rpm.
Ke habohlokoa ho hlokomela hore lehare la 1 le boloka sebopeho se tšoanang sa profil ea lebelo libakeng tsohle 'me ha e tloaelehe ka bophahamo, kaha moferefere o entsoeng bohareng ba motsoako o na le lehare la pele la matsoho.Hape, ha ho bapisoa le IDDES, li-profile tsa PIV blade speed 2 le 3 li bonts'itse boleng bo holimo hanyane libakeng tse ngata ho fihlela li batla li lekana le 10 cm ka holim'a lehare.
Nako ea poso: Dec-27-2022