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重力沉降-浓缩稳态过程数学模型及模拟

2014-06-13郭亚兵太原科技大学环境与安全学院太原030024

太原科技大学学报 2014年3期

宋 梨,郭亚兵(太原科技大学环境与安全学院,太原 030024)

浓缩工艺是重力分离的一个重要的手段,在工业浓缩机、沉淀池、分离槽机、沉降槽等设备中都存在浓缩过程;浓缩过程的特性,决定了工艺过程的性能。因此,对浓缩过程的研究从20世纪初开始一直延续到现在。1952年,英国数学家Kynch对浓缩过程的研究工作奠定了沉降-浓缩过程理论研究的数学基础。在随后的几十年中,沉降-浓缩理论不断的发展,20世纪70年代到80年代,发展了沉降-浓缩数学理论,并根据混合理论建立了现象学模型。Bürger对分批和连续浓缩数学模型的数值解法进行了大量的研究,从而建立了浓缩过程现代数学模型。现代数学模型的建立,为沉降-浓缩工艺过程模拟仿真及其设备的选型设计提供了强有力的工具。通过对浓缩设备中的沉降-浓缩过程进行模拟仿真,可对浓缩设备进行科学、合理的设计。郭亚兵等(2011)对沉降-浓缩数学模型中参数获取的试验方法进行了研究,利用固体通量试验数据和流变学试验数据及数据拟合方法,可有效获取固体通量密度函数中的拟合参数及有效固体应力函数中的拟合参数。郭亚兵等(2012)利用数学模型对沉降柱试验过程进行数值模拟,模拟数据与试验数据吻合良好;并利用模拟数据进行了浓缩设备的选型[1-3]。

上述研究主要是对沉降-浓缩过程进行瞬态分析,但在工业实践中,浓缩设备通常处于稳态运行状态,因此,对沉降-浓缩的稳态过程研究在工业实践中就显得非常重要[4-5]。……

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