Hidrológiai Közlöny 1982 (62. évfolyam)

1. szám - Dr. Horváth Imre: Az iszapvíztelenítés néhány hasonlóságelméleti és méretnövelési vonatkozása. I.

Dr. Horváth I.: Az iszapvíztelenítés Hidrológiai Közlöny 1982. 1. sz. 21 (a különböző dimenzió nélküli számok eme kapcsolataira Greenkorn nem tett utalást). A szóban forgó dimenzió nélküli számok invarianciáját (az idem feltételt) előírva, geometriailag hasonló rendszerekre vonatkozóan a szerző a következő méretnövelési, átszámítási kapcsolatokat határozta meg (azonos jellegű áramló közeggel, azaz k

B= Ad): (22) Ad =—r— (24) Ad /•V ; azaz 2.

V-Xa=l. (25) Ad Indokoltnak tartjuk felhívni a figyelmet arra a körülményre, hogy a Greenkorn által javasolt átszámítási módszer a klasszikus Reynolds-féle model ltörvénnyel van összhangban. Ez úgy értendő, hogy a X

v és a 1

A kapcsolataként a Re és a Pe invariánsok esetén ugyanaz az összefüggés adódik (ha X

V = X

D=1). 4. A vegyipari műveletek — és ezen belül az iszapkezelés — területén alkalmazott módszerek A vegyipari műveletek szakterületén az ún. lepényszűrés folyamatainak méretnövelése tárgykörében megjelent munkák közül úttörő jelentőségűnek tekinthető D. A. Dahlstrom és D. B. Purchas 1957-ben közreadott tanulmánya [7]. Ebben világosan megfogalmazásra kerültek a lepényszűrés elvén működő berendezések méretnövelésének fontosabb elvi problémái és a megoldás egyfajta empirikus módszere. A szerzők néhány megállapítását a következőkben foglaljuk össze. A méretnövelés során figyelembe kell venni a lepényszűrés részfolyamatait és azok sebességmeghatározó szerepét (pl. a lepényképződés sebessége; a víztelenítés sebessége; a lepénymosási (öblítési) sebesség; speciális esetekben a termikus szárítás sebessége). A részfolyamatok analízise, majd a következtetések szintézise alapvető kutatási munkamódszer lehet. A laboratóriumi adatoknak félüzemi és üzemi méretű rendszerekre történő átviteléhez méretnövelési tényező (scale-up factor) figyelembevételét javasolják. A tapasztalat szerint ennek számértéke fiigg pl. az iszaplepény jellegétől és a szűrő- víztelenítő berendezés típusától is; gyakorlatilag 0,7—0,8 közötti értékeket határoztak meg. További megfontolásaink szempontjából lénye-«, ges körülmény még, hogy elméleti háttérként a szerzők figyelembe vették a klasszikus szűrőegyenlet integrált alakját a lepényképződési sebesség átszámítási feltételeinek meghatározása során. Az alkalmazott módszer lényege tulajdonképpen tapasztalati megközelítést jelent: a fajlagos szűrési sebesség (szűrlettérfogat/idő -szűrőfelület) és a fontosabb üzemi változók (pl. a lepényképződési idő) empirikus kapcsolatát tekintették kiindulási alapnak. D. B. Purchas a közelmúltban egy újszerű méretnövelési eljárás bevezetésére tett javaslatot, lényegében a klasszikus lepényszűrési elméletre alapozva [29]. A szűrhetőség mértékére egy lij fogalmat vezetett be: az ún. szabványos lepényképződési idő fogalmát (2/=SCFT; Standard Cake Formation Time). Definíciószerűleg: T

f az az idő- t tartam, amely alatt 1 cm vastagságú iszaplepény képződik Ap = 1 atmoszféra nyomáskülönbség mellett. Ezt a mennyiséget a szerző a hagyományosan alkalmazott fajlagos szűrőellenállás (ill. áteresztőképesség) helyett ajánlja. Korrekciós tényezőket vezetett be az említett szabványos lepényvastagságtói ós nyomástól való eltérés figyelembe vételére. Maga a javasolt modellezési módszer ezúttal is a méretnövelési tényező (vagy biztonsági tényező) fogalmán alapul. A szerző utal arra, hogy a gyakorlatban pl. folyamatos üzemű vákuumszűrőknél 1,25 szorzótényezőt alkalmaznak általában, amely alapján a számítással meghatározott szűrőfelület biztonsággal növelendő; vagy 0,8 szorzótényező alapján módosítandó az egységnyi szűrőfelületre jutó terhelés. A továbbiakban azonban a hivatkozott szerző indokoltan felveti azt a kérdést, hogy az ilyen egyszerű méretnövelési tényező önmagában megfelelő-e különböző műszaki körülmények (eltérő geometriai elrendezések, szerkezeti megoldások, különböző minőségű iszapok, eltérő lepényvastagság, szűrőfelület stb.) figyelembevételére. Példaként 4 modell változatot vet össze, meghatározva a szűrési folyamatra vonatkozó méretnövelési tényező értékeit. Az eredmény azt mutatja, hogy a szóban forgó tényező számottevően változott (az adott esetben 1,3—4,5 között). Megmelítjiik, hogy ezek számításánál vette alapul Purshas az említett T

f mennyiséget. W. W. Eclcenfelder és D. L. Ford pl. 0,8 méretnövelési tényezőt említ és alkalmaz vákuumszűrők tervezésénél [8]. Ezt olymódon alkalmazza, hogy a méretezés során kiadódott qi [kg/m

2 -h] mértékegységű — a teljes ciklusidőre vonatkoztatott — fajlagos terhelést szorozza 0,8-al. Majd az így módosított fajlagos terheléssel számítja a szükséges szűrőfelületet F

s

z = Gijqi alapján. Tetta?nanti K. és Sawinsky J. a klasszikus Darcy—Carman-fé\e szűrőegyenlettel összefüggésben külföldi viszonylatban bevezetett és elterjedten alkalmazott hipotetikus szűrlettérfogat fogalmát, fizikai tartalmát elemezve rámutattak egy lényeges hibalehetőségre [40]. Nevezetesen arra, — hogy egyrészt a hipotetikus szűrlettérfogat bevezetésének csupán formális indoka van, másrészt pedig —- ami ennél lényegesebb — alkalmazása méretnövelési szempontból félreértést is okozhat, mivel az a szűrőfelület függvénye (azzal egyenesen arányos). Tly módon a modellkísérleteknél meghatározott hipotetikus szűrlettérfogat a modellméretű szűrőfelületre vonatkozik, ami a méretnövelés során, a szűrőfelület tervezésénél figyelembe veendő. A hivatkozott szerzők azt javasolják, hogy a kifogásolt változó helyett a szűrőszövet (membrán)