Динамические характеристики катионитных фильтров в процессе умягчения высокоминерализованных вод : Монография (190,00 руб.)

Стр.2

Стр.3

Стр.100

Стр.101

УДК 532.5 ББК 22.365 А 15 Рецензенты: кнд. физ.-мат. наук, доцент Е. И Дискаева (ГБОУ ВПО «Ставропольский государственный медицинский университет»); д-р техн. наук, профессор В. А. Халюткин (ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет») Аборнев Д. В. А 15 Динамические характеристики катионитных фильтров в процессе умягчения высокоминерализованных вод: монография. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2015. – 102 с. ISBN 978-5-9296-0772-1 В монографии дан обзор и анализ исследований, имеющихся в области различных методов опреснения минерализованных вод. Составлена и проанализирована общая система дифференциальных уравнений неравновесной и нестационарной динамики ионного обмена и сделан вывод о возможности ее успешного решения. Выполнена разработка теории динамики нестационарного и неравновесного процесса ионообменного умягчения минерализованных вод, исследована геометрия зернистого слоя катионита КУ-2, а также произведен перевод системы уравнений динамики ионного к безразмерным относительным концентрациям ионов. Автором предложено и разработано оригинальное решение этой системы уравнений с использованием конечно-разностных схем. Для автоматизированного решения разработан специальный программный комплекс. Произведено обобщение и анализ экспериментальных данных по динамике парного ионного обмена в динамических и нестационарных условиях. Определены расчетные уравнения для определения коэффициентов внешнего массопереноса и коэффициентов внутренней ионообменной диффузии внутри зерна ионита. Разработаны упрощенные уравнения для инженерно-технических работников по определению динамических характеристик катионитных фильтров. УДК 532.5 ББК 22.365 © Аборнев Д. В., 2015 ISBN 978-5-9296-0772-1 © ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», 2015

Стр.2

Монография ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ Условные обозначения В геометрии зернистого слоя: d – диаметр зерна ионита, см; R – радиус зерна ионита, см; ε – порозность (или пористость) слоя, под которой понимают долю свободного объема пор в зернистом слое; Vсл – объем зернистого слоя, см3 ; Vк– объем зерен ионита в слое, см3 Vпор– объем пор между зернами, см3 ; ; H– высота слоя ионита, см; F – площадь сечения ионообменной колонны, см2 ; Vз– объем одного зерна ионита, см3 nз – число зерен ионита в слое, шт; бухшего слоя, г/мл; ρк Sз– площадь поверхности одного зерна ионита, см2 Sк– наружная поверхность зерен ионита в объеме слоя, см2 ρсл . . бухшего зерна ионита, г/мл; wк – плотность сухого ионита, отнесенная к мл влажного на– плотность сухого ионита, отнесенная к мл влажного на– влажность набухшего ионита в равновесном растворе, % В уравнениях динамики ионного обмена: С – концентрация иона в растворе, мг экв/мл; е – концентрация иона в катионите, отнесенная к мл слоя, мг экв/мл; Ср ионов в растворе, мг экв/мл; ек.сл – полная постоянная концентрация всех обменивающихся – полная постоянная концентрация всех обменивающихся ионов в катионите, отнесенная к мл слоя, мг экв/мл; r – переменный радиус внутри зерна катионита, см; W0 3 – приведенная скорость фильтрования раствора через слой катионита, см/с; τ – текущее время, отсчитываемое от начала процесса, с; ;

Стр.3

Д. В. Аборнев СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ........................................................................................3 ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................5 ГЛАВА 1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 1.1. Проблема использования минерализованных вод.................8 1.2. Обзор исследований по динамике сорбции натрийкатионитного процесса умягчения минерализованных вод............16 1.3. Основные закономерности неравновесной нестационарной динамики ионного обмена.........................................................................21 ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРИИ ДИНАМИКИ НЕСТАЦИОНАРНОГО ИОННОГО ОБМЕНА В НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ 2.1. Геометрия зернистого слоя.........................................................35 2.2. Основные уравнения динамики ионного обмена.................38 2.3. Анализ путей решения и выбор метода решения.................41 2.4. Решение системы уравнений методом конечных разностей.......................................................................................................47 ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ИОННОГО ОБМЕНА 3.1. Разработка программы для обработки экспериментальных данных, программа «Режим»....................................................................53 3.2. Программа расчета диффузии поглощаемого иона внутри зерна ионита, подпрограмма «Зерно».....................................................57 3.3. Программа расчета равновесной концентрации поглощаемого иона в растворе на поверхности зерна ионита, подпрограмма «Поиск»..............................................................................59 3.4. Математическая обработка экспериментальных данных...62 3.5. Практическое применение результатов проведенного исследования.................................................................................................72 100

Стр.100

Монография ЗАКЛЮЧЕНИЕ....................................................................................80 ЛИТЕРАТУРА........................................................................................81 ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А.......................................................................................94 Приложение Б........................................................................................97 101

Стр.101