Аннотация

Цель: экспериментальное сравнение оптимальных режимов работы стандартного и модернизированного гидроциклонного аппарата для водоочистки на мелиоративных системах. 

Материалы и методы: проведены экспериментальные исследования, посвященные определению эффективности очистки воды от дисперсных частиц, для типового гидроциклона и усовершенствованной конструкции, в которой сливной патрубок дополнен насыпным фильтром. Модельной суспензией являлась вода с заданной концентрацией твердых частиц, размер и концентрация которых соответствовали фракционному составу примесей в природном водоеме. 

Результаты и обсуждения. В результате анализа воды природного водоисточника установлено, что массовая концентрация твердых частиц составляет 5 %, при этом 21 % от общей массы механических примесей составляют частицы размером 50 мкм и меньше. Оптимальным значением диаметра пескового патрубка типового гидроциклона ГНС-100 для разделения исследуемой суспензии является 10 мм. Такое конструктивное исполнение обеспечивает степень очистки 0,79, при этом соотношение расходов очищенной и шламовой воды составляет 3,6. Оптимальными параметрами работы гидроциклона предлагаемой конструкции является диаметр пескового патрубка 10 мм и засыпка фильтровального слоя 75 %. Такая комплектация обеспечивает эффективность разделения 0,91 при потерях воды со шламом 17 %. 

Выводы: предлагаемая конструкция гидроциклона со сливным патрубком, дополненным насыпным фильтром, позволяет повысить эффективность улавливания механических примесей на 12 % в сравнении с типовым аппаратом, что обусловлено совместной реализацией процессов гидроциклонирования и фильтрования через слой зернистой загрузки.

doi: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-34-48

Для цитирования

Эффективность и расходные характеристики гидроциклона с фильтрующим сливным патрубком / М. И. Ламскова, М. И. Филимонов, А. Е. Новиков, С. В. Бородычев // Мелиорация и гидротехника = Land Reclamation and Hydraulic Engineering [Электронный ресурс]. 2021. Т. 11, № 4. С. 34–48. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1236 (дата обращения: 22.11.2021). DOI: 10.31774/2712-9357-2021-11-4-34-48.

Список литературы

1. Васильев С. М., Шкура В. Н., Штанько А. С. Капельные оросительные системы: учеб. пособие. Новочеркасск, 2019. 179 с.

2. Ахмедов А. Д., Темерев А. А. Влияние качества поливной воды на работоспособность систем капельного орошения // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 2011. № 6. С. 24–26.

3. Штанько А. С. Фильтрующие водозаборы из водотоков для подачи предварительно очищенной воды в системы капельного орошения // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2020. № 3(39). С. 123–139. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1142 (дата обращения: 01.08.2021). DOI: 10.31774/2222-1816-2020-3-123-139.

4. Джабагиева К. Р., Дегтярев Г. В. Конструкции гидроциклонов, гидроциклонных нефтеловушек и их принципы работы // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2014. № 51. С. 124–126.

5. Новиков А. Е., Филимонов М. И., Ламскова М. И. Использование закрученных потоков и сорбционных эффектов при водоочистке в низконапорных оросительных системах с локальной подачей // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации [Электронный ресурс]. 2016. № 4(24). C. 189–201. URL: http:www.rosniipm-sm.ru/article?n=1122 (дата обращения: 01.08.2021).

6. Разработка двухкамерного гидроциклона для узлов водоподготовки оросительных систем / М. И. Ламскова, А. Е. Новиков, М. И. Филимонов, С. В. Бородычев // Пути повышения эффективности орошаемого земледелия. 2020. № 3(79). C. 104–109.

7. Шестов P. H. Гидроциклоны. Л.: Машиностроение, 1967. 80 с.

8. Пат. на полез. модель 184122 Российская Федерация, МПК B 01 С 5/22. Гидроциклон / Ламскова М. И., Бородычев С. В., Новиков А. Е., Бородычев В. В., Филимонов М. И.; патентообладатель Всерос. науч.-исслед. ин-т гидротехники и мелиорации им. А. Н. Костякова. № 2018129764; заявл. 15.08.18; опубл. 16.10.18, Бюл. № 29. 7 с.

9. Souza J. S., Farias F. P., Swarnakar R. Non-isothermal separation process of two-phase mixture water/ultra-viscous heavy oil by hydrocyclone // Adv. Chem. Eng. Sci. 2011. № 1. Р. 271–279. DOI: 10.4236/aces.2011.14038.

10. Mohsen I. M., Abbas M., Ehsanolah A. Optimizing the design and performance of solid-liquid separators // International Journal of Thermofluids. 2020. Vol. 5–6. 100033. https:doi.org/10.1016/j.ijft.2020.100033.

11. Пат. на полез. модель 167820 Российская Федерация, МПК B 04 C5/12. Гидроциклон / Ламскова М. И., Голованчиков А. Б., Новиков А. Е., Филимонов М. И.; патентообладатель Волгогр. гос. техн. ун-т. № 2016120192; заявл. 24.05.16; опубл. 10.01.17, Бюл. № 1. 6 с.

12. Абдураманов Н. А. Совершенствование конструкции гидроциклонных насосных установок в системах сельскохозяйственного водоснабжения и обводнения пастбищ: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 06.01.02. Тараз, 2010. 28 с.

13. Wang B., Yu A. B. Numerical study of particle-fluid flow in hydrocyclones with different body dimensions // Miner. Eng. 2006. № 19. Р. 1022–1033. https:doi.org/10.1016/j.mineng.2006.03.016.

14. Svarovsky L., Thew M. T. Hydrocyclones: Analysis and Applications. Kluwer Academic Publishers, 1992. 440 p.

15. Терновский И. Г., Кутепов А. М. Гидроциклонирование. М.: Наука, 1994. 350 с.

16. Sirlene A., Hortеncia L., Severino R. Impact of permeable membrane on the hydrocyclone separation performance for oily water treatment // Membranes. 2020. № 10. Р. 350–371. https:doi.org/10.3390/membranes10110350.

17. Пат. на полез. модель 158008 Российская Федерация, МПК B 04 C 5/12. Гидроциклон / Ламскова М. И., Новиков А. Е., Филимонов М. И.; патентообладатель Волгогр. гос. техн. ун-т. № 2015118366/05; заявл. 15.05.15; опубл. 20.12.15, Бюл. № 35. 7 с.

18. Инженерно-экологический справочник. В 3 т. Т. 2 / А. С. Тимонин, Р. Ш. Абиев, С. М. Дмитриев, Т. С. Дмитриева. Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. 884 с.

19. Моделирование процессов разделения неоднородных жидкостных систем в гидроциклоне с учетом критериев подобия / А. Б. Голованчиков, А. Е. Новиков, М. И. Ламскова, М. И. Филимонов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2018. № 2. C. 34–38.