Аннотация

Цель исследований – разработка метода определения оптимального состава полимербетонного фильтрующего элемента, обеспечивающего требуемые параметры качества воды для систем капельного орошения. В ходе исследований установлено, что основными параметрами, обуславливающими процесс эффективной очистки природных вод через полимербетонный фильтрующий элемент, являются размер и количество поровых каналов, которые, в свою очередь, находятся в прямой зависимости от количества полимерного связующего. В результате исследований авторами разработана модель определения состава полимербетонного фильтрующего элемента, в основу которой положены классические положения о пористой среде, описанные в физической модели Слихтера. Модель фильтрующего элемента представлена заполнителем – фракционированными горелыми отходами горнодобывающей промышленности – и полимерным связующим. Согласно данной модели пористая среда представляет собой совокупность зерен заполнителя, принимаемых одинакового размера, сферической формы, упакованных гексагонально, т. е. каждое зерно имеет 12 точек соприкосновения с другими зернами, что обеспечивает максимальную плотность конечного материала. В свою очередь, полимерное связующее обеспечивает неподвижность скелета структуры фильтрующего элемента, образуя разветвленную сеть сквозных поровых каналов. При моделировании полимербетонной плиты внедрены следующие допущения: фракционный состав заполнителя полидисперсный; частицы принимаются правильной сферической формы; толщина пленки связующего, покрывающего частицы заполнителя, может не быть одинаковой для всех зерен; часть полимерного связующего заполняет поровые каналы, придавая им цилиндрическую форму. Разработанная модель позволяет определить требуемый объем полимерного связующего при задании диаметров частиц для обеспечения разветвленной сети сквозных поровых каналов, через которые будет происходить фильтрация природной воды для капельного орошения.

Ключевые слова: математическая модель, капельное орошение, фильтрующий элемент, пористая среда, физическая модель Слихтера, толщина пленки связующего, горелые отходы угледобывающей промышленности.