Математичне моделювання процесу седиментації для визначення фракційного складу суспензій
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247133Ключові слова:
дисперсна система, фракційний склад, криві розподілу частинок, лінійна апроксимація, седиментаціяАнотація
Виняткові перспективи застосування в науці, техніці та промисловості відкривають високодисперсні порошки (ультрадисперсні алмази, нанокераміка, лікарські порошки) та матеріали на їх основі. Властивості таких матеріалів залежать від розмірів частинок, які можна визначати методом седиментаційного аналізу.
Запропоновано рівняння для обробки даних седиментаційного аналізу, яке не залежить від закону розподілу частинок полідисперсної системи за розмірами, та використано його для опису функцій розподілу частинок радіусами для суспензій глин.
Створено програму мовою Microsoft Visual Basic for Applications (VBA) для розрахунку фракційного складу суспензій за запропонованим рівнянням, перевірено та підтверджено коректність її роботи на модельній системі .
Експериментальним дослідженням підтверджено, що використання розробленої програми та надбудови «Пошук рішення» для середовища MS Excel надає можливість визначати фракційний склад суспензій.
Доведено, що запропонований метод можна використовувати для аналізу будь-яких полідисперсних систем.
Встановлено, що для суспензій, які розглядаються як такі, що містять 25 фракцій, можна визначити інтегральну криву розподілу мас частинок дисперсної фази за радіусами
Це дозволяє стверджувати про можливість використання запропонованого рівняння для обробки даних седиментаційного аналізу, яке не залежить від закону розподілу мас частинок полідисперсної системи за розмірами.
Таким чином, є підстави стверджувати про можливість обґрунтованого визначення фракційного складу будь-яких полідисперсних систем.
Можливо отримання певних ефектів від впровадження обробки даних седиментаційного аналізу за запропонованим рівнянням у виробництва, де регламентується фракційний склад дисперсних фаз
Посилання
- Li, L., Sun, Z., Zhang, R. (2017). Numerical simulation of sedimentation processes in a novel air flotation-sedimentation tank. Journal of Water Process Engineering, 18, 41–46. doi: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2017.05.006
- Khorrami, Z., Banihashemi, M. A. (2019). Numerical simulation of sedimentation process in reservoirs and development of a non-coupled algorithm to improve long-term modeling. International Journal of Sediment Research, 34 (3), 279–294. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2018.10.003
- Szabó, Z., Broda, B., Marosfői, B., Kováts, A. (2021). Sedimentation study on modified lead dioxide particles – For screening of potentially effective additives for lead-acid batteries. Journal of Power Sources, 513, 230547. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2021.230547
- Chen, H., Liu, W., Chen, Z., Zheng, Z. (2021). A numerical study on the sedimentation of adhesive particles in viscous fluids using LBM-LES-DEM. Powder Technology, 391, 467–478. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.06.031
- Antonopoulou, E., Rohmann-Shaw, C. F., Sykes, T. C., Cayre, O. J., Hunter, T. N., Jimack, P. K. (2018). Numerical and experimental analysis of the sedimentation of spherical colloidal suspensions under centrifugal force. Physics of Fluids, 30 (3), 030702. doi: https://doi.org/10.1063/1.5010735
- Kołodziejczyk, K. (2016). Numerical Simulation of Coal Suspension Sedimentation. Archives of Mining Sciences, 61 (1), 59–68. doi: https://doi.org/10.1515/amsc-2016-0005
- Xu, Z., Sun, Y., Niu, Z., Xu, Y., Wei, X., Chen, X. et. al. (2020). Kinetic determination of sedimentation for GMZ bentonite colloids in aqueous solution: Effect of pH, temperature and electrolyte concentration. Applied Clay Science, 184, 105393. doi: https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105393
- Chumak, V., Maksymiuk, M., Kosenko, O. (2010). The processing of results of the sedimentation analysis with the use of the method of Newton. Proceedings of the National Aviation University, 45 (4), 153–160. doi: https://doi.org/10.18372/2306-1472.45.1894
- Chumak, V. L., Maksymiuk, M. R., Komkova, L. S. (2011). Definition of bentonitic suspensions with fractional structure the Newton method usage. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (6 (50)), 18–21. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1801/1697
- Dey, S., Zeeshan Ali, S., Padhi, E. (2019). Terminal fall velocity: the legacy of Stokes from the perspective of fluvial hydraulics. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 475 (2228), 20190277. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.2019.0277
- Samuels, J. (2017). A Graphical Introduction to the Derivative. The Mathematics Teacher, 111 (1), 48–53. doi: https://doi.org/10.5951/mathteacher.111.1.0048
- Frederix, E. M. A., Cox, T. L. W., Kuerten, J. G. M., Komen, E. M. J. (2019). Poly-dispersed modeling of bubbly flow using the log-normal size distribution. Chemical Engineering Science, 201, 237–246. doi: https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.02.013
- Kerim, M. K., Maxanbet, A. T., Balabek, A. M., Uristemova, A. U., Ayakeshova, A. K., Turgumbaeva, Kh. Kh. (2013). Sedimentation analysis of secondary products of phosphorus industry of Zhambyl region. European Student Scientific Journal, 2. Available at: https://sjes.esrae.ru/ru/article/view?id=131
- Zyryanov, M. S., Myachina, M. A., Gavrilova, N. N., Makarov, N. A. (2020). The influence of dispersion of boemite on the properties of γ-Al2O3/α-Al2O3 carrier. Uspekhi v himii i himicheskoy tekhnologii, 34 (5), 32–34. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-dispersnosti-bemita-na-svoystva-nositelya-al2o3-al2o3
- Bittelli, M., Andrenelli, M. C., Simonetti, G., Pellegrini, S., Artioli, G., Piccoli, I., Morari, F. (2019). Shall we abandon sedimentation methods for particle size analysis in soils? Soil and Tillage Research, 185, 36–46. doi: https://doi.org/10.1016/j.still.2018.08.018
- Fakour, M., Rahbari, A., Moghadasi, H., Rahimipetroudi, I., Domairry-Ganji, D., Varmazyar, M. (2018). Analytical study of unsteady sedimentation analysis of spherical particle in Newtonian fluid media. Thermal Science, 22 (2), 847–855. doi: https://doi.org/10.2298/tsci160602181f
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Vitalii Chumak, Mariia Maksymiuk, Olena Kosenko, Vira Rudenko, Olena Spaska
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
