Особенности расчета величины фактора обновления поверхности пузырьков воздуха
https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-4-55-63
Аннотация
Ресурсоемкость биологической очистки сточных вод снижается при повышении энергоэффективности применяемых в аэротенке систем пневматической аэрации. Модернизация процесса аэрации возможна при разработке адекватной математической модели, описывающей процесс массопередачи кислорода из пузырька воздуха в воду, необходимого для биологического окисления загрязнений сточных вод. Анализ существующих теоретических моделей, описывающих процесс массопередачи кислорода воздуха в воду, а именно – двухпленочной теории Льюиса – Уитмена, теории пенетрации Хигби, теории обновления деформированной поверхности пузырька П. В. Данквертса, – показал особенности их применения для газожидкостных систем. Большое значение для описания процессов массопередачи кислорода воздуха в воду при использовании пневматической системы аэрации в аэротенках имеет фактор обновления деформированной поверхности пузырьков воздуха. В турбулентном потоке при непрерывном обновлении межфазной поверхности, создаваемой пузырьками воздуха, происходит интенсификация процесса массопередачи за счет турбулентной диффузии, что отражается в расчетных математических зависимостях. Использование математических зависимостей, определяющих скорость массопередачи кислорода воздуха в воду через деформируемую поверхность пузырьков, формирующихся в аэрационном объеме аэротенка, позволит учесть изменение их формы, что повысит точность определения значений технологических характеристик систем пневматической аэрации.
Об авторах
С. Ю. Андреев
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Россия
Россия
Андреев Сергей Юрьевич, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры водоснабжения, водоотведения и гидротехники
Л. В. Белова
Тюменский индустриальный университет
Россия
Россия
Белова Лариса Владимировна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры инженерных систем и сооружений, заведующая кафедрой начертательной геометрии и графики
Список литературы
1. Fick, A. On liquid diffusion / A. Fick. – London : Taylor & Francis, 1855. – 39 p. – Текст : непосредственный.
2. Noyes, A. A. The rate of solution of solid substances in their own solutions / A. A. Noyes, W. R. Whitney. – DOI 10.1021/ja02086a003. – Текст : непосредственный // Journal of the American Chemical Society. – 1897. – Vol. 19, No. 12. – P. 930–934.
3. Nernst, W. Theorie der Reaktionsgeschwindigkeit in heterogenen Systemen / W. Nernst. – DOI 10.1515/zpch1904-4704. – Текст : непосредственный // Zeitschrift für Physikalische Chemie. – 1904. – Vol. 47U, No. 1. – P. 52–55.
4. Lewis, W. K. Principles of Gas Absorption / W. K. Lewis, W. G. Whitman. – DOI 10.1021/ie50180a002. – Текст : непосредственный // Industrial & Engineering Chemistry. – 1924. – Vol. 16, No. 12. – P. 1215–1220.
5. Higbie, R. The rate of absorption of a pure gas into a still liquid during short periods of exposure / R. Higbie. – Текст : непосредственный // AIChE Journal. – 1935. – Vol. 31. – P. 365–389.
6. Попкович, Г. С. Системы аэрации сточных вод / Г. С. Попкович, Б. Н. Репин. – Москва : Стройиздат, 1986. – 133 с. – Текст : непосредственный.
7. Pan, Yu. A new approach to estimating oxygen off-gas fraction and dynamic alpha factor in aeration systems using hybrid machine learning and mechanistic models / Yu. Pan, M. Dagnew. – DOI 10.1016/j.jwpe.2022.102924. – Текст : электронный // Journal of Water Process Engineering. – 2022. – No. 48, 102924. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214714422003683 (дата обращения: 23.10.2023).
8. Modelling oxygen transfer using dynamic alpha factors / L.-M. Jiang, M. Garrido-Baserba, D. Nolasco [et al.]. – DOI 10.1016/j.watres.2017.07.032. – Текст : электронный // Water Research. – 2017. – No. 124. – Р. 139–148. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313541730605X (дата обращения: 23.10.2023).
9. Danckwerts, P. V. Significance of liquid-film coefficients in gas absorption / P. V. Danckwerts. – Текст : непосредственный // Industrial & Engineering Chemistry. – 1951. – Vol. 43, No. 6. – P. 1460–1467.
10. Кишиневский, М. Х. Исследование теплои массообмена / М. Х. Кишиневский, Т. С. Корниенко. – Кишинев : Картя молдовеняскэ, 1967. – 16 c. – Текст : непосредственный.
11. Andreev, S. Y. Evaluating the patterns of air bubble rise in water-air mixtures used in natural and waste water treatment processes / S. Y. Andreev, I. A. Garkina, M. I. Yakhkind. – DOI 10.1088/1757-899X/687/6/066054. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering : International Conference on Construction, Architecture and Technosphere Safety. – Chelyabinsk : Institute of Physics Publishing, 2019. – Vol. 687, 6. – P. 066054.
12. Deryagin, B. V. Kinetic theory of the flotation of small particles / B. V. Deryagin, S. S. Dukhin, N. N. Rulev. – DOI 10.1070/RC1982V051N01ABEH002791. – Текст : непосредственный // Russian Chemical Reviews. – 1982. – No. 51. – P. 92–118.
13. Okazaki, S. The velocity of ascending air bubbles in aqueous solution of a surface active substance and the life of the bubble on the same solution / S. Okazaki. – Текст : непосредственный // Bulletin of the Chemical Society of Japan. – 1964. – No. 37. – P. 144–150.
14. Мешенгиссер, Ю. М. Теоретическое обоснование и разработка новых полимерных аэраторов для биологической очистки сточных вод : специальность 05.23.04 «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов» : автореферат диссертации на соискание доктора технических наук / Ю. М. Мешенгиссер. – Москва : НИИ ВОДГЕО, 2005. – 48 с. – Текст : непосредственный.
15. Худенко, Б. М. Аэраторы для очистки сточных вод / Б. М. Худенко, Е. А. Шпирт. – Москва : Стройиздат, 1973. – 112 с. – Текст : непосредственный.
16. Брагинский, Л. Н. Моделирование аэрационных сооружений для очистки сточных вод / Л. Н. Брагинский, М. А. Евилевич, В. И. Бегачев. – Ленинград : Химия, 1980. – 144 с. – Текст : непосредственный.
17. Караичев, И. Е. Совершенствование методов расчета аэрации водных объектов : специальность 05.23.16 «Гидравлика и инженерная гидрология» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / И. Е. Караичев. – Москва, 2019. – 23 с.
18. Horvath, I. R. A surface renewal model for unsteady-state mass transfer using the generalized Danckwerts age distribution function / I. R. Horvath, S. G. Chatterjee. – DOI 10.1098/rsos.172423. – Текст : электронный // The Royal Society Publishing. – 2018. – No. 5. – URL: https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.172423 (дата обращения: 23.10.2023).
Рецензия
Для цитирования:
Андреев С.Ю., Белова Л.В. Особенности расчета величины фактора обновления поверхности пузырьков воздуха. Архитектура, строительство, транспорт. 2023;(4):55–63. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-4-55-63
For citation:
Andreev S.Yu., Belova L.V. Peculiarities of calculating the value of the air bubble surface renewal coefficient. Architecture, Construction, Transport. 2023;(4):55–63. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/2782-232X-2023-4-55-63
Просмотров:
19
Послать статью по эл. почте 