پارٹیکل سائز بمقابلہ مائل ٹیوب سیٹلر کی کارکردگی: CFD سمولیشن 80 μm کی حد تلاش کرتا ہے

آپ جانتے ہیں کہ ایک ٹیوب سیٹلر معطل ٹھوس چیزوں کو ہٹاتا ہے۔ لیکن کیا آپ جانتے ہیں کہ یہ اصل میں کن سائزوں کو ہٹاتا ہے - اور کون سا سائز اس سے پھسلتا ہے کہ ٹینک کتنی اچھی طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہے؟ Anhui صوبے میں ایک حقیقی 1,000 m³/d کاؤنٹر-موجودہ مائل ٹیوب سیٹلر کے CFD تخروپن کا استعمال کرتے ہوئے، محققین نے ذرات کے طرز عمل کو ماڈل بنایا30 سے ​​120 μmاصل آپریٹنگ حالات کے تحت. نتیجہ ایک واضح حد ہے: 80 μm سے نیچے، ذرات کا سائز بمشکل ہٹانے کے لیے اہمیت رکھتا ہے۔ 80 μm سے اوپر، کارکردگی ختم ہو جاتی ہے۔ اگر آپ کا کوگولنٹ اس حد سے اوپر فلکس نہیں بنا رہا ہے، تو آپ کی مائل ٹیوبیں وہ نہیں کر رہی ہیں جس کی آپ نے ادائیگی کی ہے۔

کیوں CFD - اور یہ ٹینک کیوں

مائل ٹیوب سیٹلرز پر زیادہ تر مطالعات بہاؤ کے پیٹرن - ٹینک کے طول و عرض کو بہتر بنانے، ڈیڈ زون کو کم کرنے، رفتار کی تقسیم کو ہموار کرنے پر مرکوز ہیں۔ بہت کم لوگوں نے یہ سوال پوچھا ہے جو فضلہ کے معیار کے لیے سب سے زیادہ اہمیت رکھتا ہے:ایک مخصوص ذرہ سائز کی تقسیم کو دیکھتے ہوئے، اصل میں کیا ہٹا دیا جاتا ہے؟چونکہ مختلف قطروں کے ذرات میں طے کرنے کی رفتار مختلف ہوتی ہے، اس لیے متاثر کن معلق سالڈز کی ذرہ سائز کی تقسیم براہ راست اس تلچھٹ کی کارکردگی کو کنٹرول کرتی ہے جو ٹینک حاصل کر سکتا ہے۔

اس کا جواب دینے کے لئے، محققین نے استعمال کیامعیاری k-ε ٹربولنس ماڈل(بہاؤ کے میدان کے لیے) کے ساتھ مل کرمرکب ملٹی فیز ماڈل(ٹھوس-مائع دو-مرحلے کے رویے کے لیے) - ایک مرکب کنواں-آپریٹنگ ٹیوب سیٹلر کے اندر ہنگامہ خیز، ذرہ-لدے بہاؤ کی نقل کرنے کے لیے موزوں ہے۔

ٹیسٹ کیس درج ذیل ڈیزائن اور آپریٹنگ پیرامیٹرز کے ساتھ صوبہ Anhui کے ایک واٹر ورکس میں ایک حقیقی کاؤنٹر-موجودہ مائل ٹیوب سیٹلر تھا:

نتیجہ 1: ذرات کہاں مرتکز ہوتے ہیں - اور یہ کیوں اہم ہے

پانچ ذرہ قطر نقلی تھے:30، 50، 80، 100، اور 120 μm. ہر ایک کے لیے، معلق ٹھوس کی عمودی تقسیم کو مختلف اونچائیوں پر کراس-حصوں پر اوسط حجم کا حصہ بنا کر جانچا گیا (شکل 2)۔

حراستی پروفائلز سے تین نمونے نکلتے ہیں:

1. تمام ذرہ سائز ایک ہی عمومی رجحان کی پیروی کرتے ہیں۔ارتکاز کی مجموعی شکل-بمقابلہ-اونچائی وکر قطر سے قطع نظر ایک جیسی ہے۔ ٹینک کی فزکس - چار-زون کا ڈھانچہ، بہاؤ کا راستہ، ٹربولنس پیٹرن - ایک مشترکہ ارتکاز پروفائل نافذ کرتا ہے۔

2. ٹیوب انلیٹ (~1.5 میٹر اونچائی) پر، بڑے ذرات کے لیے ارتکاز تیزی سے بڑھتا ہے۔یہ ٹرانزیشن زون ہے جہاں بہاؤ مائل ٹیوبوں میں داخل ہوتا ہے۔ ہنگامہ خیزی اور اختلاط ایک اعلی-ارتکاز خطہ بناتا ہے جو ذرات کے رابطے اور فلوککولیشن کو فروغ دیتا ہے - ٹھوس – مائع علیحدگی کے لیے ایک مثبت اثر۔ اس زون میں داخل ہونے والے ذرات جتنے بڑے ہوں گے، ارتکاز کی بڑھتی ہوئی وارداتیں اتنی ہی زیادہ واضح ہوں گی۔

3. ٹینک کے نچلے حصے اور ایفلوئنٹ کراس- سیکشن میں، ذرہ کا سائز نتیجہ کو آگے بڑھاتا ہے۔سلج زون کے قریب، اوسط حجم کا حصہ ذرہ کے سائز کے ساتھ بڑھتا ہے - زیادہ بڑے ذرات باہر نکلتے ہیں اور جمع ہوتے ہیں جہاں انہیں ہونا چاہیے۔ ایفلوئنٹ کراس-سیکشن پر، حجم کا اوسط حصہکم ہو جاتا ہےجیسے جیسے ذرہ کا سائز بڑھتا ہے - کم بڑے ذرات نکلتے ہیں۔ باہمی تعلق غیر واضح ہے:بڑے ذرات → زیادہ آباد → صاف کرنے والا پانی.

نتیجہ 2: 80 μm تھریشولڈ

ہٹانے کی کارکردگی η کی تعریف اس طرح کی گئی ہے:

جہاں سی_inletمتاثر کن SS ارتکاز (kg/m³) اور C ہے۔_دکانایفلوئنٹ SS ارتکاز (کلوگرام/m³) ہے۔

شکل 3 دی گئی اثر انگیز شرائط (295 mg/L SS، 1,050 kg/m³ کثافت، 0.02001 Pa·s viscosity) کے تحت ہٹانے کی کارکردگی اور ذرہ قطر کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتی ہے۔ وکر لکیری نہیں ہے - اس کا ایک الگ گھٹنا ہے۔

اعداد و شمار دو نظاموں کو ظاہر کرتا ہے:

وجہ ہائیڈرولک ہے: 80 μm سے نیچے کے ذرات میں بسنے کی رفتار اتنی کم ہوتی ہے کہ ٹیوبوں میں اوپر کی طرف بہاؤ ان کو لے جا سکتا ہے، قطع نظر اس کے کہ ٹینک کتنی اچھی طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہو۔ 80 μm سے اوپر، طے کرنے کی رفتار ایک چوڑے مارجن سے اوپر کی رفتار سے آگے نکل جاتی ہے، اور ہٹانا موثر ہو جاتا ہے۔ 80 μm کی حد اس ٹینک کی جیومیٹری اور آپریٹنگ حالات کے لیے مخصوص ہے (40 ملی میٹر ٹیوب قطر، 60 ڈگری جھکاؤ، 0.1 m/s inlet velocity) - لیکن اصول بڑے پیمانے پر لاگو ہوتا ہے:ہر ٹیوب سیٹلر کے پاس ایک نازک ذرات کا سائز ہوتا ہے جس کے نیچے ہٹانا ناقص ہوتا ہے، اور اس سائز کا تعین ٹیوبوں میں اوپر کی رفتار سے ہوتا ہے۔.

آپ کے پودے کے لیے اس کا کیا مطلب ہے۔

1. Coagulant dosing کا ایک ہدف ہے، اور یہ 80 μm ہے۔کوایگولیشن اور فلوکولیشن - کا مقصد چارج اور برجنگ پارٹیکلز - کو بے اثر کرنے کے علاوہ فلوکس کو اہم سائز سے آگے بڑھانا ہے جہاں ٹیوب سیٹلر انہیں پکڑ سکتا ہے۔ جار ٹیسٹنگ سے اس بات کی تصدیق ہونی چاہیے کہ آپ کے بنائے گئے فلوکس آپ کے مخصوص ٹینک جیومیٹری کے لیے حد سے زیادہ ہیں۔

2. اگر آپ کا فضلہ گندا ہے اور فلوک کا سائز حد سے نیچے ہے، تو ٹیوبیں مسئلہ نہیں ہیں - فلوکولیشن مرحلہ ہے۔مزید ٹیوبیں شامل کرنے یا اوپر کی رفتار کو کم کرنے سے معمولی مدد ملے گی۔ لیکن اصل حل اوپر کی طرف ہے: بڑے، گھنے ذرات پیدا کرنے کے لیے بہتر فلوکولیشن جسے موجودہ ٹیوبیں پکڑ سکتی ہیں۔

3. اہم سائز ٹینک-مخصوص ہے۔اس نقالی نے 0.1 m/s inlet velocity کے ساتھ 60 ڈگری پر 40 mm ٹیوب کے لیے 80 μm پایا۔ ایک چھوٹا ٹیوب قطر، ایک چاپلوسی زاویہ، یا کم اوپر کی رفتار دہلیز کو نیچے کی طرف لے جائے گی - یعنی چھوٹے ذرات ہٹنے کے قابل ہو جاتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ ٹیوب جیومیٹری اور ہائیڈرولک لوڈنگ صرف ڈیزائن کے پیرامیٹرز نہیں ہیں۔ وہ براہ راست کم از کم ذرہ سائز مقرر کرتے ہیں جو آپ کا آباد کار سنبھال سکتا ہے۔

4. CFD تخروپن ایک عملی ڈیزائن ٹول ہے، تعلیمی مشق نہیں۔یہاں استعمال ہونے والا k-ε + مکسچر ماڈل کا امتزاج کسی بھی ٹینک جیومیٹری اور آپریٹنگ کنڈیشن کے لیے، ذرہ کے سائز – ہٹانے کی کارکردگی کی وکر کا اندازہ لگا سکتا ہے۔ تعمیر کرنے یا دوبارہ بنانے سے پہلے، تخروپن اس سوال کا جواب دے سکتا ہے کہ تجرباتی ڈیزائن کے اصول یہ نہیں کر سکتے ہیں:کیا یہ ٹینک میرے کچے پانی کے ذرات کو نکال دے گا؟