Numeryczne wyznaczanie stopnia zmieszania wody i kaolinu w mieszalniku statycznym

Jednym z elementów przemysłowego procesu oczyszczania wody lub ścieków jest flokulacja, jako proces tworzenia agregatów z cząstek fazy stałej, będącej wynikiem oddziaływania i wiązania powierzchni agregatów za pośrednictwem zaadsorbowanego na nich związku polimerowego. Powstałe ciężkie i porowate agregaty zwane flokułami zaczynają poddawać się siłom grawitacji i są łatwe w filtracji. Proces flokulacji jest inicjowany przez wprowadzenie cząstek stałych, np. kaolinu, które powinny być rozprowadzone równomiernie w fazie ciekłej. Przy zastosowaniu mieszalnika statycznego są one wprowadzane do rurociągu instalacji wodnej lub ściekowej bezpośrednio przed mieszalnikiem. Konstrukcja mieszalnika ma zapewnić pełne i równomierne zmieszanie cząstek stałych z cieczą. W niniejszej pracy pokazano numeryczne wyznaczenie stopnia zmieszania wody i kaolinu w mieszalniku statycznym za pomocą CFD oraz ocenę jego działania w kontekście skuteczności mieszania oraz zdatności w warunkach przemysłowych. Symulacja nieustalonego procesu mieszania pozwala zamodelować zachowanie się cząstek fazy stałej na całej długości mieszalnika i w efekcie daje możliwość określenia optymalnych wymiarów mieszalnika, takich jak m. in. jego długość oraz ilość przegród zaburzających. Mieszalnik ten może być wykorzystywany m. in. we wstępnych fazach oczyszczania ścieków albo w procesach produkcji zawiesin.

Pełny tekst (pdf)

1. ANSYS FLUENT Documentation.
2. Drew T. B., Hoope J. W.: Advances in chemical engineering, vol. 2, Academic Press Inc., New York 1958.
3. Kantor R.: Analiza oddziaływania odolejacza sprężarki wyporowej w instalacji w warunkach przepływu ustalonego i pulsującego za pomocą CFD, Praca Doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 2004.
4. Majoch M.: Wyznaczenie stopnia zmieszania wody i kaolinu w mieszalniku dynamicznym za pomocą CFD, praca magisterska, Politechnika Krakowska, Kraków 2012.
5. Stręk F.: Mieszanie i Mieszalniki, WNT, Warszawa 1971.
6. Wójtowicz R., Szatko W.: Identyfikacja procesu powstawania flokuł w reaktorze, Inż. Ap. Chem., 51 (2012) 404-405.