ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Известный метод заключается в прямом измерении потерь напора на песчаных слоях фильтра по разности показаний пьезометров или манометров. Однако для напорных фильтров этот метод неудобен из-за необходимости пьезометров большой высоты. Для исключения влияния наполнения-опорожнения пьезометров на работу фильтра малого диаметра (обычно в лабораторных исследованиях) требуется делать его увеличенного размера. Применение же манометров снижает точность замеров и удораживает систему.

Предлагается метод определения потерь напора без пьезометров и манометров, который заключается в следующем. Известно, что при ламинарном режиме потери напора обратно пропорциональны коэффициенту фильтрации. Зная коэффициент фильтрации каждого слоя фильтрующей загрузки можно согласно закону Дарси вычислить величину потери напора на нем при заданной скорости фильтрации. Однако коэффициент фильтрации в процессе фильтрования непрерывно изменяется ввиду накопления адсорбата в порах загрузки. Изменяется пористость песка. Проявление этого можно обнаружить в уменьшении продолжительности движения фильтрата от одного условного поперечного сечения загрузки к другому. Чем больше накопилось адсорбата, тем уже проводящие каналы загрузки, тем больше истинная скорость фильтрации жидкости в порах, тем меньше эта продолжительность при постоянной во времени скорости фильтрования. Тогда метод заключается в двух операциях: 1 - замеры продолжительностей движения фильтрата между различными поперечными к потоку сечениями; 2 - пересчет этих продолжительностей в потери напора на слоях. Так как продолжительности являются интегральными результатами многих внутренних свойств среды и являений, то по слоям загрузки можно тут же вычислять на различные моменты времени текущие коэффициенты фильтрации, пористости, объемы и массы отложений, истинные скорости фильтрации, средние диаметры зерен и др. Для снижения погрешностей определения потерь напора на слоях, когда эквивалентный диаметр зерен в каждом слое неизвестен, но известен в целом для загрузки, метод можно задействовать в интерационном режиме с параллельным определением этих диаметров по еще чистым слоям, используя в каждом последующем цикле расчетов по данному слою результаты расчетов из предыдущего цикла. С этой целью и в дальнейших определениях целесообразно воспользоваться автоматическим регистратором продолжительностей (магнитофоном или памятью в компьютере с аналоговым входом для звукового канала) с обработкой фонограмм на компьютере.

Метод реализуется на фильтровальной установке следующим образом. В корпусе фильтра, желательно из диэлектрика, в пределах загрузки просверливают шагом "дельта l" по высоте по два рядом расположенных отверстия. После нарезки резьбы плотно ввинчивают в них металлические винты-электроды так, чтобы они немного вошли в песок. Электроды одного из вертикальных рядов соединяют между собой общей шиной. Шину подключаю к массе регистратора, а остальные электроды - к его входу, через коммутатор и источник переменного тока. На уровне верхней пары электродов в фильтруемую жидкость осторожно подают пипеткой небольшую дозу сильного электролита. По мере движения по порам загрузки электролит проходит с фильтруемой жидкостью через всю толщу песка, поочередно омывая все пары контактов. В момент появления наибольшей концентрации электролита в зоне данной пары электродов на входе регистратора возникает сигнал наибольшей силы. Затем это наблюдается на следующей паре электродов и т.д. Поочередно подключая регистратор к парам электродов, фиксируют интервалы времени "дельта t" между моментами возникновения максимальных согналов на предыдущей и последующей паре контактов.

Истинная скорость фильтрации чистого песка, осевшего в фильтре после промывки, вычисляется для слоев по расстоянию "дельта l" между парами контактов с учетом коэффициента l>1, уточняющего длину пути электролита из-за извилистости поровых каналов в толще загрузки, по формуле vи="дельта l "* l/"дельта t". По скорости фильтрования v, заданной на фильтре, и истинным скоростям фильтрации vи жидкости в слоях определяются пористости слоев m=v/vи (их можно проверить по объемам воды, выпускаемой из слоев через отводящую трубу установки). Затем вычисляются коэффициенты фильтрации k слоев при известных эквивалентных диаметрах dэкв зерен и пористостях слоев m. Искомые потери напора в слоях чистого песка "дельта h"=v * "дельта l/k. По мере кольматажа фильтрующей загрузки адсорбатом истинная скорость фильтрации vи растет вследствие уменьшения коэффициента фильтрации k. Его можно вычислить по одной из известных формул. По заданной скорости фильтрования v с учетом коэффициентов фильтрации k чистых и частично закольматированных слоев определяются потери напора "дельта h" в каждом слое фильтрующей загрузки по одной из конечных формул:

Метод справедлив при объеме отложений в загрузке "дельта m <0,078 кум.м/куб.м,="" т.е.="" в="" широких="" условиях="" известных="" дельта-технологий.="" он="" характеризуется="" отсутствием="" необходимости="" применения="" пьезометров="" и="" манометров,="" высокими="" надежностью="" и="" точностью="" результатов,="" а="" при="" использовании="" в="" итерационном="" режиме="" с="" применением="" компьютера="" исключает="" кропотливую="" работу="" с="" зернистой="" загрузкой="" по="" определению="" ее="" гранулометрического="" состава="" в="" каждом="">