Определение характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Крохина, Алина Вадимовна

• Крохина, Алина Вадимовна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Крохина, Алина Вадимовна

Содержание

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Особенности работы, конструирования и расчета

гидроциклонов

1.1. Анализ возможностей практического применения гидроциклонов в 16 составе гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов

1.1.1. Основные типы гидроциклонов и их целевое назначение

1.1.2. Основные особенности работы цилиндроконических 26 гидроциклонов-классификаторов

1.1.3. Основные способы изменения гидродинамической обстановки 32 в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах

1.2. Особенности процесса классификации суспензий в 37 цилиндроконических гидроциклонах малых размеров с инжекцией

1.2.1. Основные характеристики цилиндроконических 37 гидроциклонов-классификаторов

1.2.2. Анализ компонент скорости движения дисперсионной среды в 47 цилиндроконических гидроциклонах

1.2.3. Особенности описания движения дисперсной фазы в 58 цилиндроконических гидроциклонах

1.2.4. Изменение характеристик разделения цилиндроконических 68 гидроциклонов-классификаторов малых размеров при помощи инжекции

1.3. Методы расчета характеристик цилиндроконических 72 гидроциклонов-классификаторов малых размеров

1.3.1. Анализ подходов к описанию процессов в цилиндроконических 72 гидроциклонах-классификаторах малых размеров

1.3.2. Особенности применения динамических подходов при расчете 75 характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров

1.3.3. Применение феноменологического подхода при расчете 76 характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров

1.3.4. Вероятностно-статистические методы расчета процесса 78 разделения дисперсных систем в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах малых размеров

Выводы по главе 1, постановка цели и задач исследований

Глава 2. Теоретическое исследование процесса разделения

полидисперсных систем в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах с инжекцией

2.1. Расчетная схема движения частиц дисперсной фазы в аппарате

2.2. Вероятностно-статистическая модель процесса разделения 91 полидисперсных систем в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах с инжекцией

2.3. Исследование асимптотических свойств разработанной модели

2.4. Определение характеристик разделения суспензий в 111 цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах с инжекцией

Выводы по главе 2

Глава 3. Экспериментальные и модельные исследования

характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией

3.1. Методика экспериментального и модельного исследования

характеристик классификационных аппаратов

3.1.1. Универсальный экспериментальный стенд для исследования 120 характеристик классификационных аппаратов

3.1.2. Методика экспериментального исследования характеристик 125 классификационных аппаратов

3.1.3. Методика экспериментального исследования разделяющей 126 способности классификационных аппаратов

3.1.4. Методика проведения модельных исследований структуры 128 основных потоков в классификационных аппаратах на основе вычислительного эксперимента

3.1.5. Методика нахождения основных определяющих параметров 130 разработанной модели процесса разделения полидисперсных систем в классификационных аппаратах

3.2.Результаты исследования основных характеристик 133 цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией

3.2.1. Результаты экспериментальных исследований общей 133 производительности классификационных аппаратов при различных способах инжектирования

3.2.2. Результаты экспериментальных исследований изменения 135 значения сплит-параметра в классификационных аппаратах с инжекцией

3.2.3. Результаты модельных исследований гидродинамических 138 характеристик классификационных аппаратов

3.3. Результаты экспериментальных исследований разделяющей 146 способности цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией

3.3.1. Результаты экспериментальных исследований функции 146 эффективности разделения частиц в классификационных аппаратах

3.3.2. Результаты исследований особенностей конструктивного 149 оформления инжектора

3.3.3. Выбор основных определяющих параметров процесса 154 разделения суспензий в классификационных аппаратах

3.4. Результаты модельных исследований разделяющей способности 157 цилиндроконических гидроциклонов-класссификаторов малых размеров с инжекцией

3.4.1. Результаты определения коэффициентов детерминированных 157 составляющих процесса классификации

3.4.2. Результаты определения коэффициента интенсивности 164 случайных составляющих процесса классификации

3.5. Результаты проверки адекватности предложенной модели 184 Выводы по главе 3 186 Глава 4. Инженерная методика расчета характеристик 188 цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией

4.1. Расчет основных технологических характеристик 188 классификационных аппаратов

4.2. Расчет характеристик процесса классификации твердых частиц в 192 классификационных аппаратах

4.3. Пример расчета процесса классификации твердых частиц в 200 цилиндроконическом гидроциклоне малого размера с инжекцией

Выводы по главе 4

Общие выводы

Список литературы 207 Акт о внедрении

Основные обозначения

А - постоянный коэффициент;

Ао. Ат , А£- постоянные величины;

а, Ь' - размеры входного патрубка гидроциклона, м;

В - интенсивность случайных составляющих протекающих процессов;

С'0, С'I - постоянные величины; Сн - постоянный коэффициент для определенного диаметра частиц; Свх - концентрация дисперсной фазы в исходной суспензии, кг/м3; Св - концентрация дисперсной фазы суспензии в верхнем сливе гидроциклона, кг/м ;

Сн - концентрация дисперсной фазы суспензии в нижнем сливе гидроциклона, кг/м";

с1ч - диаметр цилиндрической части гидроциклона, м;

¿4, - диаметр входного патрубка гидроциклона, м;

с1в - диаметр верхнего сливного патрубка гидроциклона, м;

с1н - диаметр нижнего выходного патрубка гидроциклона, м;

с1т - диаметр инжекционного отверстия, м;

с!ч - диаметр частицы, м;

с!5о - медианное зерно разделения, м;

¿7„ - средний диаметр частиц, м;

с!25 - образец гидроциклона с диаметром цилиндрической части 0,025 м; с!50 - образец гидроциклона с диаметром цилиндрической части 0,050 м; 3 - плотность потока, м/с;

/г,, - длина цилиндрической части гидроциклона, м; Ик - длина конической части гидроциклона, м;

И - длина вертикального сечения гидроциклона между верхним и нижнем сливными патрубками, м; крз - высота рабочей зоны гидроциклона, м; эмпирический коэффициент;

ку, кт, квх, кф, к0 - постоянные коэффициенты; Кт, К\,К2- постоянные коэффициенты;

к, с, Ь - постоянные определяющие комплексы, характеризующие интенсивность классификационного воздействия, центробежных сил и случайных составляющих соответственно;

/ - постоянное осредненное изменение эффективного диаметра взаимодействия частиц /-ой фракции, м;

А/ - изменение эффективного диаметра взаимодействия частиц /-ой фракции, м;

т, т',&- постоянные комбинированные безразмерные комплексы тч - масса частицы, кг ;

М-- количество частиц всех фракций в единице объема;

п - постоянный параметр;

пт - количество инжекционных отверстий;

р - избыточное давление на входе в гидроциклон, Па;

<2 - расход основного потока жидкости на входе в гидроциклон, м /с;

- расход инжектируемого потока жидкости, м /с; {2в - расход в сечении верхнего слива гидроциклона, м3/с; Qи - расход в сечении нижнего слива гидроциклона, м3/с; г - безразмерный радиус; Я - текущий радиус вращения, м; Я0 - радиус цилиндрической части гидроциклона, м; Л2 - инжектор с двумя инжекционными радиальными отверстиями; Я4 - инжектор с четырьмя инжекционными радиальными отверстиями; Яе - число Рейнольдса; £ - обобщенная координата, мп+1; 5вд - площадь входного патрубка, м ; 5" - сплит-параметр;

Т(с1,) - дискретная функция эффективности разделения частиц в аппарате;

Т(с1ч) - непрерывная функция эффективности разделения частиц в аппарате; Т1 - инжектор с одним инжекционным тангенциальным отверстием; Т2 - инжектор с двумя инжекционными тангенциаль ными отверстиями; Т4 - инжектор с четырьмя инжекционными тангенциальными отверстиями; и - радиальная скорость движения частицы, м/с;

и' - средняя скорость движения основного потока дисперсионной среды в радиальном направлении, м/с;

и" - средняя скорость движения инжектируемого потока в радиальном направлении, м/с;

иг - вертикальная (осевая) скорость движения дисперсионной среды, м/с;

V - скорость движения частицы в аппарате, м/с;

ус - относительная скорость движения частицы, м/с;

м> - скорость движения дисперсионной среды (потока), м/с;

XV'- тангенциальная скорость движения жидкости, м/с;

ж 'о-тангенциальная скорость суспензии на входе в гидроциклон, м/с;

м>,„ - скорость инжекционной струи, м/с ;

- средняя скорость движения частиц в пространстве IV - случайная составляющая средней скорости движения частиц в пространстве Я, м/с ; х - безразмерная координата; а - постоянный коэффициент; Э - полный угол конусной части гидроциклона, дгр - граничное зерно разделения, м; у - половинный угол конусной части гидроциклона, /¿-динамическая вязкость, Пас;

- коэффициенты геометрического подобия;

рч - плотность частицы, кг/м3;

рс - плотность дисперсионной среды, кг/м"3;

со - угловая скорость, рад/с.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией»

Введение

Актуальность темы. Аппараты циклонного типа являются составной частью многих гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов, используемых при решении большого числа производственных, технических и технологических задач, включая задачи экологии, надежности и безопасности [9,10,16,28,37,42,48,49,73,89, 104,108,129,179].

Гидромеханические процессы очистки, разделения и классификации полидисперсных систем находят все более широкое применение во многих отраслях промышленности, таких как горнорудная, нефтехимическая, химическая, угольная, лакокрасочная, микробиологическая, пищевая и ряде других [2,37,73,89,92,93,108,114,115,121,179]. Среди указанных процессов особое место занимают процессы обработки полидисперсных систем «жидкость - твердое тело» [73,94,108].

Современные технические потребности заставили широкий круг исследователей обратиться к проблеме классификации высокодисперсных фракций суспензий с размером частиц менее 5 мкм [22,33,73,76,85,142, 163,165], при решении которой особое место занимают цилиндроконические гидроциклоны-классификаторы малых размеров, характеризующиеся как малым диаметром цилиндрической части d<50 мм, так и малым углом конусности в<6° [108,116,139,163,165,175].

Исследования разделяющей способности цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров позволили выявить при их работе ряд особенностей и явлений, одним из которых является «fish-hook» эффект, заключающийся в поступлении тонкодисперсных частиц твердой фазы в крупнодисперсный продукт классификации [76,132,140,151,174, 190,191]. Данный эффект способствует уменьшению производительности технологического оборудования, ухудшает качество целевого продукта,

снижает эффективность работы последующих ступеней очистки, что нередко приводит к загрязнению биосферы [10,73].

Для устранения указанных проблем широкое применение нашли гидроциклоны - классификаторы малых размеров с инжекцией [143,149,168,189], внедрение которых сдерживается рядом нерешенных вопросов.

К ним в первую очередь следует отнести отсутствие однозначных экспериментальных данных о характеристиках цилиндроконических гидроциклонов малых размеров, которые определяются параметрами процесса классификации и изменением структуры потоков в аппарате в зависимости от конструкционного оформления инжектора.

Кроме того, имеют место различия в подходах к теоретическому описанию протекающих процессов в аппаратах подобного типа, где интенсивность случайных составляющих основных процессов имеет определяющее значение.

Более того, для решения современных практических задач требуется нахождение явного вида непрерывной функции эффективности разделения частиц в гидроциклоне Т=Т((ЛЧ) во всем диапазоне размеров частиц.

Указанные обстоятельства связаны как с незавершенностью общей теории процессов переноса в гидроциклонах-классификаторах, так и с отсутствием универсальных методик их расчета, выбора и конструктивного оформления аппаратов.

Таким образом, определение характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией можно отнести к актуальным и практически значимым задачам современных гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов.

Целью настоящей работы является определение характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией и разработка методики их расчета на основании комплексного подхода, базирующегося на вероятностно-статистических методах описания процесса эволюции водных полидисперсных систем «жидкость - твердое тело».

Методы исследования. В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проведены на кафедре экологии и промышленной безопасности МГТУ им. Н.Э. Баумана. Экспериментальные исследования проведены в лабораторных условиях на базе технического факультета Университета Эрланген-Нюрнберг, Германия. Модельные исследования проведены на основе вычислительного эксперимента с использованием пакета прикладных программ. Обработка экспериментальных данных проводилась прямым и косвенным способом анализа с применением методов математической статистики, корреляционного и регрессионного анализа.

Научная новизна:

1. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что поведение частиц дисперсной фазы суспензии в процессе классификации в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах малых размеров с инжекцией может быть описано на основе стационарных решений кинетического уравнения Фоккера-Планка-Колмогорова в пространстве новой обобщенной координаты. Аналитически найден явный вид непрерывной функции эффективности разделения частиц в аппарате в исследуемом диапазоне размеров частиц.

2. Теоретически показана и экспериментально подтверждена возможность описания характеристик классификации суспензии в гидроциклоне с инжекцией с помощью семейства трехпараметрических кривых,

формально совпадающих с универсальными эмпирическими формулами Свенсона - Авдеева.

3. Установлено, что разделяющая способность цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов с инжекцией может быть удовлетворительно описана с использованием свойств статистического самоподобия на основе данных о гранулометрическом составе разделяемой суспензии, а также двух комплексных показателей, характеризующих интенсивность протекающих процессов, для определения которых разработано прикладное программное обеспечение.

4. Теоретически показано и экспериментально подтверждено, что высота рабочей зоны в исследуемых аппаратах является переменной величиной и зависит от тангенциальной скорости на входе в аппарат, относительной скорости инжекционного потока и конструктивных параметров гидроциклона и инжектора.

5. Экспериментально установлено, что коэффициент гидравлического сопротивления цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с может быть принят на основании данных стационарных испытаний аппаратов без инжекции.

6. Показано, что сплит-параметр аппарата зависит от относительного инжекционного расхода, а характер его изменения определяется конструктивными параметрами инжектора.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Разработана вероятностно-статистическая модель процесса классификации суспензий в цилиндроконических гидроциклонах-классификаторах малых размеров с инжекцией и определены границы ее применимости.

2. Даны количественные оценки влияния инжекции на гидродинамику и классификационную способность цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией.

3. На примере дисперсной системы «вода - полевой шпат» экспериментально подтверждено наличие «fish-hook» эффекта в процессе разделения суспензий в гидроциклонах-классификаторах малых размеров с инжекцией и установлена его взаимосвязь с высотой рабочей зоны аппарата.

4. Установлен явный вид безразмерных комбинированных комплексов, однозначно определяющих количественные характеристики непрерывной функции эффективности разделения частиц в аппаратах.

5. Определены характеристики цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией, разработана инженерная методика их расчета и прикладное программное обеспечение, применяемое для решения широкого ряда технических задач.

6. Результаты работы внедрены на совместном российско-чешском предприятии «Медиа инжиниринг» (г.Москва, Российская Федерация, г.Либерец, Чешская Республика) при организации основных и вспомогательных технологических и производственных процессов, связанных с классификацией суспензий и реализуемых при выпуске серийной продукции, а также в составе нормативных документов для регламентирования требований, предъявляемых к локальным сооружениям очистки сточных вод, что подтверждено актом о внедрении.

Положения, выносимые на защиту:

1. Вероятностно-статистическая модель процесса классификации суспензии в цилиндроконических гидроциклонах малых размеров с инжекцией и найденный явный вид непрерывной функции эффективности разделения частиц в аппарате.

2. Результаты исследования асимптотических свойств предложенной модели (при i—»со) с учетом свойств статистического самоподобия непрерывной функции эффективности разделения частиц в аппарате в интегральной форме.

3. Набор показателей процесса классификации суспензии, характеризующих интенсивность классификационного воздействия, центробежных сил и случайных составляющих процессов и их количественные оценки.

4. Явный вид безразмерных комбинированных комплексов, однозначно определяющих количественные характеристики непрерывной функции эффективности разделения частиц в аппаратах с инжекцией.

5. Результаты экспериментальных и модельных исследований по определению характеристик цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией.

6. Уточненный механизм возникновения «fish-hook» эффекта и разработанные методы устранения его негативного влияния на процессы классификации. Взаимосвязь «fish-hook» эффекта с переменной высотой рабочей зоны аппарата.

7. Положение о том, что коэффициент гидравлического сопротивления цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией может быть принят на основании данных стационарных испытаний аппаратов без инжекции.

8. Методика инженерного расчета цилиндроконических гидроциклонов-классификаторов малых размеров с инжекцией, применяемая для решения широкого ряда технических задач.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались на заседаниях кафедры гидромеханики, гидромашин и гидропневмоавтоматики и кафедры экологии и промышленной безопасности МГТУ им. Н.Э. Баумана, а также на научных семинарах кафедры инженерной защиты окружающей среды Университета Эрланген-Нюрнберг, Германия.

Кроме того, результаты работы докладывались на следующих конференциях: 7th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid

Mechanics and Thermodynamics (Krakow, Poland, 2009); World Conference Series with Virtual Participation: Interdisciplinary Conference on Chemical, Mechanical and Materials Engineering Hosted by Australian Institute of High Energetic Materials in Melbourne (Australia, 2009); Bauman's Russian-French colloquium of young scientists (Moscow, 2009); Вторая Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов «Будущее машиностроения России» (Москва, 2009); Wissenschaftlich Seminar der Stipendiaten der Programme «Michail Lomonosov II» und «Immanuil Kant II» 2008/2009 (Moskau, 2009); Wissenschaftlich Seminar der Stipendiaten der Programme «Michail Lomonosov II» und «Immanuil Kant II» 2009/2010 (Moskau, 2010); 19th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA 2010 (Prague, Czech Republic, 2010); Всероссийская молодежная научная конференция «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред» 16-19 октября (Томск, 2010); XXII Международный научный симпозиум «Неделя горняка-2014» (Москва, 2014).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в числе которых 6 в ведущих научных рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Российской Федерации для опубликования результатов диссертационных исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и общих выводов. Работа содержит 224 страницы, из них 206 страниц основного текста, 62 рисунка, 8 таблиц и 191 наименование литературных источников.

Глава 1. Особенности работы, конструирования и расчета гидроциклонов

1.1. Анализ возможностей практического применения гидроциклонов в составе гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов

1.1.1. Основные типы гидроциклонов и их целевое назначение

Гидромеханические процессы очистки, разделения и классификации полидисперсных систем находят все более широкое применение в различных областях промышленности и машиностроения для обеспечения промышленной чистоты рабочих сред, получения целевого продукта, комплексной переработки сырья, рационального использования природных ресурсов, а также решения различных задач экологической безопасности [9,10,16,48,73,115,145,185]. Указанные процессы входят в состав многих современных промышленных производств, таких как нефтехимическое, горнорудное, угольное, химическое, микробиологическое, пищевое, лакокрасочное и ряд других [2,6,37,73,89, 92,93,108,121,179]. В этих процессах, как правило, приходится осуществлять обработку как двухкомпонентных, так и многокомпонентных, разбавленных и концентрированных суспензий и водных дисперсных систем, обычно обладающих полидисперсным составом с размером частиц дисперсной фазы менее 100 мкм. Эта обработка сводится к частичному или к полному разделению дисперсной системы по фазовому, химическому и элементному составу, либо к классификации дисперсной фазы на две или несколько фракций [9,42,73,99,123,179,187].

Одним из универсальных видов оборудования для осуществления процессов обработки дисперсных систем являются гидроциклоны. Аппараты

этого типа являются составной частью многих гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов, используемых при решении большого числа производственных, технических и технологических задач, включая проблемы экологии, надежности и безопасности [9,10,16,28,37,42,48,49,73,89,104, 108,129,179].

Основные подходы к разработке этих аппаратов, как правило, базируются на различиях в их целевом назначении. По этому признаку аппараты обычно подразделяют на следующие основные группы [4,107,108]: гидроциклоны для проведения массообменных процессов, гидроциклоны для разделения эмульсий и несмешивающихся жидкостей, гидроциклоны-осветлители, гидроциклоны-сгустители, гидроциклоны-классификаторы.

Аппараты первых двух групп имеют свои специфические особенности, образуют самостоятельные направления в технике гидроциклонирования [4,18,45,108] и в настоящей работе детально не анализируются.

Последние три группы гидроциклонов предназначены для обработки дисперсных систем «жидкость-твердое тело» [79,90,92,93,108,121,126,179].

Гидроциклоны-осветлители преимущественно используются в составе гидравлических машин, устройств, аппаратов и гидропневмоагрегатов для очистки сред от твердых включений в технологических процессах, связанных с очисткой целевых, рабочих и технологических жидкостей от сопутствующей твердой фазы [9,47-49,115], а также при обработке сточных вод для обеспечения экологической безопасности [10,16,42,93,99,123].

Гидроциклоны-сгустители применяются для выделения твердой фазы из суспензий и пульп и сгущения ее до высоких концентраций порядка 50-70% [90,107,108].

Гидроциклоны-классификаторы в основном предназначены для тонкой очистки жидкостей и фракционного разделения в жидкостных потоках твердых частиц и зернистых материалов по крупности [7,46,58,66,107,108,143].

Для решения многих технических и технологических задач все группы гидроциклонов находят широкое применение при обработке, очистке, разделении, обогащении, сгущении, осветлении и классификации самых разнообразных по составу и свойствам дисперсных систем [9,10,42,48,73,90,93,108,115,116,123,126,128,143,145,179].

Гидроциклоны в составе гидромашин, устройств, аппаратов и агрегатов составляют конкуренцию фильтрам [9,48,73] и центрифугам [9] и являются составной частью системы очистки рабочих жидкостей [9,47-49,109,115].

В частности, известно применение гидроциклонных аппаратов в составе гидроагрегатов нефтедобывающей промышленности [28,108]. Пример использования гидроциклонов в составе нефтяных насосных магистральных агрегатов представлен на Рисунке 1.1 [28].

Рисунок 1.1. Пример применения гидроциклонов в составе нефтяных насосных магистральных агрегатов на станции по перекачке нефти [28]

Широко известно применение гидроциклонов для тонкой очистки различных технологических жидкостей в других отраслях промышленности [9,47-49,108,109], а также при решении широкого ряда экологических задач, в частности, в процессах водоподготовки [8,16,99,108]. При этом авторы [8]

отмечают, что применение гидроциклонов в водоподготовке неоправданно мало.

Согласно СНиП 2-04-03-85 [101] в канализационных наружных сетях и сооружениях гидроциклоны могут использоваться не только в качестве вспомогательной, но и в качестве самостоятельной ступени очистки сточных вод. К определяющим параметрам процесса очистки можно отнести способ обеспечения необходимой движущей силы процесса (напорные и безнапорные гидроциклоны), расходные характеристики аппарата, массовые и/или объемные концентрации загрязнений в очищаемых потоках, осредненную гидравлическую крупность примесей, граничное зерно разделения и ряд других технологических параметров. Причем дисперсный или фракционный состав загрязнений, также как и функция эффективности разделения гидроциклонов, обычно рассматриваются лишь в качестве дополнительных характеристик.

В некоторых современных технологиях обработки сточных вод, где фракционный состав загрязнений и фракционная функция эффективности разделения частиц в гидроциклонах являются определяющими параметрами, широкое применение получили гидроциклоны-классификаторы. Составляя конкуренцию центрифугам, гидроциклоны-классификаторы могут быть использованы для локальной очистки сточных вод, когда требуется выделение мелкодисперсных загрязнений при невозможности их извлечения с помощью реагентов [10,57] или же когда тонко дисперсный осадок представляет собой ценный продукт, предназначенный для дальнейшего использования [10,16,42,108,123,179].

В работе [10] указывается на возможность применения гидроциклонов-классификаторов в технологиях мелкофракционного извлечения извести из осадка водоочистных сооружений.

Кроме того, известно применение гидроциклонов-классификаторов в системах мокрой классификации твердых отходов [10], где указанные

аппараты используются для отделения утилизируемых твердых материалов от менее ценных.

При осуществлении процессов очистки почв гидроциклоны могут применяться в качестве предварительной ступени очистки [33,162,187]. Это связано с тем, что имеющиеся в почве различного характера загрязнения обычно распределяются неравномерно и в основном концентрируются в мелкодисперсной части минеральной компоненты из-за ее высокой удельной поверхности [32,33]. При этом сильнозагрязненные высокодисперсные фракции обычно необходимо отделить от остального относительно чистого материала, чтобы снизить нагрузку на последующие ступени очистки, осуществляемые при помощи биологических, химических или термических методов. В этом случае гидроциклон-классификатор может занимать в составе технологической установки одно из центральных мест (Рисунок 1.2) и во многом определять эффективность ее работы в целом [187].

3а1 р\ ша ш! ря пк.'нио| и ж

ф материала 5*- ВС Гидроциклон т

^ -э- V

ф ^ ^ * сМ.ОЗ-1 шт менее загрязненная фракция

ф Ш " *

*

в.

I п\Гте л, ^^^Г ' В^Н ■ V Флотационные уекновкн

т ^ о ¿т _ Средиедисперсная

Е

кч>ло1ашкшные усюиовки

просеивание ; НИ ЩШ ► ; ¿У* очищенная фракция

(1>2тт (крупные но--

1шрпи£нные 3 К ^ —--у

частицы)

у у у Филыр-пресс *

Отстойник ^^В

V Мелколиенерсная

д ^--^ и органическая

Ф составляющие (наибольшая степень ^Шк. загрязнения)

Рисунок 1.2. Схема технологической установки очистки почв [187]

В результате фракционный состав твердой фазы исходных полидисперсных систем и непрерывную функцию эффективности разделения гидроциклонов-классификаторов следует рассматривать в качестве одних из основных характеристик многих технологических процессов и аппаратов

различного назначения, связанных с обработкой суспензий.

Данный вывод подтверждается тем, что в настоящее время значительное количество научных публикаций посвящено результатам исследований именно этих взаимосвязанных между собой характеристик [26,41,76,92,126,133,142,146,179]. При этом особое внимание уделяется исследованию поведения высокодисперсных фракций твердой фазы суспензий с размером частиц менее 5 мкм [73,76,85,116,142,146,154, 163,165,189]. Указанное обстоятельство связано с потребностями многих современных технологических процессов [10,16,32,42,128,162].

В частности, в технологиях обогащения полезных ископаемых для мокрого обогащения каолинов, глин и бентонитов и снижения энергоемкости технологических процессов в керамической, бумажной, строительной и других промышленностях активно применяются батарейные гидроциклоны, основу которых составляют гидроциклоны-классификаторы (Рисунок 1.3).

Рисунок 1.3. Применение батареи цилиндроконических гидроциклонов-

классификаторов на заводе по обогащению каолина, Германия

Указанные технологии обогащения предусматривают эффективное выделение тонкодисперсных керамических и других масс из породы минералов, а также обеспечение экологической безопасности производства, комплексности переработки сырья и высокого качества выпускаемой продукции.

Таким образом, наряду с другими группами гидроциклонов, гидроциклоны-классификаторы нашли широкое применение во многих современных технологических процессах, в том числе при обеспечении надежности [47-49,104,115], промышленной и экологической безопасности [10,108], включая водоподготовку [16,108,123] и очистку сточных вод [16,23,99,116], обработку их осадка [16,39,42,52,108,123,185], вторичное использование твердых отходов [10,123,128], очистку почв [32,33,57, 162,187], рациональное использование природных ресурсов и комплексную переработку сырья [2,10,89,108].

Очевидно, что все многообразие областей применения гидроциклонных установок и их конструктивного оформления не может быть учтено в рамках единой классификации. Поэтому в настоящее время на практике используют различные виды классификаций единичных аппаратов [4,8,107,108]. В частности, согласно данным [107,108], среди конструкций гидроциклонов можно выделить четыре основных типа: турбоциклоны, конические гидроциклоны, цилиндрические (прямоточные и противоточные) гидроциклоны, цилиндроконические гидроциклоны.

Использование турбоциклонов сдерживается целым рядом обстоятельств, детально рассмотренных в работах [90,91,108]. В связи с этим, применение аппаратов указанного типа при решении различных технологических задач в настоящее время следует признать недостаточно обоснованным. Конические гидроциклоны также имеют весьма ограниченную область применения, поскольку главным образом предназначены для разделения грубых суспензий [108]. Цилиндрические гидроциклоны используют чаще всего для проведения процессов двухфракционной или многофракционной классификаций, осветления и сгущения суспензий. Однако при решении современных технических и технологических задач они используются в крайне ограниченном объеме, поскольку разделение по крупности твердой фазы в данных аппаратах происходит недостаточно четко [79,90,108]. В

связи с этим в данной работе аппараты представленных типов детально не рассматриваются.

Гидроциклоны цилиндроконического типа применяют для осветления, сгущения, обогащения и классификации разнообразных суспензий. Эти аппараты нашли наиболее широкое применение в различных отраслях промышленности и экологии [9,28,81,89,92,93,108,115,123,143]. Для данного типа оборудования в настоящее время имеется весьма обширный и разноплановый материал как теоретического, так и экспериментального характера [1,2,79,81,90,99,108,121,126,143,150]. При проведении теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе указанное обстоятельство существенно упрощает не только выбор корректных допущений и нахождение рабочих характеристик, но и позволяет однозначно интерпретировать полученные результаты исследований. Детально особенности рабочего процесса цилиндроконических гидроциклонов рассмотрены ниже в разделе 1.1.2.

Конструкции гидроциклонов цилиндроконического типа и методы расчета их основных характеристик достаточно подробно представлены в работах многих отечественных [1,2,4,79,81,89,90,108] и зарубежных [126,130,143,149,152,179,184] авторов, которые внесли весомый вклад в теорию и практику гидроциклонирования.

С учетом особенностей применения и разработки цилиндроконических гидроциклонов среди них обычно выделяют три размерные области аппаратов с диаметром цилиндрической части d4<50 мм, ¿/ч=50..150 мм и dlf >150 мм [108,113], каждая имеет свои специфические особенности работы, расчета и конструирования.

Здесь следует особо выделить цилиндроконические гидроциклоны малого размера с диаметром цилиндрической части d4<50 мм [61,93,108,116,139, 146,175], которые составляют основу многих мультициклонов, ступенчатых,

батарейных и многоярусных гидроциклонных установок, используемых в различных технологических процессах.

При этом эффективность и экономичность подобных процессов часто определяются величиной вторичного уноса дисперсной фазы. Помимо снижения производительности технологического оборудования, вторичный унос дисперсной фазы ухудшает качество целевого продукта и снижает эффективность работы последующих ступеней очистки, что нередко приводит к загрязнению биосферы [10,85,108,139,142,143,162,179].

Потребности современных технологий и производств, включая обеспечение их экологической безопасности, заставили специалистов обратиться к исследованию процессов классификации высокодисперсных фракций твердых загрязнений с размером частиц дисперсной фазы менее 5 мкм [22,33,73,76,85,94,116,142,163,165]. Для осуществления этих процессов наиболее востребованными являются цилиндроконические гидроциклоны-классификаторы малых размеров с диаметром цилиндрической части ¿/г/<50 мм и углом конусности 0<6° [61,93,108,116,139, 146,176]. Однако при реализации процессов классификации высокодисперсных систем широкое применение цилиндроконических гидроциклонов малых размеров ограничивается целым рядом теоретических и практических проблем [108].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Крохина, Алина Вадимовна, 2015 год

Список литературы

1. Акопов М.Г. Основы обогащения углей в гидроциклонах. М: Недра, 1967.178 с.

2. Акопов М.Г., Классен В.И. Применение гидроциклонов при обогащении углей. М.: Госгортехиздат, 1960. 128 с.

3. Балахин И. А. Разделение малоконцентрированных волокнистых суспензий в гидроциклонах: дис. ... канд. техн. Дзержинск, 2000. 148с.

4. Баранов Д.А. Принципы расчета и конструирования гидроциклонов для разделения эмульсий: дисс. ... док. техн. наук. Москва, 1996. 359с

5. Баранов Д.А., Кутепов A.M., Лагуткин М.Г. Расчет гидроциклонных аппаратов для разделения неоднородных дисперсных систем // Химическая промышленность. 1995. № 8. С. 24-27.

6. Барский В.Г. О методе расчета производительности гидроциклона // Изв. вузов. Цв. металлургия. 1963. № 6. С.51-63.

7. Бауман A.B. Разработка процесса классификации суспензии гидроксида алюминия в гидроциклонах: дис. ... канд. техн. наук. СПб, 2006. 158 с.

8. Башаров М.М., Сергеева O.A. Устройство и расчет гидроциклонов. Казань: Вестфалика, 2012. 92 с.

9. Белянин П.Н., Данилов В.М. Промышленная чистота машин. М.: Машиностроение, 1982. 224 с.

10. Бертокс П., Радд Д. Стратегия защиты окружающей среды от загрязнений. М.: Мир, 1980. 607 с.

11. Богданович A.B. Интенсификация процессов гравитационного обогащения в центробежных полях // Обогащение руд. 1999. №1-2. С.33-35.

12. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. М.: Наука, 1980. 975 с.

13. Буевич Ю.А., О сопротивлении движению частицы, взвешенной в турбулентной среде // Изв. АН СССР МЖГ. 1966. №6. С. 182-183.

14. Вайдулов В.А. Прилуцкий Я.Х., Лейбовский М.Г. Новые конструкции отечественных напорных гидроциклонов. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1982. 40 с.

15. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М.: КНОРУС, 2011. 448 с.

16. Воронов Ю.В., Яковлев C.B. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. 704 с.

17. Гардинер К.В. Стохастические методы в естественных науках. М.: Мир, 1986. 528 с.

18. Гельперин Н.И., Пелбак В.Л, Замышляев В.Г. Исследование гидравлики и массообмена в гидроциклонах для систем жидкость-жидкость // Тр. Моск. ин-та тонкой хим. технологии. 1975. Т.5, вып.2, С.185-190.

19. Гидродинамическое взаимодействие частиц в суспензиях: сборник статей / ред. А.Ю Ишлинский, Г.Г. Черный // Новое в зарубежной науке. М.: Мир, 1980. № 22. 248 с.

20. Гидроциклон очиститель-смеситель: пат. 2165308 РФ / Караев Е.А., Шабалин B.C., Фадеев Р.Л., Хузахметов Ф.В.; заявитель и патентообладатель Ульяновский государственный технический университет; заявл. 31.03.2000; опубл. 20.04.2001. 5 с.

21. Гидроциклон: пат. 2292957 РФ / Шмигидин Ю.И.; заявл. 21.03.2005; опубл. 10.09.2006. 6 с.

22. Гидроциклон-дезинтегратор для промывки материалов, содержащих глину: пат. 2302905 РФ. / Матвеев А.И., Ширман ГВ.; заявл. 05.04.2005; опубл.20.07.2007. 5с.

23. Гидроциклоны для химических производств и установок очистки оборотных и сточных вод / Д.А. Баранов [и др.] // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2007. № 7. С. 20-22.

24. Гихман И.И., Скороход A.B. Введение в теорию случайных процессов. М.: Наука, 1977. 214 с.

25. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М: Юрайт, 2011. 479 с.

26. Голованциков А.Б., Первакова Г.И., Бацокин И.С. Вероятность улавливания частиц в напорном гидроциклоне // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст., серия «Актуальные проблемы управления, вычислительной техники и информатики в технических системах», выпуск 10. Волгоград: Волгоград ГТУ. 2011. № 3(76). С. 5-9.

27. Гречушкин А.Н. Вероятностно-статистический метод расчета изменения гранулометрического состава взрывопожароопасных загрязнений в системах очистки жидкостей: дис. ...канд. техн. наук. Москва, 2005. 141с.

28. Гусев М. П., Гуськов A.M., Данилов B.JI. Разработка метода стабилизации платформы насосного агрегата // Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». Гос. per. № ФС 77 - 48211. ISSN 1994-0408. 2012. №1. URL: http://technomag.bmstu.ru/ doc/300281.html (дата обращения 01.11.2014).

29. Дейч В.Г., Стальский В.В. Анализ процесса непрерывного сгущения суспензий на основе уравнения Фокера-Планка-Колмогорова // Теоретические основы химической технологии. 1984. Т. 18, №1. С.66-68.

30. Джозеф Д. Устойчивость движения жидкости. Москва: Мир, 1981. 638с.

31. Дик И.Г., Крохина A.B., Миньков JI.JI. Управление характеристиками гидроциклона дополнительным инжектированием воды // Теоретические основы химической технологии. 2012. Т. 46, №3. С. 342-352.

32. Дик И.Г., Неессе Т., Брейтер Р. Очистка почв: состояние и перспективы // Экология речных бассейнов: тез. докл. конф. Владимир.: ВлГУ, 2002.

33. Дик И.Г., Чиу B.JI. О выработке стратегии очистки почв от загрязняющих веществ на основе кривых покомпонентного

распределения контаминантов // Инженерная экология. 2004. № 3. С. 31-40.

34. Дик И.Г., Пикущак Е.В., Миньков Л.Л. Моделирование изменения характеристик разделения классификатора путем инжекции воды в аппарат // Теплофизика и аэромеханика. 2009. Т. 16, № 2. С. 261-273.

35. Жангарин А.И. Режим работы гидроциклона низкого давления: автореф. дис. ... канд.техн. наук. Алмата-Ата, 1962. 160 с.

36. Зайцев В.Ф., Полянин А.Д. Справочник по нелинейным обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Факториал, 1997. 512 с.

37. Замбровский В.А. Применение гидроциклонов в сахарном производстве // Сахарная промышленность. 1958. №7. С. 12-17.

38. Моделирование и расчет контрвихревых течений / В.К. Ахметов, В.В. Волшаник, А.Л. Зуйков, Г.В.Орехов. М.: МГСУ, 2012. 252 с.

39. Калыгин В.Г. Промышленная экология. М.: Издательский центр «Академия», 2007. 432с.

40. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1965. 704 с.

41. Кармазин В.В., Торопов O.A. Теоретический анализ технологических возможностей гидроциклонов // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2009. Т.15, №12. С.215-228.

42. Карюхина Т.А., Чурбанова И.Н., Заена И.Х. Обработка и удаление осадков сточных вод: в 2 т. М.: Стройиздат, 1985. Т.1. 236 с.

43. Кашинский О.Н. Поверхностное трение в турбулентном пограничном слое с положительным градиентом давления: дис. ... канд. техн. наук. Новосибирск, 1975. 140 с.

44. Климантович Ю.Л. Статистическая физика. М.: Наука, 1982. 608 с.

45. Климов А.П., Терновский И.Г., Кутепов A.M. Влияние изменения конструктивных и технологических параметров на процесс дегазации в

гидроциклонах // Конструирование и расчет аппаратурного оформления химических производств. М.: МИХМ, 1988. С. 40-^44.

46. Клячин В.В. О разделении минеральных зерен в классифицирующем гидроциклоне // Цветные Металлы. 1963. №1. С. 14-17.

47. Коваленко В.П. Загрязнение и очистка нефтяных масел. М.: Химия, 1978. 304 с.

48. Коваленко В.П., Ильинский A.A. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М.: Химия, 1982, 272 с.

49. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М.: Недра, 1990. 160 с.

50. Колмогоров А.Н. Об аналитических методах в теории вероятностей // Успехи мат. наук. 1938. Т. 5. С. 5-81.

51. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1977. 832 с.

52. Коробкин В.И., Передельский JI.B. Экология. Ростов на дону: Феникс, 2007. 602с.

53. Косой Г.М., Сапешко Г.М. Динамика движения твердых частиц во вращающихся турбулентных потоках жидкости // Теоретические основы химической технологии. 1980. Т. 14, №3 С.452^156.

54. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. Д.: Химия, 1987. 264 с.

55. Кроновер P.M. Фракталы и хаос в динамических системах. М.: Постмаркет, 2000. 352 с.

56. Исследование гидродинамики гидроциклона с дополнительным двуструйным инжектором / A.B. Крохина, И.Г. Дик, Т. Неессе, Л.Л. Миньков, Г.П. Павлихин // Теоретические основы химической технологии. 2011. Т. 45. №2. С. 227-235.

57. Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией. М: Новые технологии, 2004. 224 с.

58. Кузнецов А.А. Исследование влияния параметров конструкции и режимных факторов на показатели разделения суспензий в гидроциклонах: дис. ... канд. техн. наук. М., 1980. 156 с.

59. Курбатов В.П. К исследованию некоторых конструктивных параметров и технологических условий работы гидроциклона как аппарата для обогащения угольной мелочи в суспензии: автореф. дис. ...канд.техн.наук. Томск, 1959. 16 с.

60. Кутателадзе С.С., Кашинский О.Н., Мухин В.А. Экспериментальное исследование характеристик турбулентного пограничного слоя с положительным градиентом давления // Градиентные и отрывные течения: Сб. науч. трудов. Новосибирск, 1976. С. 8-48.

61. Кутепов A.M., Терновский И.Г. Исследование осветления суспензий гидроциклонами малого размера // Журнал прикладной химии. 1972. Т.6, №3. С. 440^149.

62. Кутепов A.M., Непомнящий Е.А. К расчету показателей разделительных процессов в гидроциклонах // Изв. вузов. Химия и химическая технология. 1973. Т16, №11. С. 1749-1753.

63. Кутепов A.M., Непомнящий Е.А. Результаты расчета и закономерности уноса твердой фазы из гидроциклона // Теоретические основы химической технологии. 1976. Т.10, №3. С.433^137.

64. Кутепов A.M., Непомнящий Е.А. Центробежная сепарация газожидкостных смесей как случайный процесс // Теоретические основы химических технологии. 1973. Т7, №6. С.892-896.

65. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. М.: Физматлит, 2007. 535 с.

66. Лагуткин М.Г. Исследование влияния конструктивных и режимных факторов на процесс классификации суспензий в гидроциклонах: дисс. ... канд. техн. наук. Москва, 1981. 162 с.

67. Расчет разделяющей способности цилиндроконического гидроциклона на основе детерминированного подхода / М.Г. Лагуткин, Д.А. Баранов, С.Ю. Булычев, Е.Ю. Баранова // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2004. № 5. С.3-6.

68. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Физматлит, 2003. 736с.

69. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. М.: Физматлит, 2004. 496 с.

70. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Физическая кинетика. М.: Физматлит, 2007. 535 с.

71. Лаптев А.Г., Башаров М.М., Фарахова А.И. Эффективность турбулентной сепарации мелкой фазы в тонкослойных отстойниках // Энергосбережение и водоподготовка. 2011. №5 (73). С. 43-46.

72. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газов: учебник для вузов. М.: Дрофа, 2003. 840 с.

73. Разделение суспензий в химической промышленности / Т.А. Малиновская [и др.]. М.: Химия, 1983. 264 с.

74. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука, 1980. 176с.

75. Миньков Л.Л., Крохина A.B., Дик И.Г. Расходные характеристики гидроциклона со встроенным инжектором // Теплофизика и аэромеханика. 2011. Т. 18. № 3. С. 413-426.

76. Миньков Л.Л. Исследование процессов разделения суспензий в центробежных устройствах: дисс. ... докт. техн. наук. Томск, 2012. 275с.

77. Миньков Л.Л., Крохина A.B., Дик И.Г. Гидродинамические механизмы влияния инжекции на классификационные характеристики гидроциклона // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. №4. С.747-758.

78. Павлихин Г.П., Крохина A.B., Львов В.А. Гидродинамические характеристики гидроциклона с дополнительным инжектором // Безопасность в техносфере. 2009. № 6. С. 21-25

79. Мустафаев А.М., Гутман М.Б. Теория и расчет гидроциклона. Баку.: Маариф, 1969. 172 с.

80. Наац В.И., Наац В.И. Математические модели и численные методы в задачах экологического мониторинга. М.: Физматлит, 2010. 328 с.

81. Найденко В.В. Применение математических методов и ЭВМ для оптимизации и управления процессами разделения суспензий в гидроциклонах. Горький.: Волго-Вят. кн. изд-во, 1976. 278 с.

82. Непомнящий Е.А., Павловский В.В. Расчет поля скоростей в гидроциклоне на основе ламинарного аналога осредненного турбулентного течения // Теоретические основы химической технологии. 1979 Т.13, №5. С.787-790.

83. Павлихин Г.П., Крохина A.B., Львов В.А. Вероятностно-статистическая модель процесса разделения суспензий в гидроциклонах с дополнительной инжекцией // Безопасность в техносфере. 2012. №2. С. 46-51.

84. Исследование асимптотических свойств модели гидродинамической стадии эволюции процесса классификации в аппаратах циклонного типа / Г.П. Павлихин, В.А. Львов, A.B. Крохина, О.Г. Калугина // Безопасность в техносфере. 2013. №4. С. 36^12.

85. Пикущак Е.В. Моделирование седиментации частиц полидисперсной суспензии в классификационных аппаратах: дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 2009. 120 с.

86. Пирогова О.В. Разделение неоднородных систем с нестабильной дисперсной фазой в аппаратах гидроциклонного типа на примере эмульсий: дис. ... канд. техн. наук. Москва, 1998. 118 с.

87. Пирумов А.И. Обеспылевание воздуха. М.: Стройиздат, 1981. 296 с.

88. Исследование движения жидкости в гидроциклоне / И.Н. Плаксин [и др.] // Вопросы теории гравитационных методов обогащения полезных ископаемых: труды Всесоюзного совещания. М.: Госгортехизлат. 1960. С.107-117.

89. Поваров А.И. Гидроциклоны на обогатительных фабриках. М.: Недра, 1978. 206 с.

90. Поваров А.И. Гидроциклоны. М.: Госгортехиздат, 1961. 266 с.

91. Поваров А.И., Иванцова JI.E. Сравнение гидроциклонов различных конструкций // Обогащение руд. 1958. №5. С.22-31.

92. Пронин А.И., Диков В.А., Баланин И.А. Опыт и возможности применения гидроциклонов для разделения волокнистых суспензий // Вода: химия и экология. 2008. №5. С. 10-17.

93. Пронин А.И., Колесова H.A., Диков В.А. Батарейные гидроциклоны для установок химических производств и очистки оборотных сточных вод // Хим. и нефтегаз. машиностроение. 2007. №12. С. 3-12.

94. Протодьяконов И.О., Богданов С.Р. Статистическая теория явлений переноса в процессах химической технологии. Л.: Химия, 1983. 397 с.

95. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические основы процессов химической технологии. Л.: Химия, 1987. 357 с.

96. Ратманов A.A. Исследование работы гидроциклона с направляющим аппаратом: автореф. дис. ...канд. техн. наук. Л., 1967. 16 с.

97. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1977. 440 с.

98. Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная физика. М.: Физматлит, 2005. 544 с.

99. Скирдов И.В., Пономарев В.Г. Очистка сточных вод в гидроциклонах. М.: Стройиздат, 1975. 350с.

100. Смирняков В.В. Исследование путей механизации и повышения качества очистки промывочных растворов при бурении шахтных стволов: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Ленинград, 1958. 151 с.

101. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Введен 28.05.86. М.: Изд-во стандартов, 1986. 141 с.

102. Способ определения гидродинамической обстановки с ограниченном объеме: а.с. 1392511 РФ / В.А. Львов [и др.], заявл. 31.03.86, опубл. 30.04.83, бюлл. № 16. 9 с.

103. Степанов Н.И. Структура течения жидкости в гидроциклоне для разделения эмульсий с малым содержанием легкой фазы: дис. ...канд. техн. наук. Казань, 1997. 154 с.

104. Сырицын Т.А. Эксплуатация и надежность гидро- и пневмоприводов: уч. для вузов. М.: Машиностроение, 1990, 248с.

105. Терновский И.Г. Графоаналитический метод расчета рабочих параметров гидроциклона // Теоретические основы химической технологии. 1991. Т. 25, № 3. С.383-390.

106. О распределении тангенциальных скоростей в гидроциклонах /И.Г. Терновский [и др.] // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 1979. Т.22, №5. С.630-634.

107. Терновский И.Г. Классификация гидроциклонных аппаратов и методы их расчета // Химическая промышленность. 1989. № 8. С. 57-63.

108. Терновский И.Г., Кутепов A.M. Гидроциклонирование. М.: Наука, 1994. 350 с.

109. Тимиркеев Р.Г., Сапожников С.М. Промышленная чистота и тонкая фильтрация рабочих жидкостей летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986. 152 с.

110. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Сов. радио, 1977. 488 с.

111. Тихонов O.H. Введение в динамику массопереноса процессов обогатительной технологии. Л.: Недра, 1980. 270 с.

112. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. М.: Наука, 1984. 208 с.

ПЗ.Торопов O.A. Совершенствование технологии обогащения магнетитовых кварцитов путем повышения эффективности гидроциклонирования: дис. ...канд. техн. наук М., 2009. 143с.

114.Торопов O.A. Современные гидроциклоны как эффективное классифицирующее оборудование // Горный Журнал. 2005. №6. С.55-66.

115. Финкельштейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. М.: Недра, 1986. 232 с.

116. Фихтман С.А. Очистка производственных сточных вод от взвесей в гидроциклонах малых размеров: автореф. дис. ...канд. техн. наук. М., 1977. 150 с.

117. Фукс H.A. Механика аэрозолей. М.: Издательство Академии наук СССР, 1955. 353 с.

118. Хаппель Дж., Бреннер Г. Гидродинамика при малых числах Рейнольдса. М.: Мир, 1976. 631 с.

119. Хусаинов И .Я. Измерение поля скоростей движения жидкости в микрогидроциклоне оптическим измерителем скорости // Исследование и промышленное применение гидроциклонов. Горький. 1981. С.213-216.

120. Шариков Л.П. Охрана окружающей среды. Справочник. Л.: Судостроение, 1978. 557с.

121. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. Л.: Машиностроение, 1967. 80 с.

122. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1974. 712с.

123. Штриплинг Л.О., Туренко Ф.П. Основы очистки сточных вод и переработки твердых отходов. Омск: ОмГТУ, 2005. 192 с.

124. Яблонский В.О. Расчет показателей разделения суспензий в гидроциклонах с использованием уравнения регрессии // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2008. № 8. С. 3-7.

125. Bourgeoisa F., Majumderb А. К. Is the fish-hook effect in hydrocyclones a real phenomenon? // Powder Technology. 2013. V. 237. P. 367-375.

126. Bradley D. The hydrocyclone. London.: Pergamon press, 1965. 331 p.

127. Brookes G.F., Miles N.J., Clauton J.S. Hydrocyclone performance related to velocity parameters // Int. Conf. on hydrocyclones. BHRA.: The fluid engineering centre. 1984. P. 67-81.

128. Commoner B. The Closing Circle: Nature, Man, and Technology. New York: Knopf, 1971. 209 p.

129. Dahlstrom D.A. Fundamentals and applications of the liquid cyclone // Chem. Eng. Prog. Symp. Ser. 1954. No 50 (15). P.41-46.

130.Drissen M.G. Theorie de PEcoulement dans un cyclone // Rev. industry, miner. 1951. Vol.31, No 566. P. 482^95

131.Dueck J., Matvienko O., Neesse Th. Modeling of hydrodynamics and separation in a hydrocyclone // Theor. Found. Chem. Eng. 2000. No 34. P. 428-438.

132. Dueck J.G., Minkov L.L., Pikushchak E.V. Modeling of the fish-hook effect in a classifier // J. Eng. Physics and Thermophysics. 2007. Vol. 80, No 1. P. 64-73.

133. Dueck J., Farghaly M., Neesse Th. The theoretical partition curve of the hydrocyclone //Minerals Engineering. 2014. Vol. 62. P. 25-30.

134. Dueck J., Neesse Th., Minkov L. Mechanism of hydrocyclone separation with water injection // Minerals Engineering. 2010. Vol. 23, No 4. P. 289-294.

135. Experimental and numerical investigation of hydrodynamic characteristics of the hydrocyclone with water injection / J. Dueck, A. Krokhina, L. Minkov, T. Neesse // Separation processes: summaries of 19th International Congress of

Chemical and Process Engineering CHISA. Prague, Czech Republic, 2010. P.800-801 (0,06 n.ji./0,05 n.jr.).

136. Dueck J., Krokhina A., Minkov L.L., Neesse T. Hydrodynamics of a cyclone with wash water injection // Proceed, of 7th World Conference on Experimental Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Krakow, Poland. Krakow: AGH University of Science and Technology Press. 2009. P. 1953-1960.

137. Mechanism of hydrocyclone separation with water injection / J. Dueck [et al.] // Minerals Engineering. 2010. Vol. 23. P. 289-294.

138. Dueck J.G., Pikushchak E.V., Minkov L.L. Modeling of change of the classifier separation characteristics by water injection into the apparatus // Thermophysics and Aeromechanics. 2009. Vol. 16, No 2. P. 247-258.

139. Farghaly M. G. Controlled wash water injection to the hydrocyclone underflow: dissertation. Erlangen, 2009. 155 p.

140. Finch J.A. Modeling a fish-hook in hydrocyclone selectivity curves // Powder technology. 1983. No. 36. P. 127-129.

141. FLUENT 6.3 User's Guide. © Fluent Inc. 2006-09-20. 350 p.

142. Gerhart C. Untersuchungen zum Trennverhalten von Hydrozyklonen niedriger TrennkorngroBen: dissertation. Erlangen, 2001. 136 p.

143. Heiskamen K. Particle classification. London.: Chapman and Hall, 1993. 321 p.

144. Apex water injection for improved hydrocyclone classification efficiency / R.Q. Honaker [et al.] // Mineral engineering. 2001. Vol. 14, No 11. P. 1445-1457.

145. Technologies and Trends / R.K. Jain [et al.]. Berlin: Springer, 1997. 399 p.

146. Joshioka N. Hotta S. Liquid cyclone as a hydraulic classifier // Chem. Ing. 1955. Vol.19. P. 632-640.

147. Kawatara S.K., Bakshi A.K., Rusesky M.T. The effect of slurry viscosity on hydrocyclone classification // Int. J. Miner. Process. 1996. Vol.48. P. 39-50.

148. Kelsall D. F. A study of the motion of solid particles in a hydraulic cyclone // Transactions Institution of Chemical Engineers. 1952. Vol.30, No 2. P.87-108.

149. Kelsall D.F. Holms J.A. Improvement in classification efficiency in hydraulic cyclones by water injection // In. proc. 5th mineral processing congress. Inst, of mining and metallurgy. 1960. P. 159-170.

150. Kelsall D.F. Theory, application and practical operation of hydrocyclone // Recent development in mineral dressing. L. 1953. P.209-227.

151. Kraipech W.T. Chen F. J., Parma F., Dykakowski T. Modelling the fish-hook effect of the flow within hydrocyclones // Int. J. Miner. Process. 2002. No 66. P.49-65.

152. Lilge E.O. Hydrocyclone fundamentals // Trans. Inst. Min. and Metall.1962. Vol. 71. P.285-337.

153.Minkov L., Dueck J. CFD-modeling of a flow in a hydrocyclone with an additional water injector // Computer Research and Modeling. 2011. Vol. 3, No. l.P. 63-76.

154. Minkov L., Dueck J. Collective effects by setting of polydisperse dense suspension // Eurasian physical-technical J. 2005. Vol. 2, No 1. P.47-63.

155. Minkov L., Dueck J., Neesse Th. Computer simulations of the fish-hook effect in hydrocyclone separation // Minerals Engineering. 2014. Vol.62. P. 19-24.

156. Muller B., Neesse Th., Schubert H. Berechnung von Hydrocyclonen nachdem Turbulenz model // Treiberg. Forschongsh. 1975. No 544. S. 31^43.

157. Nageswararao K. Comment on: 'Experimental study of particle separation and the fish Hook effect in a mini-hydrocyclone' by G. Zhu and J. L. Liow (Chemical engineering science. 2014. Vol. 111. P. 94-105) // Chemical engineering science. 2014. Vol. 122. P. 182-184.

158. Nageswararao K., Medronho R.A. Fish hook effect in centrifugal classifiers -a further analysis // International Journal of Mineral Processing. 2014. Vol. 132. P. 43-58.

159. Nageswararao K.A Critical analysis of the fish-hook effect in hydrocyclone classifies // Chem. Eng. J. 2000. No 80. P. 251-256.

160. Neesse Th. Der Hydrozyklon als Turbulenzklassierer // Chem. Techn. 1971. Bd. 23, No 3. S. 146-152.

161. Neesse Th. A hydrocyclone separation model in consideration of the turbulent multi-phase flow // In Proc. Int. Conf. on Hydrocyclones, Cambridge. 1980. P. 23-36.

162. Neesse Th. Naßmechanische Aufbereitung kontaminierter Böden // Aufbereitungstechnik. 1990. No 10. P. 563-569.

163. Neesse Th., Dueck J., Kerkhoff Th. Feinstkornabscheidung im Hydrozyklon //Aufbereitungstechnik. 1996. Vol. 37, No 9. S.413-421.

164. Neesse Th., Donhauser F. Advances in the theory and practice of hydrocyclone technique // In. Proceedings of the XXI International Mineral Processing Congress, Rome, Italy. 2000. P. 69-76.

165. Neesse Th., Dueck J., Minkov L. Separation of finest particles in hydrocyclones // Minerals Engineering. 2004. Vol. 17. P. 689-696.

166. Neesse Th., Schneider M., Donhauser F., Schricker B. Computer controlled hydrocyclone battery // In. Chiang, Shiao-Hung, Lee, S. (Eds), Advances in Filtration and Separation Technology, Tampa, FL, American Filtration & Separation Society. 2001.Vol. 15, Session No. 32.

167. Neesse Th., Schubert H. Modellierung und verfahren technische Dimensionierung des turbulenten Querschomklassierung // Ibid. 1977. Bd.29, No 1. S. 14-18.

168. Patil D.D., Rao T.C. Classification evaluation of water injected hydrocyclone //Mineral Engineering. 1999. Vol. 12, P. 1527-1532.

169. Plitt L.K. The analysis of solid-solid separation in classifiers // Bull. Canad. Mining and Metall. 1971. P.42-47.

170. Plitt L.R., Flintoff B.C. and Stuffco T.J. Roping in hydrocyclones // Proc. 3rd Int. Conf. Hydrocyclones, Oxford, BHRA, Elsevier, Amsterdam. 1987. P. 21-34.

171. Plitt L.R., Kawatra S.K. Estimating the cut size (d50) of classifiers without product particle-size measurement // International Journal of Mineral Processing. 1979. Vol. 5. P.369-378.

172. Plitt L.R., Conil P. and Broussaud A. Technical note an improved method of calculating the water-split in hydrocyclones // Minerals Engineering. 1990. Vol. 3, No 5. P. 533-535.

173. Rietema K. Performance and design of hydrocyclones // Chem. Eng. Sei. 1961. Vol. 15, No 3/4. P. 290 -325.

174. Roldan-Villasana E. J., Williams R.A. and Oyakowki T. The origin of the fish-hook effect in hydrocyclone separator // Powder technology. 1993. No 77. P. 243-250.

175. Rouse B.D., Clauton B.D., Brookes G.F. Confirmation of modeling techniques for small diameter cyclones // Int. Conf. on hydrocyclones. Elsevier. 1987. P. 7-19.

176. Overflow control system for a hydrocyclone battery / M. Schneider [et al.] // In. International Congress of Particle Technology PARTEC, Nuremberg, Session 9 Classification/Separation, Nuremberg, Germany. 2001. Internal Number: 216.

177. Schubert H. Zu den Ursachen „anomaler" Verläufe der Trennkurve bei der Feinskornklassierung in Hydrozyklonen - insbesondere zum so genannten Fish-Hook Effekt // Aufbereitungstechnik. 2002. Vol. 44, No 2. S.5-17.

178. Schubert H. Zur Prozessbestimmenden Rolle des Turbulenz bei Aufberreitungsprozessen // Aufbereitungs Techn. 1974. Bd. 15, No 9. S. 501-512.

179. Mechanische Verfahrenstechnik / H. Schubert [et al.] // H.Aufl. Leipzig: Deutcher Verlag fur rondstoffindustrie, 1990. 407 S.

180. Separation of fibre pulp suspensions containing relatively heavy contaminants: пат. 7.404.492 B2 United States. / Kucher Valentina, Backman Jan; GLV Finance Hungary KFT, Luxembourg. No 11/125,250; 10.05.2005 printed 29.07.2008. 12 p.

181. Tarjan G. Computation of the peripheral velocity appearing on the radius of the hydrocyclone from the velocity of the entering slurry // Acta techn. hung. 1961. Vol. 33, No 1/2. P. 119-133.

182. Tarjan G. Contribution to the analytic of the medium flow and pressure drop in hydrocyclones // Ibid. N3/4. P.377-392.

183. Tarjan G. On the heavy inspension developing in the hydrocyclone // Ibid. 1958. Vol. 2, No 3/4. P. 387-399.

184. Tarjan G. Some theoretical question classifying and separating hydrocyclones // Ibid. 1961. Vol. 32, N 3/4. P. 357-388.

185.Thomann R.V. Systems Analysis and Water Quality Management. N.Y.: McGraw-Hill Companies, 1974. 286 p.

186. Trawinski H. Der Hydrozyclon als Hilfsgerat aus Grundstoffveredelung // Chem. Ing. Techn. 1953. Jg. 25, No 6. S.331-340.

187. Treatment of Contaminated soil and waste: [электронный ресурс]. (http://www.metso.com/miningandconstruction/MaTobox7.nsf/DocsByID/06 12FA7253A1493BC1256DB9003FAD51/$File/Soil.pdf).

Проверено 04.11.2014.

188. Modeling studies on a 100 mm water-injection cyclone / K.B. Udaya [et al.] // Physical separation in science and engineering. 2004. Vol. 13, No 3/4. P. 89-99.

189. Classification studies of a lead-zinc ore fines using water-injection cyclone / K.B. Udaya [et al.] // Mineral processing. 2005. Vol. 77. P. 80-94.

190. Wang B. and Yu A. B. Computational investigation of the mechanisms of particle separation and «fish-hook» phenomenon in hydrocyclones // AIChE 2010. Vol. 56, No 7. P. 1703-1715.

191. Zhu Guofeng, Liow Jong-Leng, Experimental study of particle separation and the fish-hook effect in a mini-hydrocyclone // Chemical Engineering Science. 2014. Vol. 111. P. 94-105.