Federal Educational and MethodologicalAssociation in the System of Higher Education «Technospheric Safety and Environmental Management» (Associate Professor)
Moskva, Moscow, Russian Federation
Prospects of hydrodynamic filters application are demonstrated through the review of current state of hydrodynamic filtering. Acknowledged schemes of hydrodynamic filters are Classified by 3 parameters: presence/absence of sludge liquid, frame and filter design, extra force field creation means. Advantages and disadvantages of every type of hydrodynamic filter are noted. Major attitudes to hydrodynamic filtering are considered with deterministic approach. Special attention is paid to hydrodynamic filters with flow vortex of “cylinder in cylinder” and “cylinder in cone” types. Promicing directions for further research of Hydrodynamic filtration are proposed.
hydrodynamic filtration, hydrodynamic filters classification, rotary filter, separation, permeable cylinder, Couette-Taylor flow, flow stability, mathematic simulation.
1. Введение
Во многих отраслях промышленности существует проблема очистки дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой от твердых частиц. Одним из перспективных направлений в области разработки аппаратов очистки жидкостей от механических примесей может стать сочетание фильтрования с силовым воздействием на поток, создающее дополнительное поле массовых сил, позволяющее улучшить условия очистки и восстановить пропускную способность фильтра самоочисткой фильтровальной перегородки от накопленного осадка. К таким устройствам относятся гидродинамические фильтры, реализующие принцип гидродинамического фильтрования [1]. От традиционного фильтрования гидродинамическое отличается тем, что очищаемая жидкость имеет касательную к фильтровальной поверхности компоненту скорости vk (рис. 1 а, б). Гидродинамический эффект заключается в непрерывном удалении накопленного слоя осадка, а также в повышении тонкости очистки за счет того, что через ячейки фильтровального материала не проходят частицы, размер которых меньше размера самих ячеек. Реализация последнего эффекта требует высокой касательной скорости vk потока по отношению к скорости фильтрации v0. В разумных пределах соотношения данных скоростей гидродинамический эффект проявляется для крупных частиц загрязнения размером более 300 мкм. Для уменьшения размера частиц, способных к удалению с фильтровальной перегородки, используется сочетание гидродинамического фильтрования с дополнительным силовым воздействием (рис. 1 в, г). В этом случае появляются дополнительные силы, обычно центробежные и вибрационные, которые оказывают дополнительное воздействие на частицу загрязнения вблизи фильтровальной перегородки и не дают ей закрепиться на поверхности.
1. Finkelstein Z.L. Primenenie i ochistka rabochikh zhidkostej dlya gornykh mashin [Application and cleaning fluids for mining machines]. Moscow, Nedra Publ., 1986.
2. Finkelstein Z.L. Gidrodinamicheskaya ochistka zhidkosti v promyshlennosti [Hydrodynamic cleaning fluid used in the industry]. Gornyj informatsionno-analiticheskij byulleten (nauchno-tekhnicheskij zhurnal) [Mining information and analytical Bulletin (scientific and technical journal)], 2004, I. 4, pp. 235-237.
3. The Patent No. 46507 А Ukraine, IPQ В01D29/23, 35/02. The cleaner a fluid flow / Bondarenko V.P.; the applicant and the owner of the patent Bondarenko V.P. - No. 2001075440; it is declared 31.07.01; it is published 15.05.02, the bulletin No. 5. (in Ukrainian)
4. The Patent No. 64598 Ukraine, IPQ B01D37/00. A way of clearing of a liquid from mechanical impurity in a stream / Bondarenko V.P.; the applicant and the owner of the patent Bondarenko V.P. - No. 2003076535; it is declared 14.07.03; it is published 15.07.05, the bulletin No. 7. (in Ukrainian)
5. Mochalin E.V, Mochalin I.G. Masshtabnyj ehffekt pri fizicheskom modelirovanii mekhanicheskoj ochistki zhidkostej rotatsionnymi filtrami [Scale effect in the physical modeling of mechanical purification of liquids rotary filters]. The collection of proceedings of DonSTU. - Alchevsk: DonSTU. 2011, I. 33, pp. 30-38. (in Russian)
6. Cheban V.G. Single-channel hydrodynamic filter of «Cylinder in a Cylinder» type. Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University. - Kremenchuk: KRNU. 2012, I. 3 (74), pp. 98-101. (in Ukrainian)
7. Devisilov V.A., Sharay E. Yu, Myagkov I.A. Fil’tr samoochishchayushchiysya [The self-cleaning filter]. Patent RF, no. 150505, 2014. (in Russian)
8. Devisilov V.A., Myagkov I.A., Sharay E.Yu. Fil’tr gidrodinamicheskiy vibratsionnyy [The hydrodynamic filter vibrating]. Patent RF, no. 150506, 2014. (in Russian)
9. Finkelstein Z.L., Polyakov E.A., Varejkis V.A., Zvegilskij D.S. Filtr dlya ochistki zhidkostej [Filter for the purification of liquids]. A.S. [Copyright Certificate] No. 1351628, 1986.
10. Cheban V.G. Specific features of the hydrodynamic filter of the liquid of type «The Cylinder in the Cone». Vostochno-Evropeyskiy zhurnal peredovykh tekhnologiy [Eastern-European Journal of Enterprise Technologies], 2012, no. 2/12 (56), pp. 46-49.
11. Belov S.V., Devisilov V.A., Zhdanov V.N., Belyaev A.S., Simukov E.A. Sposob filtrovaniya suspenzij i filtr dlya ego osushhestvleniya [Method of filtering slurries and filter for its implementation]. A.S. [Copyright Certificate] No. 1494932, 1989.
12. Belov S.V., Devisilov V.A., Zhdanov V.N., Petrenchuk A.K. Sposob filtrovaniya i vibratsionnyj filtr dlya ego osushhestvleniya [Method of filtering and vibrating filter for its implementation]. A.S. [Copyright Certificate] No. 1567246, 1990.
13. The Patent No. 54061 U Ukraine, IPQ В01D 37/00, 61/14. A method of separating liquid into filtrate and concentrate / Cheban V.G.; the applicants and the owner of the patents DonSTU. - No. u201004969; it is declared 26.04.2010; it is published 25.10.2010, the bulletin No. 20. (in Ukrainian)
14. Cheban V.G., Antonenko S.S. Heightening of efficiency of hydrodynamic of a fluid in the flat pressure head channel. Vestnik SumDU. Seriya «Tekhnicheskie nauki» [The Visnyk of the SSU: technical sciences], 2010, no. 3, V.1, pp. 160-167. (in Russian)
