Politechnika Wrocławska Wrocław, 10.03.2012 r.
Wydział Inżynierii Środowiska
Ochrona Wody i Gleby
Sprawozdanie nr 1
Sedymentacja zawiesin ziarnistych
Prowadzący: Wykonała:
dr inż. Agnieszka Urbanowska Katarzyna Szyło
174106
IV rok st. zaoczne
Sobota 13.45
Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia stworzenie modelu rzeki na podstawie zadanych wytycznych oraz określienie wpływu temperatury i gęstości zawiesin na skuteczność przebiegu procesu sedymentacji.
2. Tabelaryczne zestawienie wyników
Stopień usuwania zawiesin dla zakładanego odcinka rzeki – należy tak wymodelować odcinek rzeki (manipulując długością, szerokością i głębokością osadnika), aby usunąć 100% największych frakcji oraz
20-50% frakcji najmniejszych.
Parametry początkowe:
Średnica najmniejszych cząstek: 0,03 mm
Ilość frakcji: 4
Różnica wielkości frakcji: 0,01 mm
Gęstość materiału: 1,8 kg/dm3
Współczynnik kształtu: 0,85
Natężenie przepływu: 20000 m3/d
Temperatura wody: 7oC
Obliczenia prowadzono dla osadnika o wymiarach :
Długość: 80,0m
Szerokość: 3,8m
Głębokość: 3,0m.
| Wielkość cząstek | Prędkość sedymentacji | Stopień usuwania |
|---|---|---|
| mm | m/s | % |
| 0,03 | 0,0003 | 36,34 |
| 0,04 | 0,0005 | 64,60 |
| 0,05 | 0,0008 | 100,00 |
| 0,06 | 0,0011 | 100,00 |
Zależność skuteczności sedymentacji zawiesin dla cząstek o różnej średnicy.
b) Wpływ temperatury wody na efektywność usuwania zawiesin.
Obliczenia prowadzono dla 4 temperatur: 7°C, 10°C, 14°C, 20°C – pozostałe parametry stałe, jak w zadaniu a.
| Temperatura | Wielkość cząstek, [mm] |
|---|---|
| 0,03 | |
| vsed | |
| °C | m/s |
| 7 | 0,0003 |
| 10 | 0,0003 |
| 14 | 0,0003 |
| 20 | 0,0004 |
Zależność skuteczności sedymentacji cząstek o różnych średnicach w różnych temperaturach.
c) Wpływ gęstości materiału na stopień usuwania cząstek.
Wpływ gęstości na sedymentację cząstek obliczono dla 4 wartości: 1,8 kg/dm3, 1,05 kg/dm3, 2,65 kg/dm3, 3,50 kg/dm3 w stałej temperaturze 7°C przy stałych parametrach osadnika.
| Gęstość | Wielkość cząstek, [mm] |
|---|---|
| 0,03 | |
| vsed | |
| kg/dm3 | m/s |
| 1,05 | 0,00001 |
| 1,80 | 0,0003 |
| 2,65 | 0,0006 |
| 3,50 | 0,0009 |
Zależność skuteczności sedymentacji cząstek o różnych średnicach oraz gęstości.
Wnioski
Z przeprowadzonego doświadczenia można wywnioskować, iż proces sedymentacji, jego szybkość i skuteczność zależy od wielu czynników.
Przede wszystkim kinetyka tego procesu zależy od natężenia przepływu oraz wymiarów osadnika (odcinka rzeki). Od odpowiednio dobranych wymiarów zależy skuteczność usuwania poszczególnych frakcji.
Na skuteczność sedymentacji ma również wpływ temperatura, a tym samym
i gęstość wody. W miarę wzrostu temperatury wody, wzrasta prędkość opadania, czyli zwiększa się skuteczność usuwania poszczególnych frakcji. Najważniejszą rolę odgrywa tutaj współczynnik lepkości, który maleje wraz ze wzrostem temperatury i powoduje zmiejszenie siły oporu ośrodka.
W kolejnej części doświadczenia brano pod uwagę wpływ zmiany gęstości materiału zawiesiny i stwierdzono niemal natychmiastową 100% skuteczność sedymentacji dla cząstek o gęstości 3,5 kg/dm3 w każdej frakcji. Widać, że im większa różnica gęstości pomiędzy wodą a cząstkami sedymentującymi, tym większa skuteczność tego procesu.