Лабораторна робота № 13 визначення гранулометричних характеристик зернистих фільтруючих
Мета роботи – опанувати методику визначення основних гранулометричних характеристик зернистих фільтруючих матеріалів на прикладі кварцового піску.
Теоретичні засади роботи.
Гранулометричні характеристики фільтруючого завантаження є визначальними у роботі швидких фільтрів. Правильний підбір крупностей зерен та його співвідношень забезпечують необхідний ефект очищення, санітарну надійність роботи фільтра, оптимальні параметри промивання.
Основа визначення гранулометрических характеристик зернистого фільтруючого матеріалу – графік грансостава (графік ситового аналізу), загальний вигляд якого представлений малюнку. Графік будується за результатами розсіву зернистого матеріалу на ситах за наведеною нижче методикою.
За графіком можна визначити основні гранулометричні характеристики фільтруючого матеріалу:
d10 – 10%-ний діаметр насіння, тобто. калібр сита, через який проходить 10% проби матеріалу;
d80-80%-ний діаметр зерен, тобто. калібр сита, через який проходить 80% проби;
de - еквівалентний діаметр зерен;
dн - коефіцієнт неоднорідності зерен
Параметри d10іd80характеризують фактично мінімальну та максимальну крупність зерен, тому що безпосередньо ці величини виміряти важко.
Так на прикладі графіка (див. рисунок 7) можна з упевненістю стверджувати тільки те, що максимальний діаметр зерен не перевищує 2,5 мм, тому що весь матеріал пройшов через сито цього калібру. Але, можливо, весь матеріал пройшов би і через сито 2,4 або 2,2 мм. Так само, як і те, що весь матеріал залишився на ситі 0,5 мм, не виключає можливості того, що він у повному обсязі залишився б і на ситі 0,6 або0,7 мм, якщо таке сито використовувалося при розсіві. Тому однозначно судити про максимальний і мінімальний діаметр зерен неможливо і більш відповідними є характеристики d10 і d80.
Рис.7. Графік гранулометричного складу фільтруючого матеріалу
Коефіцієнт неоднорідності зерен Kн не повинен перевищувати величини 2,2. В іншому випадку при більшому розкиді крупності зерен важко організувати процес промивання. Якщо параметри промивання призначати по великих зернах, дрібні виноситимуться з промивною водою з фільтра. Якщо орієнтуватися на нестерпність зерен, то не будуть зважуватись і відмиватись великі зерна. Велика неоднорідність зерен завантаження у швидких фільтрах з низхідним потоком води, що очищається, призводить також до неефективного використання затримуючої здатності фільтруючого завантаження: забруднення вилучаються тільки верхнім дрібнозернистим шаром, а нижній крупнозернистий не використовується. В ідеалі Kн має бути близьким одиниці.
Еквівалентний діаметр є узагальнюючою характеристикою, що дозволяє одним числом охарактеризувати крупність завантаження.
Кращими завантаженнями, що фільтрують, вважаються ті, у яких графік гранскладу близький до прямої - не згинається ні вгору, ні вниз.
За графіком гранулометричного складу можна визначити калібри сит для отримання з проби фільтруючого матеріалу з необхідними гранулометричними характеристиками. Для цього визначаються значення P10 і P80, відповідні d10 і d80, обчислюються Pmax = 2 (P80-P10) / 7 + P80; Pmin = P10 - (P80 - P10) / 7, а потім за графіком визначаються dminіdmax. Це і є крайні калібри сит для фільтруючого матеріалу необхідного складу. Необхідне завантаження - це те, що пройшло через ситоdmaxі залишилося на ситеdmin.
Визначення може бути виконано графічно. Показаноприклад визначення сит необхідного калібру для отримання завантаження з d10 = 09 мм. Наявні пісок потрібно розсіяти на ситах калібру 0,67 та 2,30 мм.