CC BY
22
УДК 504.064.4
Дослиджено вплив структури пототв р1()ини у пидземних камерах вилуговування на оЫдання твердоi фази видходЯв содових виробництв. Шляхом моделювання отримат залежностi швидкостей руху риди-ни вiд радиусу камери. Представлен результати дослиджень впливу ггдро-динамiчних зон та швидкостей руху ридини на швидтсть осгдання твер-дих часток. Визначено, що рух риди-ни в тдземнш солянш камерi, який викликаеться мехашчними силами, сприяе оЫданню твердих часток
ВПЛИВ Г1ДРОДИНАМ1КИ НА ОС1ДАННЯ ТВЕРДО!' ФАЗИ В1ДХОД1В СОДОВОГО ВИРОБНИЦТВА В КАМЕР1 ВИЛУГОВУВАННЯ
А.В. Шестопалов
М.А. Цейтлин
доктор технических наук, профессор*
В.Ф. Рай ко
Кандидат технических наук, доцент* *Кафедра химической техники и промышленной экологии Национальный технический университет «Харьковский
политехнический институт» ул. Фрунзе, 21, г. Харьков, Украина, 61002
Твердi частинки рiзноi крупно! можуть потрапити в камеру вилуговування ззовш з рвдиною, що нагшта-еться, а також випадати з соляно! маси в процес и роз-чинення. Траeкторiя i швидюсть перемщення твердо! частинки в камерi визначаеться дieю на не! сил тяжшня i тертя рщини.
1ншими словами на вертикальне падшня частинок тд впливом сил тяжшня накладаються динамiки i в'язюсть рiдини, в якiй помiщена частинка. В умовах роботи свердловини вилуговування напрям i швид-кiсть руху рщини, так само як i и в'язкiсть, е величинами змшними, залежними вiд багатьох чинниюв. Проте виявляеться загальна спрямованiсть процеив, по якiй можна дати ощнку впливу на кiнцевi результати, корисну для практичних висновюв.
У короткому аналiзi впливу гiдродинамiки в камерi вилуговування на процеси освдання твердих частинок, який даеться нижче, використаний метод розкладання складних процесiв на складовi, допущенi спрощення характеру i схематизацп явищ в межах, що допуска-ються поставленим завданням.
Перемщення o6'eMiB рщини в KaMepi вилуговування (виключаючи тепловий чинник) може викли-катися:
а) зовшшшми мeхaнiчними силами, що виклика-ють оновлення piдини в кaмepi (примусовий рух при нагштанш в камеру i вичaвлювaннi з не! рщини);
б) силами гравггацп, що виявляються в piдкому середовишд, що мае в piзних частинах шдльшсть, що вiдpiзняeться по величиш, i в'язкостi - конвeкцiйнi струми. Конвекцшш струми можуть мати мкце як при гiдpодинaмiцi, що викликаеться мехашчними силами, так i без оновлення об'ему рщини, що заповнюе камеру вилуговування.
Загальний характер гiдpодинaмiки в кaмepi вилуговування пiд час роботи свердловини визначаеться взaемодiею примусового перемщення рщини i кон-векцшних стpумiв.
Схему гiдpaвлiчних потокiв розглянемо на при-клaдi pозсiльноi свердловини, обладнано! робочими колонами з дiaмeтpaми 219 i 146 мм, що мае цилшдрову камеру вилуговування з paдiусом 100 м i заввишки 100
м, що працюе з продуктивнiстю по рщиш 50 м3/год. Площа поперечного перетину мiжтруб'я внутрiшньоi i зовнiшньоi висячих працюючих колон - 0,0144 м2. Площа перетину внутрiшньоi колони - 0,0125 м2. Пло-ща горизонтального перетину камери вилуговування - 7854 м2. Центральна частина стелi камери дiаметром 60 м приймаеться покритою нерастврювачем.
Щiльнiсть i в'язюсть рiдини приймаються постш-ними (масообмш в камерi виключаеться).
Вiдмiнними рисами пдродинамжи в розсiльнiй свердловинi, яка викликаеться мехашчними силами, е:
а) точкове введення рвдини в центральну частину стелi камери i вилучення, розташовано по вертикалi (у даному прикладi у дна камери). У план введення i виведення рщини сумiщенi, що обумовлюе симетрич-шсть радiальних потокiв. Площi живого перетину ро-бочих колон вельми мал^ порiвняно з площею живого перетину камери, складаючи вiд неi 1,610-6 - 1,810-6 або площа перетину камери в 550 - 630 тис. раз б^ьше перетину робочих колон [1]. Слвдством цiеi обставини, вщповщно до умови Бернуллк
2
^ Yw2 2
P = p + + Yq2 = const
або повний натр в рухомш рiдинi, що складаеться i3 статистичного швидкiсного i гiдравлiчного натиску, е постiйною величиною, тому що середш швидкостi рщини в камерi вилуговування нiкчемнi порiвняно з швидкiстю ii в робочих колонах.
б) ввдношення продуктивностi свердловини до об'е-му камери е також малою величиною, внаслвдок чого час мiж введенням в камеру об'ему рвдини i виведення його з камери дуже значний. При продуктивност 50 м3/год оновлення об'ему рвдини, займаючого 1 м по висоп камери при плошд перетину 7854 м2, вiдбуваеться за 156 годин або 6,5 дiб. Тривалкть перебування в камерi рь дини, що подаеться в не! сприяе роботi камери в якосп вiдстiйника.
За гiдродинамiчними особливостями в розальнш свердловинi, перш за все ввдособляються робочi колони i камери вилуговування.
У робочих колонах звичайно не повинно бути знач-ного звуження живого перетину труб i тому рщина в них рухаеться практично рiвномiрно з швидкiстю, близько до 1 м/сек (при продуктивноси 50 м3/год).
У камерi вилуговування вид^яються три зони, що мають чггко вираженi гiдродинамiчнi вiдмiнностi: пристельовий компенсацшний потiк, зона практично вертикального перемщення рiдини, промiжна зона i зона доцентрового руху рiдини до точки вилучення ii з камери.
Природу пристельового компенсацшного потоку можна пояснити таким чином. Якщо з цилшдрово'1 камери через точку вилучення вщбирати рщину з продуктившстю м3/год без компенсацii спаду об'ему рщини в камерi, то рiвень рiдини при збереженнi гори-зонтальностi ii поверхнi, знижуватиметься з швидю-стю м/год, рiвноi
q
S.
h = w4 (2)
У нашому прикладi 50
h = 0,0064м
7854
Таким чином, при вiдборi з камери протягом 1 го-дини 50 м3 рiдини, об'ем, що звiльнився, являе собою цилiндр з дiаметром, що дорiвнюе дiаметру камери - 100 м i заввишки 0,0064 м. щоб зберегти заповнення камери (виключити зниження рiвня рiдини). Об'ем, що зв^ьняеться, повинен компенсуватися рiдиною, що подаеться через центральну точку, де явище i мае мiсце в камерi вилуговування при роботi за принципом «вичавлювання».
Нехтуючи незначними опорами граничних повер-хонь на б^ьшш частинi площi розповсюдження пристельового компенсацшного потоку (кругового перетину камери), за винятком приосево! частини камери, камера
вилуговування мае форму цилшдра з висотою Ь = — , в
Sk
якш рiдина рухаеться як iдеальна вщ точки надход-ження в центрi стелi камери радiально до периферп.
Черевик зовнiшньоi висячо! колони мае бути об-ладнаний вщбивною муфтою, що переводить верти-кальний напрям низхвдного потоку рiдини в мiжтруб'е колон в радiальний рух рвдини на виходi в камеру, ввдповвдно спрямованостi руху в припотолочном ком-пенсацiйному потоцi.
Якщо ввдбивна муфта вiдсутня, то рiдина з мiж-труб'я робочих колон рухаеться вниз до погашення енергп затопленого струменя. Концентрично цьому струменю вiдкидаеться вгору до стелi еквiвалентний по витратi i середнiй по швидкостi потiк рiдини, що живить пристельову зону.
При постiйнiй потужностi (висоп) Ь пристельового потоку характер розпод^у радiальних швидкостей рiдини i '¿х величини е функщями продуктивностi свердловин q , радiусу камери вилуговування Як i вщ-станi кiльцевого живого перетину радiального потоку г„ вiд його центру.
Радiальна швидкiсть потоку рiдини визначаеться об'емом рщини, що проходить через одиницю площi кiльцевого перетину в одиницю часу.
w = -9-
S6n (3)
де wnм - швидюсть радiального потоку в точщ; q - продуктивнiсть свердловини;
36п - площа бiчноi поверхнi кiльцевого перетину радiаль-ного потоку на вщсташ.
S6n = 2nrnh
(4)
(1)
де h - потужнiсть (висота) радiального потоку; г - вiдстань вщ центру радiального потоку до точки.
h = S1 (5)
с Sk ... де Sk - площа кругового перетину цилiндровоl камери
(вилуговування).
52 (6)
Sk = nRk
- S,,
де: k - площа кругового перетину цилвдрово! камери, лшшна величина зниження рiвня за одиницю часу - до-рiвнюе швидкостi зниження
де Rk - радiус цилiндровоi камери (вилуговування).
Шдставимо у вираз (3) значення S6n з (4), h з (5) i Sk з(6)
q _qnRk_Rk
w =-" 2r„
2nrh 2nrq 2rn
Rk
7)
r , м 0,25 0,5 1,0 5,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
м/год 5000 2500 1250 250 125 62,5 41,7 31,2 25,0
м/сек 1,389 0,694 0,347 0,069 0,035 0,017 0,012 0,009 0,007
Вщповщно гасне динамiчний (
2
rw± 2
) i зростае ста-
При гп = Як (вiдстань до бiчноi поверхнi камери) = 0,5Як
Одержана формула (7) показуе, що швидкiсть рщи-ни в радiальному припотолочном потощ
а) знаходиться в прямiй квадратичнш залежностi вiд радiусу камери;
б) у зворотнш залежностi вiд вщсташ до центру потоку;
в) не залежить вщ продуктивностi свердловини.
Фiзичний сенс цих залежностей очевидний.
У нашому прикладi ( Як =50 м) формула (7) тсля пiдстановки значень набувае вигляду: 1
^ = 1250—
Гп
Таблиця 1 i рис. 1 вiдображають характер змiни радiальноi швидкостi пристельового потоку рщини залежно вiд вiдстанi до центру потоку (точки введення рщини камери) при Кк =50 м
Таблиця 1
Залежшсть швидкостей пристельового потоку рщини вiд вiдстанi рiдини г до точки введення рщини, при радiусi камери R, рiвному 50 м
0,20 я
0,18 0,16 * 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 ; 0,02 0,00
Рисунок 1. Швидкосп руху рщини в цилiндричнiй KaMepi при q=50 м3/год та RK=50 м 1 — пристельовий компенсацшний полк 2 — зона розвантаження
Вертикальна швидюсть wt руху рiдини, е функщ-ею продуктивностi свердловини i площi поперечного перетину камери, яка, як вказувалося рашше, опису-еться формулою:
q
w, = — ' Sk
При Sk = const залежшсть wl вщ q описуеться рiвнянням прямо!
w^ = aq (8)
де a - постшний для даного перетину камери коефщент. Його величина знаходиться в зворотнш квадратичнш за-лежностi вщ радиусу камери. Так, наприклад, при Rk =50 м, a =0,000127, а при Rk =25 м a =0,00051, тобто iз змен-шенням радiусу в два рази коефщент пропорцiйностi збiльшився в 4 рази.
При q = const статечну залежшсть w^ вщ Rk мож-на виразити формулою 1
Ф Rk
де коефщент a = — 2п
(9)
У нашому прикладi при продуктивностi 50 м3/год вщ точки введення рiдини в центрi стелi камери до бiчноi 11 поверхнi на вiдстанi 50 м швидюсть рщини в пристельовому потощ, як статична функщя, гасне практично вщ швидкостi рiдини в трубах - 1 м/сек до 0,007 м/сек, тобто в 140 разiв.
В якост прикладу приводяться графжи змши w ^ при змж продуктивностi вiд 0 до 100 м3/год i постш-ному дiаметрi камери 100 м, i змж дiаметру вiд 10 до 100 м при постшному дебiтi (рис. 2).
вертикальнашвидуктьш, м/год
тичний натиск.
Перевищення швидкостi руху рiдини в трубах роз-рахунковою швидкiстю пристельового потоку в радiусi менше 0,5 м вщ точки введення рiдини викликано тим, що плошд кругового перетину потоку на цш дiлянцi при розрахунковш потужностi потоку менше живого перетину робочих колон. Фактично за вщсутноси вiдбивноi муфти ця дшянка потрапляе в зону дii за-топленого струменя.
Зона практично вертикального мехашчного перемь щення рiдини в цилiндровiй камерi (вилуговування) розташована нижче за пристельовий компенсацшний потж i обумовлена точковим вщбором (вичавлюван-ням) рiдини з об'ему камери через робочу колону труб з придонноi осьовоi частини камери. За нижню межу зони береться твсфера з радiусом Як , що спираеться на периметр дна камери.
0,00 0,02 0,04 0,06
w=f(q); R к=50 м
0,08 0,10 0,12 0,14 вертикальна швидчсга^ м/год
Рисунок 2. Швидкосп руху рщини в цилшдричнш камерi в зонi вертикального перемщення
У зонi доцентрового руху рщина перемiщаеться до точки вилучення и з камери, розташованоi, в нашому приклад^ в центральнiй частинi дна. Приймаемо, що швидкосп рщини в рiвновiддалених вщ вилучення точках однаковi (прискорення сили для вирiшуваноi задачi тут не грае визначальноi ролi i для спрощення не враховуеться). Точки рiвних швидкостей розташо-вуватимуться на сферичних поверхнях рiвновiддале-них вщ центру - точки вилучення рщини (рис. 3).
r, м
w=f(R); q=50
Швидюсть доцентрового руху рiдини виражаеться формулою
д
(10)
wq =
д S,
псфп
Де Sncфn - поверхня пiвсфери з радiусом гп
Sncфn = 2пгп
а И 1 1Г.
2
л ии-^ 1 л ф ] ^ ) А" V 1 /¿Г-г^--- * * * ♦ * * \ * * * * * н + + + +/+ *
'(((Гг
звiдси
ГЧ = (12)
У нашому прикладi ( Як =50 м) гч = V1250 =35,35 м При q = const функцюнальну залежнiсть wч вiд гп
(11)
У зош доцентрового руху величина швидкост рвди-ни змiнюеться вiд швидкосп в зонi практично вертикального перемщення w^ до швидкоси закачування в труби робочих колон - ^ . Звiдси, верхня межа зони вщцентрового руху рщини е поверхня пiвсфери, вiд яко1 походить прискорення руху рiдини, починаючи з швидкостi рiвноi по величин швидкостi вертикального перемiщення до швидкост закачування рiдини в труби робочих колон.
У нашому прикладi ( Як =50 м; q =50 м3/год) швид-кiсть в зонi доцентрового руху мшяеться вiд 0,0064 м/год (1,810-6 м/сек) до 4000 м/год (1,1 м/сек) , тобто збшьшуеться бшьш нiж в 600 тис. разiв.
можна записати 1
^ = аГ2
п
де коефiцiент а = — 2п
(13)
Рисунок 3. Схема потоюв рiдини в свердловинi вилуговування
Умовш позначення: а-схема конвективних потокiв в камерц б-схема струмiв механiчного руху в камерг, в-зона насичених розсолiв; г-схема траекторiй падiння твердоi частинки. 1-рухи рiдини в робочих колонах; 2-пристельовий компенсацiйний потiк; 3-зона вертикального перемщення; 4-нижня межа зони практично вертикального перемщення (зовнiшня—промiжна зони); 5-зовшшня межа зони практично вертикального перемщення (нижня - промiжна зони); 6-плiвка розчинника.
На поверхш зовнiшньоi межi зони доцентрового руху рщини
або =
^к ^псф
тобто площа граничноi поверхш зони доцентрового руху рщини рiвна площi поперечного перетину камери:
^ = Я.
або 2кг2 =
Ця залежнiсть iлюструеться графжом (рис. 1).
У об'емi, обмеженому двома твсферами, мiж зонами вертикального перемщення i розвантаження видшяеться промiжна перехiдна зона. Вона характеризуемся змiною вертикальноi спрямованостi руху рвдини до доцентрового, при швидкостях близьких до швидкостей зони вертикального перемщення.
Основну роль в процесах осщання твердих части-нок грають зони пристельового компенсацiйного потоку i зона розвантаження, в яких спрямованостi руху рiдини протилежнi, вщповвдно вiд центру до периферii i навпаки. Оскiльки в зонi вертикального перемiщення швидкостi осiдання частинок (610-5 м/сек) в багато разiв перевищують вертикальнi швидкостi руху рвди-ни (210-6), то зростання зони позитивно виявляеться в зб^ьшенш часу для ввдстоювання.
Внаслiдок тих же вельми малих швидкостей руху рвдини, що i в зонi вертикальних перемщень, роль промiжноi зони приблизно аналопчна зонi вертикального перемiщення.
Таким чином, як вже вiдмiчено, основний вплив п-дродинамiчних чинникiв на процеси освдання твердих частинок в камерi вилуговування роблять компенса-цшна зона i зона розвантаження. Отр гiдродинамiки швидкостей рiдини в цих зонах приведений в таблиц 2.
Найб^ьш активноi з позицiй гвдродинамжи е зона компенсацiйного пристельового потоку. Вона характеризуемся максимальними швидюсними натисками, що подають в напрямi вiд точки введення рiдини в цен-трi стелi камери до периферп - бiчноi поверхнi камери в и верхнiй частинi.
Другою по «активность» е зона розвантаження. Швидкосп, i вiдповiдно, швидкiснi натиску рщини в цiй зонi зб^ьшуються у напрямi до точки вилучення рвдини, тобто в напрямi протилежному компенсацш-ному потоку.
Швидкостi закачування рiдини в камеру (зона ком-пенсацii) i вилучення рiдини з камери (зона розвантаження) практично дорiвнюе 1 м/сек. Проте розподш швидкостей на рiвновiддалених живих перетинах по-тоюв вiд цих точках носять рiзнi характери. Швидко-стi в зош компенсацп на декiлька порядкiв вище, нiж в зонi розвантаження.
Так на вщсташ вiд 35,35 м до 0,5 м, рахуючи вщ точки вилучення, швидкiсть рiдини зростае з 2-10-6 до 910-3 м/сек (у 4500 разiв), а на вщповвднш дiлянцi в компенсацiйнiй зош в протилежному напрямi падае ввд 740-1 до 110-2 (всього в 70 разiв). При вiдношеннi величин швидкостей рщини в точках закачування i вилучення рiвному 1, вже на вiдстанi 0,5 м вщ них швидкiсть компенсацiйного потоку змшюеться в 80 разiв, в 5м - в 800 разiв, а на вщсташ 35,35 м в 5600 разiв бiльше швидкостi розвантаження.
w 4= ^
Таблиця 2
Ошр пдродинамки швидкостей рщини в зонах компенсацiйнiй i розвантаження
м Зона\ 0,5 1,0 5,0 10,0 20,0 30, 35,35 50,0
1.Ком-пен-сацшна (при-стельова) 7-10-1 3-10-1 7-10-2 4-10-2 2-102 1-10" 2 1-10-2 7-10-3
2.Розван-таження 9-10-3 2-10-3 9-105 2-10-5 6-106 • 2-10-6 2-10-6
3.Крат-нють 8-10 1,6-102 8-102 1,6-103 Э-103 5-103 5,6-103 3,5-103
w 4
Мжмальна швидкiсть компенсацiйного потоку на вщсташ 5 м вiд точки закачування 7-10-3 м/сек. Вона в 3,5-10-3 рази вище за мжмальну швидкiсть на межi зони розвантаження в 35,35 м ввд точки вилучення рь дини. У зош розвантаження швидкiсть потоку досягае мжмального значення швидкостi компенсацiйного потоку 7-10-3 м/сек тiльки на вiдстанi 0,6 м вщ точки вилучення i на цьому вiдрiзку зростае до мiнiмального значення 1 м/сек.
Рiзниця в характерах розподiлу швидкостей в цих зонах, як це очевидно, обумовлена тим, що пристель-вий компенсацшний потiк е плоским потоком постш-но! потужностi, що радiально розтiкаеться. Залеж-нiсть уповiльнення руху рiдини в цiй зонi е функщею першого ступеня вiд ввдсташ до точки закачування. Потiк в зош розвантаження е радiальним доцентро-вим в об'емi пiвкулi. Прискорення руху рвдини в цiй зош е квадратичною функщею вщ вщсташ до точки закачування.
У цiй площиш показовими е також наступнi по-рiвняння. У нашому прикладi об'ем зони компенсацп дорiвнюе 50 м3 (по величинi вiн завжди рiвний про-дуктивностi свердловин), а розвантаження - 90 тис. м3, тобто в 1800 разiв бiльше, при однаковш витратi зон 50 м3/год. Вiдповiдно в тiй же кратност^ знаходяться i вiдносини часiв оновлення рщини в зонах (в табл. 2 приведен приблизнi цифри).
Наведеш приклади переслiдували мету тдкресли-ти яюсш вiдмiнностi гiдродинамiчних характеристик зон камери вилуговування, що грають певну роль у впливi гiдродинамiчних чинникiв на кiнцевi результата осщання твердих частинок. У свiтлi викладеного впливу гiдродинамiки, обумовлено! механiчними силами - введення i вiдбору рiдини, на процеси освдання твердих частинок бачиться в наступному виглядь
В умовах нерухомо! рiдини (статика) осiдання твердих частинок тдкоряеться закону Стокса, яке виражаеться формулою [2]:
- qц
де:
Я, - радiус частинки; q - прискорення сили тяжiння; Т, - щiльнiсть частинки; у р - щiльнiсть рщкого середовища; ц - коефiцiент в'язкостi середовища.
(14)
Сила опору рщини рухомому в нш тiлу по Стоксу виражаеться залежшстю
fc = 6пRчЦwч (15)
де: £.- сила опору рщини руху в нiй тiла; Rч - радiус кулясто! частинки; wч - швидкiсть руху частинки.
За законом Ньютона ця формула справедлива для вах випадюв вiдносного перемщення частинки i рь дини (наприклад, якщо частинка нерухома - закршле-на, а рухаеться рiдина).
З приведених залежностей виходить, що умовами падшня частинок тд впливом сили ваги е переви-щення шдльносп частинки над щiльнiстю середовища (сила ваги повинна перевищувати Архiмедовi сили) i щоб сили тертя мiж частинками i рiдиною були менше сили ваги частинки. У нашому розглядi приймаемо, що цi умови дотримаш. Для прикладу використовуемо стввщношення щiльностi частинки i рiдини, а також радiусу частинки, при яких швидюсть осiдання дорiв-нюе 0,2 м/год або 610-5 м/сек.
Розглянемо вплив руху рщини на процеси осщання твердих частинок по зонах свердловини для частинки, що потрапляе в камеру (вилуговування) разом з рщи-ною, що подаеться.
На швидюсть осщання частинки, що описуеться формулою (14), накладаеться швидюсть руху низхщ-ного потоку рвдини. Але внаслвдок короткочасностi перебування рiдини в трубах, турбулентного !! руху I головне, багатократного перевищення швидкостей рiдини над швидкiстю осiдання частинки правомiрно прийняти, що в точцi закачування рщини в камеру швидкiсть руху частинки дорiвнюе швидкостi заюн-чення рщини, в нашому прикладi 1 м/сек.
У камерi вилуговування частинка потрапляе в ра-дiально-горизонтальний шдстельовий компенсацш-ний потiк iз сповшьненим рухом рiдини. Траекторiя руху частинки складаеться з горизонтального пере-мiщення, компенсацшного потоку i вертикального - падшня в полi сил тяжiння. Початковою швидкiстю частинки, так само як i рiдини, можна прийняти рiвнiй швидкостi руху в трубах робочих колон (у нашому прикладi 1 м/сек). У зв'язку з тим, що щдльшсть твердо! частинки вища за щдльшсть рщини, юльюсть руху частинки бiльш нiж рвдини (iнертнiсть вища). Внас-лiдок цього, упов^ьнення швидкостi руху частинки менше шж у рiдини. Рiзниця швидкостей твердо! частинки i рiдини викликае гальмуючi рухи частинки сили тертя з рщиною
fт = 6wч - wp) (16)
де: wч - швидюсть руху частинки
^^ - швидюсть руху рщини в тдстельовому компенса-цiйному потоцi.
При wч = wм сили тертя (опiр рiдини) дорiвнюють 0.
Таким чином, гiдродинамiчна роль пiдруслового компенсацiйного потоку в процес осiдання твердо! частинки виражаеться в тому, що частинки вщкида-ються вiд осьово! зони у напрямi до периферi'! камери. Ввдстань, на яку вiдкидаеться частинка ввд осi камери, залежить ввд швидкостi закачування рiдини в камеру, щдльност i в'язкостi рiдини, початково! швидкостi, розмiру i щiльностi частинки i може бути розраховано при знанш цих величин.
У зош практично вертикального перемщення рь дини вниз швидкiсть падiння частинки тд впливом сил тяжiння, як правило, значно вище швидкостi перемщення рщини, i визначаеться рiвнянням Стокса. Позитивний вплив зони вертикального перемщення рщини на повноту освдання твердих частинок визначаеться значним часом оновлення ще1 зони ^ отже, великим часом вщстоювання. Приблизно таке ж значення мае промiжна зона [4].
У зош доцентрового руху рiдини до точки и вилу-чення з камери прямують сили всмоктування, направ-ленi на перемiщення твердо! частинки до цiеi крапки. Проте, як було показано вище, в практично вщчутному розмiрi щ сили, якi обумовленi швидкiстю руху рщини, виявляються в зонi, найближчш до точки вилучення рiдини. З очевидшстю про це свiдчить також таблиця 2 кратносп швидкостей руху рщини в зонах компенса-цп i розвантаження з узятою для прикладу швидюстю осiдання частинки 0,2 м/год або 610-5 м/сек.
Викладене дозволяе зробити важливий в практичному вщношенш висновок, що перенесення частинки силами вщкидання в зош пристельового потоку не врiвноважуеться направленими назад силами всмок-тування, частинка осщае на дно камери i не виносить-ся рiдиною, яка забираеться з камери.
Схем траекторп освдання твердо! частинки в результат взаемодii сили тяжiння i гiдродинамiчних сил показана на рис. 3.
Проведен дослiдження дозволяють зробити на-ступнi висновки.
1. Умовами осщання частинки е:
а) перевищення щiльностi частинки над щiльнiстю рщини;
б) початкове перевищення сили ваги частинки над силами тертя мiж частинкою i рiдиною.
2. Гiдродинамiчна структура камери вилуговуван-ня сприяе виключенню винесення осiдаючих частинок з камери через розсолотд'емну колону. За часом оновлення рщини в об'емi камери рiдиною (а, отже, i часу, що надаеться для освдання), що нагнiтаеться, i струк-турi гiдродинамiчних потокiв камери вилуговування е щеальним вiдстiйником.
3. Наявшсть направляючо! муфти на водоподаючiй колош, що змшюе направлення руху рщини з вертикального в горизонтально-радiальне покращують умови роботи камери, в якосп вiдстiйника.
4. Для виключення пiдсосу твердих частинок з дна камери черевик розсолотд'емно! колони повинен бути тдведений над дном на розрахункову висоту.
Разом з цим дощльно також вiдзначити наступне. З розгляду питань пдродинамжи виявляеться те, що в лабораторних умовах експериментальш дослщ-ження умов осiдання суспензш в камерах пiдземного вилуговування представляють значнi труднощi. Це пов'язано з тим, що на моделях з реально можливими в лабораторних умовах розмiрами практично немож-ливо забезпечити ствввдношень швидкостей перемь щення рiдини i швидкостей осiдання, характерних для реальних камер.
Лиература
1. Методика расчетов параметров камерной системы разработки с учетом использования закладки как технологического элемента системы разработки. ВНИИГ, Перьмь-Березники, 1992. 2. Хинце И.О. Турбулентность. М., 1963. 3. Поваренная соль и ее растворы. Л., 1970. 4. Химия и технология производств основной химической промышленности. /Под. ред. В. Ф. Аннопольского: Труды. Т. 71. НИОХИМ.—Харьков, 1998. -188 с.
