Optimum energy consumption in two-phase transport of air and undiluted carbonatation mud in sugar factory

A simple flow model of two-phase flow of non-Newtonian thixotropic fluid/gas mixture and a method for evaluating the power saving achieved by injecting air into undiluted carbonatation mud flowing in a horizontal pipe are presented.

Opracowano nową metodę transportu nierozcieńczonego osadu saturacyjnego w cukrowniach Jest ona oparta na przepływie dwufazowym w przewodzie układu płyn nienewtonowski-gaz. Umożliwia ona uniknięcia wszystkich niedogodności tradycyjnej metody transportu osadu saturacyjnego (duże ilości uciążliwych ścieków, znaczne zanieczyszczenie środowiska naturalnego) oraz uzyskanie znacznych oszczędności energetycznych. Przedstawiono teoretyczny model przepływu dwufazowego w poziomej rurze układu reologicznie niestabilny płyn nienewtonowski-gaz (rys. 1). Zgodnie z zaproponowanym modelem parametr Lockharta-Martinellego ΦL jest funkcją trzech liczb bezwymiarowych: liczby strukturalnej płynu Se, zmodyfikowanej liczby Debory De oraz wlotowego udziału płynu w mieszaninie dwufazowej δL (rys. 2). Model teoretyczny przepływu był testowany eksperymentalnie. Jako media doświadczalne stosowano przemysłowy osad saturacyjny o trzech różnych stężeniach. Doprowadzenie gazu do przewodu, w którym płynie osad saturacyjny powoduje znaczne obniżenie oporów przepływu w porównaniu z oporami przepływu tej samej ilości osadu w przepływie jednofazowym. Uzyskano maksymalne obniżenie oporów przepływu wynoszące ok. 60% (rys. 3). Wyniki eksperymentalne potwierdziły słuszność zaproponowanego modelu przepływu (rys. 4). Stosując ten model przepływu opracowano prostą metodę określania minimum zużycia energii podczas transportu dwufazowego osadu saturacyjnego w cukrowniach (rys. 5).