Томские учёные нашли способ экономичной очистки солёной воды от примесей — они разработали математическую модель, которая достоверно описывает испарение капель солевых растворов в камерах термического обезвреживания сточных вод. На основе этой модели исследователи вывели формулы для проектирования и настройки очистного оборудования, что в будущем позволит экономить энергию и ускорить процесс очистки. Исследования поддержаны грантом Министерства науки и высшего образования, результаты опубликованы в журнале International Journal of Heat and Mass Transfer.
Учёные Томского политехнического университета пояснили, что нехватка пресной воды — одна из глобальных проблем. Термический метод очистки обеспечивает высокую эффективность, но требует значительных энергозатрат. Разработанная модель учитывает этапы кристаллизации соли в растворе и масштабирование на спрей. Достоверность проверяли при сравнении с экспериментальными данными в процессе испарения водных растворов хлорида натрия, хлорида аммония и сульфата меди с массовыми концентрациями от 1 до 20%. Испытания проходили в условиях, приближённых к реальным камерам термического обезвреживания сточных вод.
Уникальность модели в том, что её алгоритмы масштабируются и позволяют описать поведение капель в зависимости от их взаимного расположения. Благодаря этому можно достоверно спрогнозировать время испарения капель в спрее и оценить энергозатраты. На основе этих данных учёные вывели инженерные выражения для расчёта времени испарения от концентрации примесей и температуры газа. При повышении концентрации соли в растворе требуется больше времени на испарение воды, а тип соли влияет на этот процесс слабо. Предложенный алгоритм позволит настраивать камеры под конкретный состав загрязнений и особенности оборудования, что ускорит очистку воды и снизит расход энергии.
Фото: ТГУ
