Прогнозування оптимальних режимів роботи багатошарових швидких фільтрів з кусково-однорідними пористими завантаженнями

Abstract

Запропоновано просторову математичну модель для прогнозування процесу доочистки води від багатокомпонентних домішок у багатошарових швидких фільтрах з кусково-однорідними пористими завантаженнями при додержанні сталої швидкості фільтрації. Отримано алгоритм числово-асимптотичного наближення розв’язку відповідної нелінійної сингулярно-збуреної крайової задачі. Запропонована модель дозволяє шляхом проведення комп’ютерних експериментів отримати оптимальні варіанти використання фільтрувальних матеріалів та збільшення тривалості роботи фільтрів за рахунок вибору їх форми і висоти шарів.

A spatial mathematical model to predict the process of water purification from multi-components impurities in multi-layers rapid filters with piece-wise-homogeneous porous loadings subject to constant rate filtration, which takes into account the reverse impact of component concentrations of multi-component impurities, adsorbed on the grains loading, on the active porosity, is proposed. In the model assumed that the convective component mass of transfer and adsorption prevail over the contribution of the diffusion and desorption. The algorithm for numerically-asymptotic approximation of the solution of the corresponding nonlinear singular-perturbed boundary problem for the spatial domain, which a having the shape of a curvilinear parallelepiped, bounded two equipotential surfaces and four surfaces of the flow, separated by some specified of the equipotential surfaces on several subdomains, is developed. The proposed model allows by conducting computer experiments to obtain optimal use of the filtering materials and the increase in the length work filters due to the choice of their form and height layers.