Анкета автора(ов)
| Фамилия, имя, отчество, учёная степень, звание, должность. Полное и сокращённое наименование организации, адрес организации. | Ренат Ахатович Cадыков, доктор технических наук, профессор, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Аида Камилевна Мухаметзянова, аспирант, Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, Российская Федерация Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Ляззат Рысхановна Джунусова, кандидат технических наук, доцент, Алматинский университет энергетики и связи, г. Алматы, Республика Казахстан Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Алия Аликовна Елеманова, доцент, Алматинский университет энергетики и связи, г. Алматы, Республика Казахстан Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript |
| Название статьи. | Моделирование процессов опреснения воды в комбинированной водоподготовительной установке |
| Аннотация. | Обеспечение населения РФ качественной хозяйственно-питьевой воды является для многих климатических режимов страны одной из приоритетных проблем, так как 16,8 % проб водопроводной воды не соответствует нормативам по химическим показателям, а 20 % населения потребляет воду без требуемой предварительной очистки, комплексное решение которой необходимо для сохранения здоровья, улучшения условий деятельности и повышения условий жизни населения. Целью исследования является физико-математическое описание процессов переноса по обессоливанию грунтовых вод в комбинированной ультра- и нанофильтрационной водоподготовительной установке, используемой для систем водо- и теплоснабжения. Задачами исследования являются корректная формализация математической модели процессов массопереноса в комбинированной водоподготовительной установке и получение аналитических замкнутых решений краевых задач нестационарного диффузионного переноса для кусочно-однородных сред при различных условиях однозначности и нестационарных, несимметричных граничных условиях на поверхностях контакта неоднородных сред, а также анализ полученного обобщенного аналитического решения краевых задач математической модели комбинированной водоподготовительной установки при различных начальных и граничных условиях. Основные результаты исследования состоят в том, что авторами была формализована математическая модель процесса очистки грунтовых вод и краевая задача математической модели процессов опреснения воды в комбинированной водоподготовительной установке, и найдены аналитические замкнутые решения краевых задач нестационарного молекулярного переноса для кусочно-однородных сред при различных исходных условиях однозначности и неустановившихся, несимметричных граничных условиях на поверхностях контакта двух неоднородных сред. Полученные аналитические решения формализованной математической модели позволяют путём нахождения экстремальных значений изменения концентрации взвешенных частиц от независимых переменных оптимизировать процессы очистки воды в теплоэнергетических установках, могут быть тестовыми задачами для более сложных нелинейных краевых задач процессов тепло- и массопереноса. Для масштабных переходов разработанную математическую модель можно переписать в безразмерном виде, как изменение относительной концентрации от массообменного критерия Фурье. В работе получены аналитически замкнутые решения краевых задач нестационарного диффузионного переноса для кусочно-однородных сред при различных условиях однозначности и нестационарных краевых условиях на поверхностях контакта различных однородных сред, применяемые к процессам водоочистки систем теплоснабжения. Для масштабных переходов (от экспериментальной к промышленной установке) постановку и решения подобных краевых задач можно записать в критериальном виде, как изменение относительной концентрации от массообменного критерия Фурье. Значимость полученных результатов состоит в том, что полученные аналитические решения краевых задач позволяют оптимизировать процессы очистки воды в комбинированной водоподготовительной установке и могут быть тестовыми краевых задач при численном решении более сложных нелинейных краевых задач несвязанного и взаимосвязанного тепло- и массопереноса, а оптимальные значения аналитических решений краевых задач могут быть использованы в АСУТП при выборе энергоресурсосберегающих режимов управления. |
| Ключевые слова. | питьевая вода, фильтрация, установка, математическая модель, краевая задача, дифференциальное уравнение, условия |
| First name, Middle name, Last name, Scientific degree, Scientific rank, Current position. Full and brief name of the organization, The organization address. | RenatA.Sadykov, doctor of technical sciences, professor Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Aida K.Mukhamezianova postgraduate student, Kazan State University of Architecture and Engineering, Kazan, Russian Federation Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Lyazzat R.Junussova, candidate of technical sciences, associate professor Almaty University of Power Engineering and Telecommunications, Almaty, Kazakhstan Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Aliya A.Elemanova, associate professor, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications, Almaty, Kazakhstan Email: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript |
| Title of the article | Simulation of water desalination processes in a combined water treatment plant |
| Abstract. | The aim of the study is a physical and mathematical description of the transfer processes for desalting groundwater in a combined ultra- and nanofiltration water treatment plant used for water and heat supply systems. The objectives of the study are the following: correct formalization of the mathematical model of mass transfer processes in a combined water treatment plant; obtaining analytical closed solutions of boundary value problems of unsteady diffusion transfer for piecewise-homogeneous media under various conditions of uniqueness and unsteady, asymmetric boundary conditions on the contact surfaces of inhomogeneous media; and analysis of the obtained generalized analytical solution of boundary value problems of a mathematical model of a combined water treatment plant under various initial and boundary conditions. The main results of the study are that the authors formalized a mathematical model of the groundwater treatment process and a boundary value problem of a mathematical model of water desalination processes in a combined water treatment plant, and found analytical closed solutions to boundary value problems of unsteady molecular transfer for piecewise homogeneous media under various initial conditions of uniqueness and unsteady, asymmetric boundary conditions on the contact surfaces of two inhomogeneous media. The obtained analytical solutions of the formalized mathematical model make it possible to optimize the processes of water purification in heat power plants by finding the extreme values of the change in the concentration of suspended particles from independent variables. The analytical solutions can be test problems for more complex nonlinear boundary value problems of heat and mass transfer processes. For large-scale transitions, the developed mathematical model can be rewritten in dimensionless form, as a change in the relative concentration from the Fourier mass transfer criterion. In this work, analytically closed solutions of boundary value problems of unsteady diffusion transfer for piecewise homogeneous media are obtained under various conditions of uniqueness and unsteady boundary conditions on the contact surfaces of various homogeneous media, which are applied to the processes of water purification of heat supply systems. For large-scale transitions (from an experimental to an industrial installation), the formulation and solution of such boundary value problems can be written in a criterion form, as a change in the relative concentration from the Fourier mass transfer criterion. The significance of the obtained results lies in the fact that the obtained analytical solutions of boundary value problems make it possible to optimize the processes of water treatment in a combined water treatment plant and can become test boundary value problems in the numerical solution of more complex nonlinear boundary value problems of unconnected and interconnected heat and mass transfer. Optimal values of analytical solutions of boundary value problems tasks can be also used in the process control system when choosing energy-saving control modes. |
| Keywords. | drinking water, filtration, plant, mathematical model, boundary value problem, differential equation, conditions |
| Для цитирования: | Р.А.Cадыков, А.К. Мухаметзянова, Л.Р.Джунусова, А.А.Елеманова Моделирование процессов опреснения воды в комбинированной водоподготовительной установке//Известия КГАСУ 2022, №1(59), С 80-89. DOI: 10.52409/20731523_2022_1_80 |
| For citations: | R.A. Sadykov, A.K. Mukhamezianova, L.R. Junussova, A.A. Elemanova Simulation of water desalination processes in a combined water treatment plant//News KSUAE 2022, №1 (59), С 80-89. DOI: 10.52409/20731523_2022_1_80 |
