velikost textu

Hydromechanické charakteristiky kaolinových suspensí

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Hydromechanické charakteristiky kaolinových suspensí
Název v angličtině:
Hydromechanic characteristics of clay suspensions
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Markéta Petrová
Školitel:
doc. RNDr. Jiří Mls, CSc.
Oponenti:
prof. Ing. Milena Císlerová, CSc.
doc. Ing. Jan Šembera, Ph.D.
Id práce:
94882
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav hydrogeologie, inž. geologie a užité geofyziky (31-450)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
10. 6. 2019
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Klíčová slova:
Kaolinová suspense, zahušťování suspense, koncentrace pevné fáze, monotónní proces, teorie dvoufázových systémů, bod zgelovatění, hydraulická vodivost, stlačitelnost
Klíčová slova v angličtině:
Kaolin suspension, suspension thickening, solid-phase concentration, monotonous process, theory of two-phase systems, gel point, hydraulic conductivity, compressibility
Abstrakt:
Abstrakt Matematický model chování dvoufázových systémů, jimiž jsou například jílové suspense, je tvořen soustavou parciálních diferenciálních rovnic, které vyjadřují jednak obecné vlastnosti všech takových systémů a jednak rovnicemi, známými jako konstituční vztahy, které definují vlastnosti konkrétního systému, jímž se zabýváme. Cílem této práce bylo nalézt konstituční vztahy kaolínové suspense, které jsou potřebné k řešení přímých úloh, s jakými se setkáváme např. při zahušťování jemných kalů. Úkolem bylo navrhnout a provést experimentální výzkum dané suspense a nalézt způsob, jakým lze z výsledků měření určit hledané vztahy. Z matematické teorie dvoufázových systémů vyplývá, že se jedná o dvě konstituční funkce: závislost hydraulické vodivosti na koncentraci pevné fáze a závislost napětí pevné fáze na její koncentraci. První část práce se zabývá experimentálním výzkumem. Vzhledem k tomu, že obě charakteristiky jsou stěží, pokud vůbec, měřitelné, jsou v této části nejprve zkoumány charakteristiky suspense a jejich měřitelnost. Následně je stanoven postup přípravy suspense a metodika zvolených experimentů. Další kapitoly práce jsou pak věnovány využití získaných experimentálních dat ke stanovení hledaných konstitučních vztahů. Úloha určit hydraulickou vodivost suspense pro co nejširší rozsah koncentrací je řešena ve dvou krocích. V prvním je využita obecná teorie a s její pomocí je nalezena korespondence mezi měřenou výškou sloupce suspense a hydraulickou vodivostí. Využitím výsledků prvního kroku je pak optimalizační metodou odvozena hledaná funkční závislost. Řešení úlohy nalézt závislost napětí pevné fáze na její koncentraci opět vychází z obecných rovnic mechaniky dvoufázových systémů pomocí nichž jsou nalezeny vztahy mezi výškou sloupce suspense, celkovým množstvím pevné fáze a napětím ve speciálně zvoleném bodě. Využitím celé série provedených experimentů je pak získána hledaná konstituční rovnice. V případě této úlohy jsou nalezena dvě různá řešení; jejich porovnání ukazuje, že kvantitativně se obě řešení v celém rozsahu definičního oboru téměř identicky shodují. Klíčová slova Kaolinová suspense, zahušťování suspense, koncentrace pevné fáze, monotónní proces, teorie dvoufázových systémů, bod zgelovatění, hydraulická vodivost, stlačitelnost.
Abstract v angličtině:
Abstract A mathematical model of two-phase systems, such as clay suspensions, consists of a set of partial differential equations which reflect both the general laws of mechanics and the relations connecting the involved characteristics of the particular system under consideration. The latter equations are known as constitutive relations. The aim of this study was to find the constitutive relations for kaolin suspensions that are necessary when solving forward problems of fine sludge thickening processes. The task was to design and carry out experimental research of the given suspension and to find a convenient method of utilizing the results for the sake of getting the sought relationships. It follows from the applied mathematical theory of two-phase systems that the sought relationships are hydraulic conductivity of the suspension as a function of the solid-phase concentration and the dependence of the solid-phase concentration on the solid-phase stress. The first part of this study describes the experimental research. Since both the characteristics are difficult to measure, it was necessary to analyze the suspension's characteristics and their measurability. Subsequently, the process of the suspension preparation and the method of laboratory measurements were determined. The following sections present the way of utilizing the obtained data and getting the sought constitutive relations. The problem of the hydraulic conductivity determination is solved in two steps. In the first one, the general theory is utilized in order to get a correspondence between the measured height of the column of the suspension column and hydraulic conductivity. Making use of these results and applying an optimization method the sought functional dependence is then derived. Solving the problem of finding the dependence of the solid-phase stress on the suspension concentration, the general theory makes it possible to find a relationship between the initial data, height of the suspension column and the total mass of solid phase, and the final solid-phase stress at a specially chosen point. Making use of the entire series of performed experiments, the sought constitutive equation is determined. In this case, two different solutions have been found; their comparison shows that, quantitatively, both solutions almost identically match within the entirety of their domain. Keywords Kaolin suspension, suspension thickening, solid-phase concentration, monotonous process, theory of two-phase systems, gel point, hydraulic conductivity, compressibility.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Markéta Petrová 2.59 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Markéta Petrová 110 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Markéta Petrová 105 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Markéta Petrová 603 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ing. Milena Císlerová, CSc. 493 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Jan Šembera, Ph.D. 135 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1004 kB