Utando wa kioevu wa emulsheni (Emulsion Liquid Membrane, ELM) ni mbinu ya utenganishaji wa awamu tatu inayotenganisha awamu mbili za maji kwa awamu nyembamba ya utando wa kioevu cha kikaboni, hivyo kuwezesha uchimbaji na uchimbaji wa kurejesha kufanyika ndani ya mfumo mmoja. Katika utafiti huu, watafiti wanatabiri kipenyo wastani cha globuli cha Sauter, kwa emulsheni maradufu za maji/mafuta/maji (W/O/W) zilizotulizwa kwa mchanganyiko wa viamilifu vya uso na nanochembe za Fe₂O₃ kwa ajili ya uchimbaji wa zinki; kipenyo hiki, D₃₂, kinatabiriwa kwa uhusiano unaotegemea nadharia ya Hinze–Kolmogorov. Kwa kutumia uboreshaji wa fminsearch ndani ya MATLAB R2024a, vigawo C₁ = 0.0436 na C₂ = −3.2561 vilibainishwa, na katika uhusiano wa mwisho kipeo cha namba ya Weber kiliwekwa kuwa −0.6. Katika hali za kalibresheni na uthibitishaji, modeli kwa ujumla hutoa matokeo yanayokaribiana na thamani za majaribio za D₃₂; hata hivyo, utafiti pia unaonyesha kwamba katika hali kama sehemu kubwa ya ujazo, ukorogaji kupita kiasi, kuungana kwa matone, kuvunjika na kuongeza kiwango cha mfumo, uhusiano wa kinadharia pekee hauwezi kuwakilisha mfumo halisi.

Kwa uhusiano wa mwisho, katika Kesi ya 1 ambamo kasi ya ukorogaji ilibadilishwa, R² = 0.8466 na AARD = %3.41 ziliripotiwa; katika Kesi ya 2 ambamo sehemu ya ujazo ilibadilishwa, R² = 0.9994 na AARD = %1.04 ziliripotiwa. Uchambuzi wa kiparameta wa MATLAB unaonyesha kwamba, ndani ya modeli iliyochunguzwa, kuongezeka kwa kipenyo cha impela na kasi ya ukorogaji hupunguza D₃₂; mvutano mdogo zaidi kati ya awamu husaidia kutokea kwa globuli ndogo zaidi, na kadiri sehemu ya ujazo inavyoongezeka, kipenyo cha globuli hupungua hadi kikomo fulani.

Matokeo haya si uthibitishaji wa moja kwa moja katika kiwango cha viwanda. Modeli ilikalibishwa kutokana na muundo maalumu wa ELM na hali za majaribio; katika mifumo halisi, kuungana kwa matone, kuvimba, kuvunjika, mabadiliko ya mnato na athari za kiwango cha hidrodinamiki zinapaswa kuthibitishwa kando.

Utando wa Kioevu wa Emulsheni ni Nini?

Utando wa kioevu wa emulsheni ni mfumo wa utenganishaji wa awamu tatu ambamo awamu ya ndani ya maji hutawanywa ndani ya awamu ya utando wa kikaboni kama emulsheni ya awali ya W/O, kisha emulsheni hiyo ya awali hutawanywa katika awamu ya nje ya maji ya kulishia ili kuunda emulsheni maradufu ya W/O/W. Katika utafiti unaochunguzwa, ELM inajadiliwa katika muktadha wa kuondoa ioni za zinki kutoka katika awamu ya maji ya kulishia, na ukubwa pamoja na uthabiti wa globuli za emulsheni maradufu vinatathminiwa kuwa mojawapo ya viashiria muhimu vinavyoamua utendaji wa mfumo.

Teknolojia ya ELM inaweza kutoa faida kama kufanya uchimbaji na uchimbaji wa kurejesha kwa wakati mmoja, mahitaji madogo kwa kulinganisha ya kemikali na nishati, na uhamishaji wa haraka wa masi. Hata hivyo, muundo wa W/O/W unaweza kuathiriwa na mifumo ya kutokuwa thabiti kama kuvunjika, kuungana kwa matone, flokulesheni, kutengenezwa kwa tabaka la krimu na kuvimba. Kwa hiyo, katika mfumo wa ELM, si kemia ya uchimbaji pekee iliyo muhimu, bali pia tabia ya hidrodinamiki ya globuli za emulsheni zinazoundwa.

Sababu kuu ya kuongeza nanochembe katika mchanganyiko wa viamilifu vya uso kwenye utafiti ni kwamba chembe zinaweza kuadsobiwa kwenye mpaka wa mafuta na maji na hivyo kupunguza mwelekeo wa matone au globuli kuungana. Katika muundo wa msingi uliochunguzwa, mchanganyiko wa Span 80 na Tween 80 pamoja na nanochembe za Fe₂O₃ ulitumika.

Kwa nini D₃₂ ni muhimu?

Chanzo kinawakilisha mgawanyo wa ukubwa wa emulsheni kwa kutumia kipenyo wastani cha Sauter, D₃₂. Kupungua kwa D₃₂ ni muhimu kwa uhamishaji wa masi na tabia ya emulsheni kwa sababu husaidia kuwepo kwa eneo kubwa zaidi la uso wa mpaka kati ya awamu katika ujazo uleule. Hata hivyo, haiwezekani kuhitimisha kwamba “kidogo zaidi daima ni bora zaidi bila kikomo”; nishati nyingi kupita kiasi ya hidrodinamiki inaweza pia kuchochea michakato ya kinyume, kama kuvunjika na kisha kuungana kwa matone.

Uhusiano wa Hinze–Kolmogorov Unatabiri Vipi D₃₂?

Uhusiano wa Hinze–Kolmogorov uliotumika katika utafiti unaunganisha kipenyo wastani cha Sauter kilichonormalishwa na kipenyo cha impela, namba ya Weber na sehemu ya ujazo ya awamu iliyotawanywa. Msingi wa fizikia wa modeli ni kwamba mtiririko wenye misukosuko huhamisha nishati kutoka katika mizunguko mikubwa hadi viwango vidogo zaidi, na mkazo wa kutosha wa hidrodinamiki huvunja matone makubwa na kuyageuza kuwa miundo midogo zaidi; hata hivyo, uhusiano uliotumika hausuluhishi waziwazi mifumo yote inayotegemea wakati ya kuvunjika na kuungana kwa matone katika emulsheni halisi.

Muundo wa jumla wa Hinze–Kolmogorov wa utafiti umetolewa kwa Mlinganyo wa 1:

\[ \frac{D_{32}}{D_I}=C_1(1+C_2\phi)We^{-0.6} \tag{1} \]

Hapa D₃₂ inawakilisha kipenyo wastani cha globuli cha Sauter, D_I kipenyo cha impela, C₁ na C₂ vigawo vya kimajaribio vilivyobainishwa kwa mfumo, na φ sehemu ya ujazo ya awamu iliyotawanywa. Katika mlinganyo, D₃₂/D_I na namba ya Weber havina vipimo.

Namba ya Weber imefafanuliwa kwa Mlinganyo wa 2:

\[ We=\frac{\rho_C N^2D_I^3}{\sigma} \tag{2} \]

ρ_C inaonyesha msongamano wa awamu endelevu ya kulishia, N kasi ya ukorogaji, D_I kipenyo cha impela, na σ mvutano kati ya awamu. Kutokana na muundo wa kihisabati, kuongezeka kwa N au D_I huongeza namba ya Weber, ilhali kuongezeka kwa σ hupunguza namba ya Weber. Kwa kuwa kipeo cha namba ya Weber katika uhusiano wa mwisho ni hasi, hali nyingine zikiwa hazibadiliki, namba kubwa zaidi ya Weber inahusishwa na D₃₂/D_I ndogo zaidi.

Kwa emulsheni ya awali ya W/O, sehemu ya ujazo imefafanuliwa katika Mlinganyo wa 3 kama ifuatavyo:

\[ \phi_i=\frac{V_d}{V_d+V_o} \tag{3} \]

Hapa V_d inaonyesha ujazo wa awamu ya ndani iliyotawanywa, na V_o ujazo wa awamu ya kikaboni.

Katika emulsheni maradufu ya W/O/W, awamu ya nje ya kulishia inapojumuishwa katika mfumo, utafiti hutumia Mlinganyo wa 4:

\[ \phi_{ii}=\frac{V_d+V_o}{V_d+V_o+V_f} \tag{4} \]

V_f ni ujazo wa awamu ya nje ya kulishia. Kwa hiyo, kuongeza ujazo wa awamu ya nje ya kulishia huku ujazo wa awamu nyingine ukiwekwa bila kubadilika hupunguza φ_ii.

Masafa ya msingi ya uendeshaji yaliyotumika kutengeneza modeli

Muundo wa msingi wa ELM

Dhana zinazokubaliwa na modeli

Katika modeli ya kihisabati ya waandishi, matone ya W/O na globuli za W/O/W vinawakilishwa kwa D₃₂. Kwa kukubali kwamba kiamilifu cha uso kinapatikana kwa kiasi cha kutosha, inadhaniwa kwamba hakuna mzunguko wa ndani na kwamba muundo wa W/O hauna mwendo wa ndani. Modeli inakubali kwamba hakuna kuungana kwa matone wala kutawanyika upya katika emulsheni ya W/O/W; kwamba kigawo cha mgawanyo ni sawa katika mipaka ya ndani na ya nje kati ya awamu ya kulishia na utando; kwamba awamu ya nje ya kulishia imechanganyika kikamilifu; kwamba ukinzani wa ndani wa uhamishaji wa masi unaweza kupuuzwa kwa sababu ya matone madogo; kwamba mchakato una joto lisilobadilika na umechanganyika kikamilifu kwa namna bora; na kwamba sifa za kifizikia, msongamano wa awamu ya nje ya kulishia na pH hubaki bila kubadilika.

Dhana hizi huweka mipaka ya moja kwa moja kwa upeo wa kutafsiri modeli. Hasa, dhana ya “hakuna kuungana kwa matone” haimaanishi kwamba kuungana kwa matone kunakoonekana katika mifumo halisi ya ELM hakupo; inaonyesha tu kwamba uwakilishi wa kihisabati uliotumika hausuluhishi moja kwa moja jambo hilo la kidinamiki.

MATLAB fminsearch Huboresha Nini katika Utafiti Huu?

MATLAB R2024a ina fminsearch, zana ya uboreshaji wa vigeu vingi isiyo na vizuizi ambayo watafiti hutumia kubainisha vigawo visivyojulikana vya uhusiano wa Hinze–Kolmogorov ili vilingane na data za majaribio za D₃₂. Lengo ni kupata thamani za C₁ na C₂ zinazopunguza wastani wa thamani kamili za mikengeuko ya uwiano kati ya vipenyo vya globuli vya majaribio na vilivyokokotolewa, na zinazoweza kutumika katika Mlinganyo wa 1.

Utafiti umetumia mahusiano mawili tofauti ya mstari ya kimajaribio. Katika Kesi ya 1, kasi ya ukorogaji ilibadilishwa huku parameta nyingine zikiwekwa bila kubadilika; katika Kesi ya 2, sehemu ya ujazo ilibadilishwa. Kielelezo cha 1 na Kielelezo cha 2 katika chanzo vinaonyesha mielekeo hii ya majaribio ya D₃₂.

Mtiririko wa algoriti katika Kielelezo cha 3 cha chanzo unajumuisha kuingiza parameta zinazojulikana na mahusiano ya kimajaribio katika programu, kutatua C₁ na C₂ kwa fminsearch, kukagua thamani ya AARD na kukokotoa parameta upya ikiwa kigezo cha kukubalika hakijatimizwa.

AARD imefafanuliwa kwa Mlinganyo wa 5:

\[ AARD=\frac{1}{N_E}\sum_{i=1}^{N_E} \left| \frac{(D_{32})_{i,exp}-(D_{32})_{i,calc}} {(D_{32})_{i,exp}} \right| \tag{5} \]

N_E inawakilisha idadi ya majaribio yanayolinganishwa, (D₃₂)_i,exp kipenyo wastani cha Sauter cha majaribio, na (D₃₂)_i,calc kipenyo kilichokokotolewa na modeli. Katika chanzo, kizingiti cha msingi cha kukubalika kwa uthibitishaji wa modeli kimefafanuliwa kuwa AARD < %5.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Ulinganifu wa awali wa kimajaribio na marekebisho ya kipeo cha kinadharia

Katika hatua ya kwanza ya uboreshaji wa MATLAB, watafiti waliacha kipeo cha Weber kiwe huru na wakapata Mlinganyo wa 6:

\[ \frac{D_{32}}{D_I} = 0.0190 \left[1+(-3.2032\phi)\right] We^{-0.4597} \tag{6} \]

Kwa kuwa kipeo kilichokokotolewa cha −0.4597 kilionekana kuwa karibu kwa kulinganisha na thamani ya kinadharia ya −0.6, na kwa kuwa mahusiano mengi ya Hinze–Kolmogorov katika maandiko hutumia −0.6, utafiti uliweka kipeo kisibadilike katika −0.6. Vigawo viliporekebishwa upya, Mlinganyo wa mwisho wa 7 ulipatikana:

\[ \frac{D_{32}}{D_I} = 0.0436 \left[1+(-3.2561\phi)\right] We^{-0.6} \tag{7} \]

Mlinganyo wa 7 ndio uhusiano mkuu wa kutabiri katika utafiti huu. Hapa, kwa kuwa C₂ ni hasi, φ inapoongezeka kigawo kilicho ndani ya mabano hupungua. Hata hivyo, kwa kuzingatia fizikia, mlinganyo hauwezi kutumika kwa thamani za φ zisizo na kikomo. Waandishi pia wanaeleza kwamba kuna kikomo cha juu katika eneo la sehemu kubwa ya ujazo na kwamba upeo wa uhalali wa kimajaribio wa modeli haupaswi kuvukwa.

Uhusiano Uliotengenezwa Una Usahihi Kiasi Gani?

Mlinganyo wa mwisho wa 7 huweka thamani za AARD chini ya %5 katika kesi za kalibresheni: kwa Kesi ya 1 inayotegemea kasi ya ukorogaji, AARD ni %3.41 na R² ni 0.8466; kwa Kesi ya 2 inayotegemea sehemu ya ujazo, AARD ni %1.04 na R² ni 0.9994. Thamani hizi zinaonyesha kwamba modeli inaweza kuwakilisha mwelekeo wa majaribio katika hali za kalibresheni zilizochunguzwa; hata hivyo, viwango vya makosa huongezeka katika ulinganisho mpana zaidi wa kiparameta ndani ya chanzo, na kwa hiyo usahihi wa uhusiano hauwezi kujumlishwa bila kikomo nje ya eneo la kalibresheni.

Jedwali hili linaonyesha uwiano muhimu wa faida na hasara: kuweka kipeo cha Weber katika thamani ya kinadharia ya −0.6 kuliongeza ulinganifu na mfumo wa Hinze–Kolmogorov, lakini kulidhoofisha kwa kiasi fulani viashiria vya ulinganifu wa kimajaribio ikilinganishwa na Mlinganyo wa 6, hasa katika Kesi ya 1. Kwa mfano, thamani ya AARD ya Kesi ya 1 iliongezeka kutoka %1.07 hadi %3.41. Licha ya hilo, utafiti unakubali kwamba kigezo cha uthibitishaji cha %5 kimetimizwa.

Kielelezo cha 4 cha chanzo kinaonyesha hali ya uboreshaji wa fminsearch kabla na baada ya kubadilisha kipeo; Kielelezo cha 5 na Kielelezo cha 6 vinaonyesha ulinganisho wa thamani za majaribio za D₃₂ na utabiri wa modeli. Kielelezo cha 7 kinawasilisha picha halisi za hadubini za emulsheni ya W/O/W zilizopatikana wakati kasi ya ukorogaji na sehemu ya ujazo zilipobadilishwa.

Athari ya kipenyo cha impela

Katika Kielelezo cha 8 cha chanzo, athari ya kipenyo cha impela kwa D₃₂ ilichunguzwa katika masafa ya 0.01–0.1 m. Katika modeli, kuongezeka kwa kipenyo cha impela huongeza namba ya Weber na kuvunjika kwa hidrodinamiki, hivyo kupunguza kipenyo cha globuli. Hata hivyo, mviringo unaonyesha kwamba baada ya kiwango fulani, kuongezeka kwa kipenyo kunakuwa na athari ya ziada inayozidi kupungua kwa D₃₂.

Katika hali ya N = 5.00 s⁻¹ na D_I = 0.03 m, D₃₂ ya majaribio ni 7.70 µm na utabiri wa Mlinganyo wa 7 ni 7.41 µm; chanzo kinatoa tofauti hii kama kosa la %3.77. D_I inapoongezwa hadi 0.04 m, kipenyo kilichokokotolewa hushuka hadi 5.89 µm, na chanzo kinaripoti tofauti kati ya vipenyo hivi viwili kuwa takribani %20.5.

Baadaye katika maandishi ya chanzo, kwa D_I = 0.99 m na 1.0 m, thamani za 0.4518 µm na 0.4482 µm zinatolewa kwa mpangilio huo. Thamani hizi hazilingani na masafa ya uendeshaji ya 0.01–0.1 m yaliyotajwa kwa Kielelezo cha 8. Kwa kuwa msimbo wa awali wa MATLAB haupatikani, namba hizi hazijarekebishwa kwa kudhani kuwa ni makosa ya uchapaji.

Kwa D_I = 0.1 m, chanzo kinatoa, katika ukorogaji wa 5.00 s⁻¹, D₃₂ = 2.83 µm na, katika ukorogaji wa 16.67 s⁻¹, D₃₂ = 0.667 µm. Matokeo haya yanaonyesha kwamba athari za kipenyo cha impela na kasi ya ukorogaji zinapaswa kutathminiwa pamoja.

Athari ya kasi ya ukorogaji

Katika Kielelezo cha 9, modeli ilichunguzwa katika masafa ya 1.67–50 s⁻¹. Kwa kuwa katika Mlinganyo wa 2 N huongeza namba ya Weber kwa uhusiano wa mraba, na katika Mlinganyo wa 7 We ina kipeo hasi, modeli inatabiri kihisabati D₃₂ ndogo zaidi kwa kasi kubwa zaidi ya ukorogaji.

Kwa D_I = 0.03 m, katika hali ya N = 5 s⁻¹, D₃₂ ilikokotolewa kuwa 7.41 µm; katika hali ya N = 10 s⁻¹ ilikuwa 3.22 µm. Chanzo kinaripoti mabadiliko haya kuwa %56.55. Tofauti kati ya 25 na 30 s⁻¹ hupungua hadi %19.65, na tofauti kati ya 45 na 50 s⁻¹ hupungua hadi %11.9.

Hata hivyo, utafiti unasisitiza kwamba mifumo halisi inaweza isifuate mviringo wa kinadharia bila kikomo. Katika kasi za ukorogaji zilizopitiliza, kuungana kwa matone kunaweza kutokea baada ya kuvunjika kwa nguvu, na kipenyo cha globuli kinaweza kuongezeka tena. Pia, katika hali ya 3.33 s⁻¹, kosa kati ya simulesheni na majaribio limeripotiwa kuwa %8.36; thamani hii iko juu ya kigezo cha jumla cha kukubalika cha %5 AARD cha utafiti, na inaonyesha kwamba usahihi wa modeli katika eneo maalumu unaweza kutofautiana kulingana na nukta ya uendeshaji.

Athari ya mvutano kati ya awamu

Katika Mlinganyo wa 2, σ iko katika sehemu ya chini ya uwiano unaofafanua namba ya Weber. Hali nyingine zikiwekwa bila kubadilika, mvutano mdogo zaidi kati ya awamu unahusishwa na namba kubwa zaidi ya Weber na, ndani ya Mlinganyo wa 7, D₃₂ ndogo zaidi. Utafiti ulichunguza uhusiano huu kwa kulinganisha mifumo mbalimbali ya viyeyusho na viungio.

Kwa mfumo wa mafuta ya mawese + Fe₂O₃, katika mvutano kati ya awamu wa 2 mN/m, D₃₂ iliyotabiriwa ni 7.41 µm na thamani ya majaribio ni 7.70 µm. Kwa upande mwingine, katika thamani ya 32 mN/m ya mfumo wa toluini + silika, chini ya hali zilezile za msingi za impela na ukorogaji, chanzo kinaripoti kipenyo kikubwa zaidi cha globuli kilichotabiriwa cha 39.1 µm.

Waandishi wanajadili kwamba kuadsobiwa kwa nanochembe kwenye mpaka kati ya awamu kunaweza kubadilisha reolojia ya mpaka huo na mvutano tendaji, na kunaweza kuleta athari ya kutuliza pamoja na kiamilifu cha uso. Hata hivyo, ulinganisho wa viowevu mbalimbali vya kupunguza mkusanyiko haupaswi kuchukuliwa kuwa athari safi ya sifa moja tu ya kikemikali; baadhi ya thamani katika maandiko zimetokana na awamu za utando zenye vijenzi vingi, zikiwemo kibebaji, mafuta ya taa au viamilifu vya uso.

Athari ya sehemu ya ujazo

Utafiti ulifanya uchunguzi wa kiparameta kwa kutumia Mlinganyo wa 7 katika masafa ya sehemu ya ujazo ya takribani 0.01–0.35. Modeli inaonyesha kwamba, ndani ya masafa fulani, D₃₂ hupungua kadiri φ inavyoongezeka. Kwa tafsiri ya kifizikia, ujazo mkubwa zaidi wa emulsheni unaweza kuongeza idadi ya globuli kwa kila ujazo wa kitengo cha mchanganyiko na eneo la uso kati ya awamu kwa ajili ya uhamishaji wa masi.

Hata hivyo, uhusiano huu hauendelei bila kikomo. Waandishi wanaeleza kwamba modeli ni halali hadi kiwango cha takribani φ = 0.307 kwa upeo wake wa juu, na kwamba zaidi ya hapo uundaji wa globuli huvurugika. Kiasi kikubwa kupita kiasi cha emulsheni kinaweza kuvuruga kutawanyika katika awamu ya nje ya kulishia, kuongeza mnato na kuimarisha michakato ya kuvimba kwa osmosisi na kuvunjika.

Chanzo kinatoa AARD ya wastani ya %10.1 kwa ulinganisho huu mpana zaidi. Matokeo haya ni muhimu hasa: thamani ya %1.04 AARD katika kalibresheni ya Kesi ya 2 ya Mlinganyo wa 7 haimaanishi kwamba kiwango kilekile cha makosa kitadumishwa katika hali pana zaidi za sehemu ya ujazo na uwiano wa uchakataji.

Taswira ya kisayansi inayowasilishwa kwa pamoja na vielelezo vya chanzo

Kielelezo cha 1 na Kielelezo cha 2 vinaonyesha mielekeo ya mstari ya D₃₂ ya majaribio kulingana na kasi ya ukorogaji na sehemu ya ujazo; Kielelezo cha 3 kinaonyesha mtiririko wa uboreshaji wa MATLAB; Kielelezo cha 4 kinaonyesha suluhisho la fminsearch na mabadiliko ya kipeo cha Weber; na Vielelezo vya 5–6 vinaonyesha ulinganifu wa thamani za majaribio na zilizokokotolewa. Kielelezo cha 7 kinatumia picha halisi za hadubini za W/O/W kuonyesha jinsi mabadiliko ya ukorogaji na sehemu ya ujazo yanavyojitokeza katika muundo wa globuli.

Kielelezo cha 8 kinalinganisha kipenyo cha impela, Kielelezo cha 9 kasi ya ukorogaji, Kielelezo cha 10 mivutano mbalimbali kati ya awamu, na Kielelezo cha 11 athari ya sehemu ya ujazo. Kielelezo cha 12 kinaonyesha miundo ya W/O/W chini ya hali mbalimbali za uwiano wa uchakataji kwa kutumia picha halisi. Vielelezo hivi vinapotathminiwa pamoja, ujumbe mkuu wa makala si tu kwamba “D₃₂ ilipungua”; ni kuunda modeli ya jinsi hali za uendeshaji zinavyoweza kubadilisha mofolojia ya emulsheni kupitia misukosuko ya mtiririko, nishati ya mpaka kati ya awamu na mgawanyo wa awamu.

Ni mifumo ipi ya utendaji inayopaswa kuongezwa katika modeli ya baadaye?

Waandishi wanaeleza kwamba modeli ya ELM inayokaribia zaidi uhalisia inapaswa kuzingatia wazi zaidi kuungana kwa matone, kuvimba na kuvunjika. Kuungana kwa matone kunaweza kujumuisha hatua kama globuli kukaribiana, tabaka jembamba la awamu endelevu lililo kati yao kupungua unene, tabaka hilo kuvunjika, na miundo kuungana. Kuvimba kunaweza kuongeza ujazo wa emulsheni kwa kuhamisha maji kutoka awamu ya nje hadi muundo wa utando; chanzo kinatofautisha kuvimba kwa osmosisi na kuvimba kutokana na kunaswa na kuingizwa kwa kioevu.

Inaelezwa pia kwamba vigeu kama aina ya kiamilifu cha uso, kibebaji, joto, pH, kipenyo cha globuli, muda wa kukaa katika mfumo, nguvu ya ioni, mnato wa kiyeyusho na kasi ya ukorogaji ni muhimu katika kutengeneza modeli. Aidha, inasisitizwa kwamba vigeu vya jiometri kama idadi, ukubwa na pembe za vile vya impela hubadilisha mkato wa hidrodinamiki na ukubwa wa globuli.

Mahitimisho yanayoungwa mkono na utafiti

Utafiti unaunga mkono uwezekano wa kutumia uhusiano wa D₃₂ unaotegemea Hinze–Kolmogorov ndani ya muundo wa ELM na data za uthibitishaji zilizochunguzwa; pia unaunga mkono kwamba Mlinganyo wa 7 ulioundwa kwa vigawo C₁ = 0.0436 na C₂ = −3.2561 huweka thamani za AARD chini ya %5 katika kesi mbili za kalibresheni. Modeli pia inatabiri vipenyo vidogo zaidi vya globuli katika hali zilizochunguzwa wakati kipenyo cha impela na kasi ya ukorogaji vinapoongezeka, mvutano kati ya awamu unapopungua na sehemu ya ujazo inapoongezeka ndani ya masafa yanayofaa.

Majumuisho yasiyoungwa mkono na utafiti

Utafiti hauthibitishi kwamba uhusiano huu ni halali kwa vigawo vilevile katika mifumo yote ya ELM, kwa viamilifu vyote vya uso, nanochembe zote au katika viwango vyote vya mfumo. Mikunjo ya kiparameta ya MATLAB si uthibitishaji katika mazingira ya viwanda. Modeli haisuluhishi dinamiki zote halisi za kuungana kwa matone, kuvunjika na kuvimba. Pia haiwezi kusemwa kwamba kasi kubwa sana ya ukorogaji daima itazalisha globuli ndogo zaidi na thabiti zaidi katika mfumo halisi; chanzo kinaeleza wazi kwamba kuungana kwa matone na kuongezeka kwa ukubwa kunaweza kuonekana baada ya hali fulani muhimu za kikomo.

Kutajwa kwa uwezo wa kuongeza kiwango cha mfumo kwa ajili ya kutibu maji taka ya viwanda katika utafiti hakumaanishi kwamba uhusiano uliotengenezwa umethibitishwa moja kwa moja katika kituo cha kiwango kamili. Wakati wa kuongeza kiwango cha mfumo, ufanano wa hidrodinamiki, jiometri ya impela, mgawanyo wa nishati, uwiano wa awamu na kutokuwa thabiti kwa mchakato halisi vinahitaji kuthibitishwa kando.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Badala ya kutekeleza kutoka mwanzo mfululizo mzima mpya wa majaribio huru, utafiti huu unatengeneza uhusiano wa kutabiri unaotegemea Hinze–Kolmogorov kwa kutumia vipenyo vya globuli vya majaribio vilivyochukuliwa kutoka tafiti za awali za uchimbaji wa zinki kwa ELM, kisha unachunguza uhusiano huo kwa njia ya kiparameta kupitia MATLAB.

Mapungufu makuu ya modeli ni masafa finyu ya kalibresheni, dhana za misukosuko ya mtiririko yenye sifa sawa kila mahali na sifa za kifizikia zisizobadilika, kutoundwa moja kwa moja kwa modeli ya kuungana kwa matone, kushughulikiwa kwa kuvimba na kuvunjika katika hali zilizorahisishwa kuwa bora kinadharia, na ukweli kwamba sehemu ya uchunguzi mpana wa parameta ni utabiri wa kinadharia badala ya majaribio. Chanzo pia kinapendekeza kwamba katika siku zijazo mifumo ya kina zaidi ya kuvunjika, kuungana kwa matone na emulsheni ya awali ijumuishwe katika modeli.

Pia kuna baadhi ya kutolingana katika namna ya kuripoti ndani ya chanzo: licha ya kauli ya R² ≥ 0.85 katika muhtasari, kwa Mlinganyo wa 7 katika Kesi ya 1 R² = 0.8466; sehemu inayohusu sehemu ya ujazo inatumia kauli ya %0.46 AARD pamoja na Mlinganyo wa 7, lakini Jedwali la 5 linatoa thamani hiyo kwa Mlinganyo wa 6 na linaonyesha %1.04 kwa Mlinganyo wa 7; thamani ya AARD ya ulinganisho mpana zaidi wa sehemu ya ujazo ni %10.1. Ingawa kipenyo cha impela kinachunguzwa katika masafa ya 0.01–0.1 m katika Kielelezo cha 8, maandishi pia yana thamani za 0.99 m na 1.0 m. Hoja hizi hazijarekebishwa kimyakimya bila data ghafi au msimbo wa MATLAB.