Фильтрование

Фильтрованием называют процесс разделения жидких или газовых неоднородных систем путем пропускания их через пористую перегородку - фильтр, способную пропускать жидкость или газ и задерживать взвешенные частицы. Движущей силой в этом процессе является либо разность давлений, либо центробежная сила; в соответствии с этим процессы называют просто фильтрованием или центробежным фильтрованием (центрифугирование).

Перепад давления можно получить:

1гидростатического стока жидкости

2создания давления за счет гидростатического стока жидкости(веса)

3создания разрежения под фильтрующей перегородкой

4за счет центробежных сил

Различают фильтрование с отложением осадка и фильтрование с забивкой пор фильтра.

На практике фильтрование проводят либо в режиме постоянной разности давлений, либо в режиме постоянной скорости.

Основной характеристикой процесса фильтрования является скорость, определяемая как объем фильтрата, проходящий через единицу поверхности фильтрования за единицу времени.

Скорость фильтрования прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.

Сопротивление R является величиной переменной, т к фильтрование идет с непрерывным увеличением толщины слоя осадка и, следовательно, ростом его сопротивления. Общее сопротивление можно представить в виде суммы сопротивления фильтрующей перегородки Rф и сопротивления слоя осадка Rос

R=Rф+Rос=Rф+r*l

r- удельное сопротивление осадка (Па*с/м²)

l-толщина осадка

удельное сопротивление осадка представлет собой сопротивление единицы объема осадка высотой 1 м на 1 м² поверхности фильтрования.

Промывка осадка

Цель:

Удаление остатка фильтрата из слоя осадка

Полное извлечение фильтрата из осадка

Центробежное фильтрование-фильтрование под действием центробежной силы, проводится на фильтрующих центрифугах.

Периоды процесса:

1 образование осадка(собственно фильтрование)

2 уплотнение осадка

3механическая сушка или отжим

Фильтрующая аппаратура

Газовые фильтры-непрерывно действующие

Жидкостные фильтры-периодически действующие и непрерывно действующие

Фильтрующие центрифуги -периодически действующие и непрерывно действующие

Перемешивание в жидкой среде

Этот процесс применяется в химической технологии для получения эмульсий и суспензий, а также для интенсификации тепловых, диффузионных и химических процессов.

Перемешивание в жидкой среде осуществляется 3-мя основными способами:

• Механическим

• Пневматическим

• Циркуляционным

Преимущественное значение имеет механическое перемешивание. Основными вопросами, рассматриваемыми при изучении этого процесса, являются интенсивность перемешивания и эффективность перемешивании, а также расход энергии на проведение процесса.

Интенсивность-кол-во энергии, вводимой в единицу объема перемешиваемой средой в единицу времени. Она обуславливает характер движения данной жидкости в аппарате. Мерой интенсивности перемешивания является критерий Рейнольдса.

Эффективность перемешивания –характеристика качества процесса.

Для приготовления суспензий и эмульсий - равномерность распределения фаз

Для интенсификации - отношение коэффициента скорости процесса при перемешивании к коэффициенту без перемешивания.

Пневматическое перемешивание осуществляется путем пропускания газа через слой перемешиваемой жидкости. Газ распределяется барботером, представляющим собой ряд горизонтально расположенных у днища аппарата перфорированных труб.

Пневматическое перемешивание используют, когда допускается контакт с газом перемешиваемой жидкости и перемешивание осуществляется кратковременными периодами.

Циркуляционное перемешивание производится многократным прокачиванием жидкости через систему аппарат-циркуляционный насос-аппарат.

Механическое перемешивание в жидкой среде осуществляется при помощи мешалок различного типа. Мешалка представляет собой комбинацию лопастей, насаженных на вращающийся вал.

Основные типы мешалок: лопастные, пропеллерные и турбинные.

Лопастные мешалки. Рабочим органом лопастных мешалок служат лопасти различной конфигурации.

Для перемешивания суспензий, содержащих твердые частицы, скорость осаждения которых невелика, применяются лопастные мешалки с наклонными (к плоскости вращения) лопастями. При работе таких мешалок усиливаются вертикальные токи жидкости, что способствует подъему твердых частиц со дна аппарата.

При перемешивании лопастными мешалками весьма густых жидкостей основная масса жидкости вращается вместе с лопастями, при этом эффективность перемешивания очень незначительна. Для устранения этого явления в корпусе аппарата устанавливают неподвижные перегородки. Такие перегородки устанавливаются также при использовании быстроходных перемешивающих устройств для предотвращения образования воронки на поверхности жидкости. Перегородки усиливают турбулизацию потока, улучшая условия перемешивания.

Для перемешивания вязких сред, когда требуется очистка стенок аппарата от налипающей среды, применяется якорная мешалка.

Пропеллерные мешалки. Перемешивающим органом этих мешалок является пропеллер. Лопасти пропеллера имеют изменяющийся наклон от 45º у ступицы до 21-22º на конце лопасти. Применение пропеллерных мешалок эффективно в процессах получения суспензий, а также при перемешивании вязких жидкостей. По сравнению с лопастными, они работают при больших скоростях вращения и благодаря этому их монтируют с приводом непосредственно от электродвигателя (без редуктора).

Турбинные мешалки. Они получили свое название по перемешивающему устройству – турбинкам. Турбинки бывают открытые, имеющие рабочее колесо с прямыми, наклонными или криволинейными лопатками; и закрытые, имеющие рабочее колесо с каналами.

Турбинные мешалки с открытыми турбинками представляют собой по существу развитую конструкцию лопастных мешалок.

Закрытые турбинки обычно устанавливают внутри неподвижного направляющего аппарата, который представляет собой 2 кольца, соединенных изогнутыми лопатками.

Турбинные мешалки применяются для перемешивания вязких жидкостей, для получения суспензий с крупными твердыми частицами, а также для эмульгирования.