, (2.1)

Відношення обсягу відфільтрованого осаду до обсягу отриманого фільтрату:

, (2.2)

Маса твердої фази, відкладалися при проходженні фільтрату:

, (2.3)

,

Розрахунок необхідної поверхні фільтрації починається з вибору конструктивної модифікації барабанного фільтра. Так як суспензія не вибухонебезпечні і неагресивна, то, в першу чергу орієнтуємося на фільтр загального призначення. Час фільтрування, необхідне для отримання шару осаду висотою , знаходимо з рівняння:

, (2.4)

, (2.5)

;

, (2.6)

.

Тепер можна визначити час фільтрування:

.

, (2.7)

, (2.8)

Тоді час промивки :

.

Остаточно приймаємо час промивки осаду:

, (2.9)

– коефіцієнт запасу, що враховує необхідність збільшення поверхні промивки в порівнянні з теоретичної рівний 1,05 – 1,2.

.

Для розрахунку кутової швидкості обертання барабана згідно з даними [4] приймаємо для фільтрів загального призначення, такі значення кутів розподілу технологічних зон на поверхні барабана (малюнок 2.1):

. При числі осередків барабана угол буде дорівнювати:

Рисунок 2.1 - Схема розподілу технологічних зон на поверхні барабана

Тоді сумарний кут сектора знімання осаду і мертвої зони:

, (2.10)

Кутова швидкість обертання барабана:

, (2.11)

Необхідний кут зони фільтрування дорівнює:

, (2.12)

Час циклу (повного обороту барабана):

, (2.13)

Частота обертання барабана:

, (2.14)

Отримане число оборотів укладається в каталожний діапазон швидкостей обертання барабана. Питома обсяг фільтрату знаходимо з формули:

, (2.15)

Загальну поверхню фільтрування висловлюємо з рівняння продуктивності фільтру:

, (2.16)

– поправочний коефіцієнт, що враховує збільшення опір фільтрувальної перегородки при багаторазовому її використанні, приймається рівним 0.8

– поправочний коефіцієнт, що враховує можливі коливання властивостей промислової суспензії і масштабний перехід від лабораторної моделі до промислового фільтру, приймається рівним 0.7

_{Для забезпечення цієї поверхні приймаємо фільтр БОК10 з площею фільтрування}

Уточнений розрахунок продуктивності фільтра проводитися на підставі існуючого розподілу кутів технологічних зон в розподільній шайбі фільтра БО10-2, 6У.

Цей фільтр має наступні значення основних кутів технологічних зон:

: .

Кутова швидкість обертання барабана, виходячи з існуючого кута сектора зони фільтрування та розрахованого часу фільтрування:

, (2.17)

Кутова швидкість обертання, виходячи з необхідного часу на промивання і просушування осаду :

, (2.18)

_{то остаточно приймаємо кутову швидкість обертання барабана} .

Тоді мінімально необхідний кут фільтрування буде дорівнює:

, (2.19)

Для забезпечення нормальних умов промивання і сушіння осаду на розподільній шайбі доцільно зменшити кут зони фільтрування на величину:

_{за рахунок збільшення кута мертвої зони}

_{Час повного циклу (обороту) знаходимо з виразу:}

, (2.20)

Число оборотів барабана знаходимо за формулою (2.14):

Продуктивність фільтра визначаємо за формулою (2.16):

що задовольняє заданим умовою.

2.2 Складання матеріального балансу процесу фільтрації

Рівняння матеріального балансу мають наступний вигляд [5]:

1. для всієї системи:

, (2.21)

де

– - Масова продуктивність по суспензії, кг / с;

– - Масова продуктивність по осадку, кг / с;

– - Масова продуктивність по фільтрату, кг / с:

, (2.22)

2. для твердої фази:

, (2.23)

.

Вирішивши це рівняння отримаємо .

Зміст твердої речовини в суспензії:

, (2.25)

Продуктивність фільтра по осадку:

.

Зміст рідкої фази в осаді:

, (2.26)

Составим таблицу материального баланса:

Таблица 2.1 – Материальный баланс процесса фильтровани

Приход, кг/с		Расход, кг/с
С суспензией	0,814	С осадком	0,664
В том числе:		В том числе:
твердая фаза	0,0863	твердая фаза	0,0863
жидкая фаза	0,728	жидкая фаза	0,578
		С фильтром	0,15
Всего	0,814	Всего	0,814

2.3 Розрахунок потужності приводу фільтра

Потужність приводу барабанного вакуум-фільтра витрачається на подолання таких моментів опорів. Розрахунок приводу ведемо відповідно до [3].

Момент опору М1, що створюється внаслідок неврівноваженості шару осаду при обертанні барабана. Осад покриває 3/4 поверхні, що фільтрує барабана, тому неврівноваженість створюється за рахунок осаду, що покриває 1/4 поверхні, що фільтрує

, (2.27)

де

– - Маса осаду на неврівноваженою частини поверхні, що фільтрує барабана;

– - Відстань від центру ваги неврівноваженою частини осаду до осі обертання барабана;

– - Кут сектора неврівноваженою частини осаду на барабані.

, (2.28)

Де

– - Площа поверхні, покритої неврівноваженою частиною осаду.

, (2.29)

Де

– -та - діаметр і довжина барабана. Для фільтру вибраного у меню 2.1 .

.

; (2.31)

, (2.31)

так як осад покриває 3/4 поверхні барабана.

Підставивши рівняння (2.22), (2.23), (2.25) і (2.25) у формулу (2.21) отримаємо:

, (2.32)

, (2.33)

Момент опору зрізу осаду:

, (2.34)

Де

– - Коефіцієнт тертя при зрізі осаду, дорівнює 0,2 [5];

– - Зусилля зрізання осаду:

, (2.35)

Де

- Питомий опір зрізання осаду, однакову [5].

Підставивши рівняння (2.29) у формулу (2.28) отримаємо:

, (2.36)

Момент опору тертю барабана про суспензії:

, (2.37)

Момент опору тертю вала фільтра про розподільну головку:

, (2.38)

Де

– - Число розподільних головок фільтру;

– - Коефіцієнт тертя, дорівнює 0,12 [5];

– - Сила притиску головки до торця вала фільтра:

, (2.39)

Де

– - Площа поверхні тертя торця вала, рівна 0,06 м² [5];

– - Питомий тиск між труться поверхнями вала і головки, рівне 60 кПа [5].

Підставивши рівняння (2.33) у формулу (2.32) отримаємо:

, (2.40)

Момент опору тертю в підшипниках вала:

, (2.41)

Де

– - Коефіцієнт тертя цапф вала в підшипниках, дорівнює 0,1 [5];

– - Маса вала з барабаном і осадом, рівна 5230 кг;

– - Діаметр цапфи, дорівнює 500 мм.

Тоді момент опору :

.

Повна потужність N електродвигуна:

, (2.42)

Де

– - Коефіцієнт корисної дії приводу фільтра, рівний 0,9.

Тоді повна потужність N електродвигуна: