7.5. Расчет фильтров

Расчет фильтров с образованием осадка:

• барабанных вакуум-фильтров по РТМ 26-01-5-64,

• дисковых вакуум-фильтров по РТМ 26-01-26-68,

• вакуум-фильтров наливного типа по РТМ 26-01-61-73,

• ф ильтр-прессов ФПКАМ по РТМ 26-01-99-77 – производится как с использованием уравнений фильтования, так и по данным лабораторных опытов без вычисления констант фильтрования.

РТМ 26-01-10-65 содержит методику определения параметров процесса фильтрации с образованием осадка. В этом РТМ имеются:

• перечень экспериментальных данных, необходимых для расчета фильтров без определения констант фильтрования;

• схема лабораторных фильтрационных установок и условия проведения опытов для получения данных, необходимых при расчетах процесса фильтрации;

• условия проведения опытов для определения констант фильтрации на барабанном вакуум-фильтре непрерывного действия.

Расчет ленточного вакуум-фильтра

В ходе экспериментальных исследований определяют объем осадка х, приходящийся на 1 м³ фильтрата, м³/м³.

Количество откладывающегося на фильтре в единицу времени осадка выражают произведением скорости движения ленты на площадь поперечного сечения слоя осадка:

Vx = blw, откуда , (7.21)

где b – ширина ленты, м; l – высота слоя осадка, м; w – скорость движения фильтрующей поверхности, м/с; V – объем жидкости, прошедшей через осадок в единицу времени, м³/с.

Зная продолжительность фильтрования τ_ф , определяют длину L_ф и поверхность фильтрования F_ф:

L_ф = wτ_ф и F_ф = wbτ_ф . (7.22)

Поверхность участка промывки:

F_пр = V_прR_обK_в/Δр , (7.23)

где V_пр – расход промывной жидкости, м³/с; R_об – сумма сопротивлений фильтрующей перегородки и осадка, м/кг; K_в = µ_пр / µ_ф – поправочный коэффициент, представляющий отношение вязкостей промывной жидкости и фильтрата; Δр – перепад давления на фильтре, Па.

Длина участка промывки

, (7.24)

длина участка вспомогательных операций, включая время просушки осадка:

L_в = w · τ_в.о , (7.25)

где τ_в.о – продолжительность вспомогательных операций.

Общая длина ленты

L = L_ф + L_пр + L_в.о . (7.26)

Из соотношения πD_пn/60 = w частота вращения приводного барабана:

, (7.27)

где D_п – диаметр приводного барабана.

Зная w, F_ф, F_пр, по каталогу выбирают типоразмер ленточного вакуум-фильтра.

Далее рассматриваем методы расчета непрерывно работающих фильтров на основе лабораторных экспериментов без вычисления констант фильтрования.

Расчет барабанного вакуум-фильтра с наружной поверхностью фильтрования (по ртм 26-01-5-64)

Проводят эксперименты на модели и находят производительность промышленного вакуум-фильтра в выработке сухого остатка , кг/(м² ·с):

, (7.28)

где m_т – масса твердой фазы, отложившейся на лабораторном фильтре при получении осадка желаемой толщины, кг; τ – время фильтрования, с; S_л – поверхность лабораторной фильтрационной воронки, м² (рекомендуется 0,01 м²); φ – угол сектора зоны фильтрования на вакуум-фильтре, град; K – коэффициент, учитывающий постепенное снижение производительности вакуум-фильтра, происходящее вследствие забивки ткани, принимают равным 0,7…0,8.

Продолжительность одного оборота барабана фильтра или полная длительность цикла, с, определяется по формуле

. (7.29)

Полная производительность фильтра в выработке сухого осадка составит, кг/с:

, (7.30)

где S – поверхность промышленного фильтра, м².

Время фильтрования τ для барабанных и дисковых фильтров находят по зависимости

τ = φ/6n, (7.31)

где φ – угол погружения барабана (диска) в суспензию, град; п – частота вращения, об/мин.

Производительность фильтра в выработке фильтрата за один оборот определяют по зависимости

V_об = V_ф /п , (7.32)

где V_ф – объем фильтрата, м³; п – частота вращения, об/мин.

Необходимую поверхность фильтра находят из выражения (7.30).