1.5 Направления совершенствования фильтрационных аппаратов

На основании анализа лучшего отечественного и зарубежного фильтрационного аппарата можно выделить следующие направления их совершенствования:

1) Увеличение диапазона типоразмеров;

2) Разработка и выпуск аппаратов комплексного характера;

3) Оснащение контрольно-измерительными приборами, в том числе приборы

для измерения перепада давления.

4) Полная автоматизация;

5) Поиск новых материалов для ножей мешалки - рыхлителя;

6) Мультифункциональное управление фильтрованием;

7) Изменения формы поверхности ситчатого днища;

8) Улучшения системы выгрузки дробины;

9) Усовершенствования системы отвода сусла.

2 Научное обеспечение основного процесса в фильтрационном аппарате, вычислительный эксперимент

2.1 Основы теории процесса фильтрования

Движущей силой процесса является разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки либо центробежная сила. Разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки создают разными способами: созданием избыточного давления над фильтровальной перегородкой либо подсоединением пространства под фильтровальной перегородкой к вакуумной линии. В этих случаях фильтрование происходит при постоянном перепаде давлений, и скорость процесса, прямо пропорциональная разности давлений и обратно пропорциональная сопротивлению осадка, описывается основным уравнением фильтрования:

(1)

где V – объем фильтрата, м³;

F – площадь поверхности фильтрования, м²;

– продолжительность фильтрования, с;

– перепад давлений, Па;

– вязкость жидкой фазы, Па∙с;

R_o и R_ф.n – сопротивление осадка и фильтровальной перегородки, м^-1.

В основном уравнении фильтрования разность давлений представляет собой движущую силу, а общее сопротивление складывается из сопротивления осадка и фильтров альной перегородки. Сопротивление осадка тем больше, чем меньше пористость осадка и больше удельная поверхность составляющих его твердых частиц; на величину сопротивления осадка влияют также размер и форма частиц.

Расчет площади поверхности фильтрования:

F_ф= , (2)

где D_вн – внутренний диаметр чана, м²;

= 3,14.

Расчет количества отводных труб, шт:

Z=F_ф/1.5, (3)

где 1.5 – максимальная площадь поверхности для 1 крана;

Расчет полезной вместимости чана:

V_ч=F_ф*H_ц*ψ (4)

где: H_ц – высота цилиндрической части чана, м³

ψ – коэффициент заполнения (ψ =0,85)

Расчет объемной производительности чана м³/час:

П_v=V_ч*n/24 (5)

где: n – количество отварок в сутки

Фактическая скорость фильтрации, м/ч:

V_ф=П_v/F_ф (6)

Расчетная (теоретическая) скорость фильтрации, м/ч:

V_р=k*∆p*d²_ч/h_ф*µ, (7)

где: k – коэффициент фильтрования

∆p – перепад давления, Па

d_ч – диаметр частиц, м

h_ф – толщина фильтрационного слоя, м

µ - коэффициент динамической вязкости, Па*с

В заключение расчета сравниваем фактическую скорость фильтрации V_ф с его расчетным значением V_р ; указываем диапазон допустимых пределов измерений.

1.5< <0,8 (8)