Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.
Фильтрование.
Задача 36.
Рассчитать удельное сопротивление осадка, сопротивление фильтрующей перегородки и время фильтрования на промышленном нутч-фильтре площадью 10 м2 при избыточном давлении 1,5 ати и температуре 20°С 15 м3 водной суспензии, содержащей 10% (об.) твёрдой фазы, если при лабораторном испытании на фильтре диаметром 10 см за 5 минут было получено 0,4 л фильтрата, а за 30 минут – 1,2 л. Поразность осадка составляет 0,3. Определить время промывки осадка, если объём промывной воды втрое меньше объёма фильтрата.
Решение
Уравнение фильтрования при постоянном давлении
t M V |
2 |
N V |
|||
|
|
ф |
|
ф |
|
константы фильтрования |
|
|
|
||
r |
|
|
|
N |
Rф.п. |
M 2 p S 2 |
|
|
|||
|
p S |
||||
ос |
|
ос |
|
|
|
Составим систему уравнений
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 мин 60 с мин M 0, 4 |
10 |
3 |
м |
3 |
|
2 |
|
N |
0, 4 |
3 |
|
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
10 м |
|
|
||||||||
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
2 |
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
M 1, 2 |
10 |
м |
|
N |
1, 2 |
м |
|||||||||
30 мин 60 с мин |
|
|
|
|
|
10 |
|
|||||||||
Откуда |
Mс м 9,375 108 |
6 |
|
лаб |
|
|
Nс м 3, 750 105 |
3 |
|
лаб |
|
коэф-т отношения объёмов осадка и фильтрата
|
V |
|
сусп |
|
ос |
ос |
|
|
|
1 сусп |
||||
|
Vф |
|||
площадь лабораторного фильтра
|
D2 |
0,1 м 2 |
|
Sм |
|
3,142 |
|
лаб |
4 |
|
4 |
|
|
||
движущая сила фильтрования
р 1,5 ати 
удельное сопротивление осадка |
rос |
2 p S 2 |
M |
лаб |
|
ос |
|
|
|||
|
|
|
|
|
сопротивление фильтрующей перегородки
Rф.п. p S Nлаб
материальный баланс (через объёмы фаз)
V |
V |
V |
|
|
|
|
ос |
ф |
|
|
|
сусп |
|
|
|
||
|
сусп |
Vос |
ос |
Vф |
ф |
Vсусп |
|||||
|
|
|
|
|
|
V |
V |
|
ос сусп |
где |
ф 0 |
ос 1 |
||||
|
|
ос ф |
|
|||||||
ф |
сусп |
|
|
|
|
|
|
|
||
V |
Vм |
1 сусп |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ф |
сусп |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
константы фильтрования для |
|||||||||
|
|
промышленного |
||||||||
|
|
|
|
|
|
фильтра |
||||
|
|
|
|
|
|
Sлаб |
2 |
|
|
|
M |
|
|
Mс м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
пром |
|
|
||||||
|
|
лаб Sм |
|
|||||||
|
|
|
|
|
пром |
|||||
N |
пром |
Nс мSлаб |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
лаб Sм |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
пром |
|
|
|
|
||
время фильтрования на промышленном |
|
|||||||||||||
|
|
t M Vф |
2 |
N Vф |
|
|
|
|
||||||
фильтре |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
6 |
|
|
3 |
2 |
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
|
|
577,7 с м |
12,86 м |
|
|
|
294, 4с м |
|
12,86 м |
|
99326 с |
27,59 ч |
||||
скорость фильтрования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
v |
dVф |
|
|
p |
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|||
|
Rос Rф.п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ф |
S dt |
|
|
r |
|
Vф |
|
|
||||||||
|
|
|
|
R |
||||||||||||
|
|
|
ос |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ос |
|
S |
ф.п. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
при подстановке rос и R1фп получим |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
vф |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
S 2MVф N |
|
|
|
|
|
|
|||||||
скорость промывки соответствует скорости |
|
|
||||||||||||||
процесса фильтрования в конце процесса |
|
|
||||||||||||||
|
v |
|
Vпр |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S 2MVф N |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
пр |
|
S tпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
время промывки
t |
пр |
V |
2MV |
N |
|
|
|
|
пр |
|
ф |
|
|
||