книги из ГПНТБ / Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник

Края 1 плит и рам (рис. 32, б) имеют гладкую поверхность; в средней части рама полая, а плита имеет рифленую поверх­ ность с желобками 2. Во всех рамах и плитах имеется прилив 3 с отверстием 4; при сборке фильтра эти отверстия образуют сквозной канал, который через отверстия 5 сообщается с внут­ ренним пространством рам. Желобки 6 с обеих сторон плиты сообщаются с каналом 7, через который отводится фильтрат.

Схема фильтрования показана на рис. 32, в. Суспензия под давлением (2ч-3)-105Па по каналу 1 и через отверстия 2 по­ ступает в полость 3 рамы, ограниченной двумя салфетками 4,

надетыми на плиты 5. Фильтрат одновременно проходит через обе салфетки, после чего по желобкам 6 и каналу 7 в приливе плиты отводится за пределы фильтра. Когда полость рамы за­ полнится осадком, а выход фильтрата станет очень малым, по­ дачу суспензии прекращают и подают по каналу 1 воду для промывки осадка. После промывки подвижную плиту отодви­ гают, раздвигают плиты и рамы и выгружают осадок в бункер, установленный под фильтр-прессом.

Недостатком фильтр-прессов является трудоемкость обслу­ живания и значительный износ фильтрующей ткани из-за час­ тых разборок фильтра и работы под давлением.

Более эффективным является отечественный фильтр-пресс автоматический камерный (ФПАК), широко применяемый на отечественных предприятиях и за рубежом. Этот фильтр-пресс (рис. 33) состоит из ряда горизонтально расположенных фильт­ рующих плит 1. Верхняя часть плиты имеет решетку 3, над ко­ торой периодически от общего привода перемещается бесконеч­ ная фильтрующая ткань 2. Нижняя часть плиты заканчивается коническим днищем 4, из которого выводится фильтрат. По пе­ риметру основания плиты закреплен резиновый шланг 5, в ко­

71

торый для уплотнения между плитами подают воду под давле­ нием (8-=-10) Ю5 Па. Между плитами образуются камеры, в ко­ торые подается суспензия под давлением до 6-105Па. После окончания фильтрования и образования осадка толщиной 15—

давлением поступает внутрь корпуса; порошок образует на по­ верхности сеток фильтрующий слой, сквозь который пиво про­ ходит во внутренние полости рамок, а затем через коллектор оно выводится из фильтра.

Многие фильтры периодического действия являются высоко­ эффективными устройствами, однако на удаление осадка и пе­ резарядку их требуется много труда и времени. Этих недостат­ ков лишены фильтры непрерывного действия, в которых осадок удаляется непрерывно по мере его накопления.

Б а р а б а н н ы й в а к у у м - ф и л ь т р непрерывного дейст­ вия применяют в свеклосахарном и дрожжевом производствах для фильтрования концентрированных суспензий (с содержа­ нием твердой фазы 15—20%), т. к. для успешной их работы необходимо быстрое образованйе слоя осадка. Основной частью этого фильтра (рис. 35, а) является барабан 1, установленный при помощи полых цапф в подшипниках над корытом 2 с сус­

твердых частиц в корыте оно оборудовано качающейся мешал­ кой 3. Барабан фильтра состоит из двух цилиндров — внутрен­ него сплошного и наружного перфорированного, обтянутого фильтрующей тканью 4 при помощи проволоки из нержавею­ щей стали. Частота вращения барабана 0,13—0,2 об/мин.

72

Кольцевое пространство между наружным и внутренним цилиндрами разделено продольными перегородками на сек­ ции 5. При помощи труб 6, подведенных в полые цапфы, секции сообщаются с окнами распределительных головок; последние предназначены для последовательного сообщения секции со всеми стадиями процесса.

а

Рис. 35. Барабанный вакуум-фильтр:

рис. 35, б. В головке имеются прикрепленный к барабану поддвижный диск 1 и неподвижный диск 2. Отверстия в подвиж­ ном диске через вмонтированные в него трубы 3 сообщаются с секциями барабана; окна в неподвижном диске сообщаются

73-

Рабочие поверхности подвижного и неподвижного дисков распределительной головки тщательно пришлифованы; это позволяет поддерживать определенный вакуум в зоне фильтро­ вания и зоне промывки, а также избыточное давление сжатого воздуха в зоне отдувки.

Каждое отверстие подвижного диска при вращении последо­ вательно сообщается с окнами неподвижного диска, а поэтому в каждой секции за один оборот барабана осуществляются все стадии процесса: в зоне 1 происходит фильтрование через ткань и отложение осадка на ней; в зоне II — просушка осадка благодаря тому, что засасываемый в секции воздух увлекает с собой влагу из осадка; в зоне III — промывка осадка путем орошения его водой из форсунок 7 и в зоне IV — отдувка и раз­ рыхление осадка за счет поступающего внутрь секций сжатого воздуха, а затем производится снятие осадка ножом 8. Толщи­ на слоя осадка на фильтрующей ткани составляет 10—12 мм.

в) Расчет фильтров

Ч

Расчет фильтров сводится к определению необходимой по­ верхности фильтрования. Теоретический расчет строится раз­ лично для фильтров непрерывного и периодического действия. Для первых определяют скорость фильтрования, а по ней по заданной производительности -па фильтрату определяют необ­ ходимую поверхность фильтрования.

При расчете периодически действующих фильтров определя­ ют продолжительность наполнения их осадком, т. е. продолжи­ тельность рабочего периода цикла.

Каждый цикл процесса фильтрования состоит из собствен­ но фильтрования, промывки осадка и вспомогательных опера­ ций (выгрузка осадка, подготовка фильтра к следующему цик­ лу и др.).

Продолжительность цикла фильтрования Т (в с)

При поверхности фильтраF (в м2) и удельной производитель­ ности его v (в м3/м2) количество фильтрата, полученное за один цикл, составит o f (в м3), а часовая производительность фильт­ ра Уф (в м3/ч)

ЗбООцД

74

Для непрерывно действующих фильтров продолжительность полного цикла фильтрования Т (в с)

фильтрования и промывки.

Величинами т, m$ и тар задаются или принимают их по конструктивным данным.

Для барабанного фильтра по продолжительности собствен­ но фильтрования т определяют степень погружения <р барабана в суспензию:

Частота вращения п (в об/мин) барабана фильтра составит:

(93)

П р и м е р . Определить необходимую поверхность фильтро­

ние его г — 18,8-1012 м~2. Удельное сопротивление фильтрующей

Дд=0,64-105 Па.

Ре ш е н и е . Количество твердой фазы GT (в кг/ч), посту­ пающей с суспензией,

75

Определим удельную производительность фильтра за цикл по формуле (82а).

0,012

промывки отПр = 3 секции. Продолжительность полного цикла фильтрования определяем по формуле (91):

(170 + 51) 18

442 с.

6 + 3

Поверхность фильтра [см. формулу (90)]:

3600-0,07

Частоту вращения барабана определим по формуле (93):

60 га = — = 0,135 об/мин.

442

Степень погружения барабана в суспензию [см. формулу

(92)]:

170

Ф= — = 0,385, 442

3.ФИЛЬТРОВАНИЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ

а) Характеристика процесса

мися с окружной скоростью 50—90 м/с.

Фильтрующие центрифуги широко применяются в сахарном, крахмало-паточном и соляном производствах.

Механизм центробежного фильтрования рассмотрим на при­ мере разделения сахарного утфеля — неоднородной массы,

76

состоящей из кристаллов сахара и патоки. При этом нужно отделить кристаллы сахара от межкристальной патоки, про­ мыть сахар водой и затем просушить его. Таким образом, пол­ ный цикл центрифугирования состоит из следующих четырех последовательно протекающих про­ цессов:

1)фильтрования с интенсивным выделением патоки и образованием слоя осадка (сахара) на фильтрую­ щем сите;

2)уплотнения слоя сахара и уда­ ления патоки, оставшейся в меж­ кристальных пространствах;

3)пробелки (промывки) сахара горячей водой, сопровождающейся

удалением остатков патоки с по­ верхности кристаллов и из капилля­ ров в слое сахара;

4) механической подсушки саха­ ра и последующей выгрузки его из барабана центрифуги.

Найдем величину давления р жидкости в слое и на стенку барабана (рис. 36), вращающегося с угловой скоростью со. Для этого выделим в жидкости плотностью р на расстоянии г от оси

Отнеся эту массу к боковой поверхности цилиндра F— 2nrHy на которую она действует, получим величину элементарного давления

Интегрируя левую часть этого выражения от 0 до р и пра­ вую часть от г2 до гь получим давление р (в Па), действующее на стенку,

(94)

П р и м е р . Определить давление на стенки барабана цен­ трифуги диаметром = 1200 мм, вращающегося с угловой скоростью со=95,1 с, если толщина слоя суспензии в нем со­ ставляет 6 = 200 мм, а плотность ее р= 1400 кг/м3 (см.

рис. 36).

Р е ш е н и е . После подстановки в уравнение (94) rj = 0 ,6 м,

1 1

Г2= ~(1>в—2 -0 ,2 )= — (1,2—2-0,2) = 0 ,4 м и величин, задан-

ных в условии задачи, получим:

77

барабаном и корпусом отводится за пределы центрифуги. К концу выделения основной пасти жидкости осадок промыва­ ют горячей водой или паром. После промывки осадок подсушивают, затем, подняв конус, электродвигатель переключают на 300 об/мин и в результате резкого торможения осадок выгру-

в том, что суспензия под воздействием центробежной силы и сил, вызываемых поступаю­

щей снизу смесью, непрерывно перемещается тонким слоем сни­ зу вверх по внутренней поверхности конического перфорирован­ ного барабана с фильтрующим ситом. Отделившись от жидко­ сти, осадок после промывки и просушки выгружается по пери­

79