5.5. Применение уравнения фильтрации. Определение удельного сопротивления осадка и его сжимаемости

Уравнение фильтрования редко используется для практических расчетов производительности фильтровального оборудования, но оно необходимо при объяснении результатов лабораторных опытов, нахождении оптимальных условий фильтрования и определения влияний действующих факторов на процесс.

Поскольку константы r₀ и R_фп сильно зависят от свойств суспензий, то перенесение данных, полученных в одних условиях, на другие условия фильтрования даже одинаковых суспензий, но несколько различающихся гранулометрическим составом, часто дает большие ошибки. Поэтому полученные данные характеризуют фильтрацию пульпы в определенных условиях.

Уравнение фильтрования применяется для нахождения r₀ и R_фп и изучения влияния различных факторов (условий перемешивания, концентрации и природы реагентов - флокулянтов, температуры и др.). Для этого проводится фильтрование при постоянных давлении, температуре и концентрации твердой фазы в суспензии, определяется количество фильтрата, прошедшее за время фильтрации. Лабораторная установка показана на рис 5.3.

П

Рис.5.3. Лабораторная фильтровальная ваккум-установка: 1 - ванна для пульпы; 2 - фиьтрующая воронка; 3 - сборник фильтрата; 4 - вакуум-насос; 5 - ртутный маномер

оскольку основное уравнение фильтрования при ∆P = const в координатах τ/V и V представляет уравнение прямой линии, которую строят по опытным данным,

,

то из прямой М и отрезка, отсекаемого на оси абсцисс (рис.5.4.), можно рассчитать искомые величины r₀ и R_фп:

, .

Влияние различных факторов на r₀ и R_фп определяют из результатов опытов, поставленных при P = const и равном давлении в нулевом опыте.

Для определения эффекта изменения давления необходимо провести опыты при различных давлениях и вычислить описанным способом соответствующие значения r₀ и R_фп.

Экспериментально установлено, что удельное сопротивление осадка r₀ с увеличением давления измеряется по зависимости типа

,

где - постоянная, зависящая в значительной степени от размера частиц, образующих осадок;S - коэффициент сжимаемости осадка, изменяющийся от 0 для совершенно несжимаемых осадков до 1 для сильно сжимаемых.

Д

Рис.5.4. К определению удельного сопротивления фильтрованной перегородки

Рис.5.5.Оределение сжимаемости осадка из опытных данных

ля большинства промышленных осадков значениеS колеблется в пределах 1,0 ÷ 0,8. Поэтому при нанесении полученных данных в координатах lgr₀ – lgP и lgR_фп - lgP часто получают прямые линии, на основании которых можно вычислить S и r₀ (рис.5.5).

Для многих случаев R_фп не изменяется сколько-нибудь заметно при увеличении давления, поэтому можно принять среднее значение для всего диапазона давлений.

5.6. Фильтровальные перегородки

В общем случае фильтровальная перегородка должна обладать следующими свойствами:

1. способностью хорошо задерживать твердые частицы суспензии;

2. небольшим гидравлическим сопротивлением;

3. возможностью легкого отделения осадка;

4. достаточной механической стойкостью;

5. стойкостью к воздействию среды, реагентов и температуры.

Фильтровальные перегородки изготавливаются из хлопчатобумажных, шерстяных, льняных, джутовых, шелковых, сантехнических и стеклянных волокон, пористого угля, металлов и синтетических материалов.

При фильтрации продуктов чаще всего применяются хлопчатобумажные и синтетические фильтроткани. Они относительно недороги. Их сопротивление легко регулировать типом ткацкого переплетения. Переплетение нитей фильтровальной ткани должно быть настолько редким, насколько это возможно для избежания быстрого закупоривания, и настолько плотным, насколько это необходимо для предотвращения прохождения через ткань тонкодисперсных частиц. Способность задерживать тонкие частицы понижается в ряду: номерные технические ткани, затем сложные саржирукавные ткани. Способность к закупориванию повышается в обратном порядке.