Фильтрова

ние

Это процесс разделения гетерогенных систем при помощи пористых перегородок. Основная действующая сила- перепад давлений.

Разность давлений ∆p может обеспечиваться следующими методами :

1. Создание повышенного давления p внутри фильтра p увеличивается, а p =pатм

2.Создание разрежения

p = pатм , p =pвак

3. За счет столба жидкости p =ρgh+ pатм , p = pатм

Виды фильтрующих перегородок Тип фильтрующей перегородки выбирают в зависимости от природы и

размеров частиц, химической агрессивности среды, её вязкости и температуры.

Виды

Насыпные материалы (слой зернистого материала – кварцевый песок, гравий, песок, уголь, нерегулярные насадки)

Достоинство: они обладают малым гидравлическим сопротивлением.

Тканевые фильтры (из волокнистого материала шерстяных, хлопчато- бумажных, синтетических тканей, асбестовых материалов, металлической сетки.

Жесткие пористые перегородки (из различных керамических материалов)

Металло-керамические плиты (для тонкой очистки агрессивных жидкостей, горючих газов от механических примесей)

Изготавливаются спеканием металлических опилок с керамическими материалами.

Виды осадков:

сжимаемые (аморфные коллоидные);

несжимаемые (кристаллические). Осадки характеризуются

пористостью;

сопротивлением, которое они оказывают при прохождении потока жидкости или газа.

Удельное сопротивление осадка

Характеризует сопротивление, приходящееся на 1 м высоты слоя осадка. Для несжимаемых осадков Для сжимаемых осадков

где r - удельное сопротивление осадка при напоре ∆p=1 Па, зависит от природы осадка;(из справочника)

m – коэффициент сжимаемости (0-1) показатель сжимаемости осадка. (определяется экспериментально)

Теория фильтрации.

Основное дифференциальное уравнение фильтрации.

Согласно кинетическому закону, скорость фильтрации можно определить:

- скорость фильтрации

где V – объем фильтрата;

F – площадь фильтрации; τ – время фильтрации.

где Rф – сопротивление фильтровальной перегородки; Rос – полное общее сопротивление осадка.

где δ – толщина осадка;

- объемная доля осадка по отношению к объему фильтрата.

- толщина слоя осадка

- общее сопротивление осадка

Если в процессе фильтрации объем фильтрата объем изменяется со временем, то мы получаем дифференциальное уравнение для скорости фильтрации:

- ДУ для скорости фильтрации

Режимы (виды) фильтрации:

фильтрации при постоянной движущей силы процесса (∆p=const)

фильтрация при постоянной скорости процесса (с=const)

1. Фильтрация при∆ p=const

Преобразуем основное дифференциальное уравнение фильтрации для данного случая:

Так как сопротивление фильтрующей перегородки Rф<< Rос , то величи- ной Rф можно пренебречь.

- объемная удельная производительность, отнесенная на единицу площади для несжимаемых осадков

Время процесса фильтрации

Умножим и разделим на x²:

время фильтрации для несжимаемых осадков

для сжимаемых осадков