- •Внешняя задача гидродинамики Движение тел в жидкостях
- •Сопротивление движению тел
- •Осаждение частиц под действием силы тяжести
- •Движение жидкости через неподвижные зернистые и пористые слои
- •Гидродинамика кипящих (псевдоожиженных) слоев
- •Гидродинамика двухфазных потоков
- •Барботаж
- •Пленочное течение жидкостей
- •Разделение неоднородных систем
- •Разделение жидких систем Материальный баланс процесса осветления (разделения)
- •Отстаивание
- •Коагуляция частиц дисперсной фазы
- •Типы отстойников
- •Расчет отстойников
- •Фильтрование
- •Уравнение фильтрования
- •Производительности фильтров
- •Фильтровальные перегородки
- •Устройство фильтров
- •Расчет фильтров
- •Центрифугирование
- •Фактор разделения
- •Процессы в центрифугах
- •Устройство центрифуг
- •Разделение газовых систем
- •Характеристика различных способов
- •3. Отражательная перегородка. 4. Дверцы для очистки.
- •Электрическая очистка газов Физические основы процесса
- •Устройство электрофильтров
- •Коагуляция взвешенных-
- •Перемешивание в жидких средах
- •Способы перемешивания
- •Механическое перемешивание
- •Мощность мешалки
- •Выбор числа оборотов мешалки
- •Конструкции мешалок
- •Пневматическое перемешивание
- •Схемы процессов
Уравнение фильтрования
Скорость фильтрования.
Считают, что фильтрование протекает в ламинарной области. Скорость фильтрования изменяется в общем случае по величине, поэтому ее выражают в дифференциальной форме:
(50)
V – объем фильтрата, м3/с;
S – поверхность фильтрования;
τ – продолжительность фильтрования.
Скорость пропорциональна разности давлений ∆р, обратно пропорциональна вязкости жидкости фазы μ и гидратическому сопротивлению Rос слоя осадка (переменная величина) и самой перегородки Rфп.
(51)
μ=Па·с;
∆р – Па;
Rос, Rфп ≈ const.
Для интегрирования этого уравнения необходимо установить зависимость между Rос и V.
Обозначим:
(52)
Введем понятие rо – удельное объемное сопротивление слоя осадка (м-2), которое характеризует сопротивление, оказываемое потоку жидкой фазы равномерным слоем осадка толщиной 1 м.
(53)
Если Rфп<< Rос:
(54)
Сопротивление фильтровальной перегородки соответствует началу фильтрования, когда hос=0.
Уравнение фильтрования при постоянной разности давлений:
∆р= const, интегрирование проводят по V и τ.
(55)
Уравнение показывает зависимость между продолжительностью фильтрования и полученным объемом фильтрата, применимо для сжимаемых и несжимаемых осадков. У сжимаемых следует учитывать зависимость rо=f(∆р).
Уравнение фильтрования при постоянной скорости процесса:
(56)
Показывает изменение разности давлений в зависимости от продолжительности. Используется для несжимаемых осадков.
Уравнение при постоянных разности давлений и скорости:
(57)
Производительности фильтров
В работе периодическидействующего фильтра выделяют основные операции, т.е. фильтрование, промывку, продувку и вспомогательные, т.е. подготовка фильтра, загрузка суспензии, удаление осадка.
Продолжительность вспомогательных операций не зависит от V или hос.
Из основного уравнения фильтрования следует, что w, а следовательно и производительность повышаются при частом удалении осадка. Анализ уравнения показал, что наивысшая производительность фильтра достигается при выполнении условия:
(58)
На практике такой режим экономически не оправдан, т.к. частые остановки фильтра потребуют затрат труда и энергии. Поэтому определяют экономически оптимальный режим. Для этого строят зависимость w=f(τосн).
(рисунок)
Как видно, после max (τвсп=τосн), происходит плавное снижение скорости и возрастание τосн в несколько раз позволит незначительно уменьшить производительность.
Фильтровальные перегородки
Предварительный выбор ФП основан на сопоставлении свойств суспензии и характеристик перегородки: ФП должна обеспечивать чистоту фильтрата, но не оказывать высокого сопротивления.
Окончательный выбор делают после экспериментальной проверки.
Классификация:
-
по принципу действия – поверхностные (осадок на поверхности), глубинные (осадок в порах);
-
по материалам - из ХБ, шерсти, керамики, Ме;
-
по структуре – гибкие (металлические и неметаллические), негибкие (жесткие и нежесткие).
Гибкие металлические – сетки или перфорированные листы из углеродистой или нержавеющей стали, меди, латуни, бронзы и т.д. Работают в агрессивных средах при высокой температуре.
Гибкие неметаллические – тканые или нетканые полотна из ХБ, шерсти, асбеста, химволокон – наиболее широко применимы. Используются для разделения суспензий с небольшой концентрацией.
Негибкие жесткие перегородки – диски или патроны из жестко связанных спеканием частиц твердого материала (Ме, керамические, угольные порошки).
Негибкие нежесткие – слой угля, песка, солей.