Расчет фильтров

Расчет фильтров представляет собой сложную задачу, так как на процесс разделения суспензии оказывает влияние большое число различных факторов. Поэтому ниже дана общая схема расчета фильтров при наличии ряда допущений, упрощающих закономер­ности разделения суспензий. К таким допущениям, в частности, относятся отсутствие осаждения твердых частиц под действием силы тяжести; изменения сопротивления фильтровальной перегородки в процессе ее работы; изменения удельного сопротивления осадка в отдельных операциях для периодически действующих фильтров или с течением времени для фильтров непрерывного действия. На практике осаждение твердых частиц нередко предотвращают перемешиванием, а в расчетах принимают средние значения сопротивления фильтровальной перегородки и удельного сопротивления осадка, находимые опытным путем.

Расчет периодически действующих фильтров. В этом случае определяют производи­тельность одного фильтра с заданной или выбранной поверхностью фильтрования и уста­навливают число фильтров, необходимых для обеспечения общей производительности уста­новки. Общий ход расчета следующий.

1. При условии, что в цикле работы фильтра операции промывки и продувки осадка отсутствуют, а процесс разделения суспензии проводится при постоянной разности давлений, по уравнению (6) находят оптимальную продолжительность основных операций , соответствующую в данном случае продолжительности операции фильтрования.

2. По уравнению после его решения относительно V и подстановки в него вместо , используя заданное или выбранное значение S, определяют объем фильтрата, получаемого за один цикл работы фильтра.

3. Общее число циклов работы фильтра в сутки находят по уравнению

(13)

где — производительность установки по фильтрату, м³/сутки.

4. Число циклов работы одного фильтра в сутки вычисляют по уравнению

(14)

5. Необходимое количество фильтров устанавливают из зависимости

(15)

В расчете, с целью уменьшения частоты вспомогательных операций, величину , полученную из уравнения (6), можно увеличить в соответствии с равенством (7).

При определении оптимального времени фильтрования надо учитывать, что толщина слоя осадка не должна превышать предельного значения, обусловленного размерами ап­парата.

Расчет непрерывно действующих фильтров. В этом случае расчет сводится к опре­делению скорости перемещения поверхности фильтрования и числа фильтров (по задан­ной производительности); поверхность фильтрования может быть задана или принята. Применительно к барабанному вакуум-фильтру при условии, что сопротивлением фильтровальной перегородки можно пренебречь, общий ход расчета следующий.

1. На основании опыта принимают наименьшую допустимую толщину слоя осадка, чтобы обеспечить наибольшую производительность фильтра. Например, при съеме осадка с барабанного вакуум-фильтра ножом толщина слоя осадка может быть при­нята ~5 мм (в зависимости от свойств осадка).

2. Из равенства находят

(16)

3. Подставляют значение V из последнего соотношения в уравнение , приняв в нем = 0 и решая его относительно , получают уравнение для определения продол­жительности фильтрования, необходимой для образования осадка принятой толщины:

(17)

4. Используя расчетные уравнения¹, или опытным путем устанавливают продолжи­тельность стадии промывки .

5. Принимают, что из общего числа секций барабана n находятся в зонах первого обезвоживания , второго обезвоживания — , удаления осадка и регенерации ткани секций.

6. Продолжительность отдельных стадий вычисляют из следующих соотношений:

первое обезвоживание

(18)

где = п - ( + + ) — число секций барабана, находящихся в зонах филь­трования и промывки ;

второе обезвоживание

(19)

удаление осадка и регенерация ткани

(20)

7. Определяют общую продолжительность цикла (в сек) из равенства

(21)

8. Частоту вращения барабана (в оборотах в минуту) вычисляют из отношения

(22)

9. Центральные углы различных зон процесса находят на основании того, что эти углы пропорциональны продолжительностям соответствующих стадий. Например, центральный угол зоны фильтрования составляет

(23)

10. Принимая во внимание, что величина V в равенстве (16) представляет собой объем фильтрата, получаемого со всей поверхности S барабана за 1 оборот его, производи­тельность фильтра по фильтрату Q (м³/сутки) находят из уравнения

(24)

11. Зная общую производительность установки по фильтрату (м³/сутки), не­обходимое количество барабанных вакуум-фильтров определяют из отношения

(25)