Общие понятие о процессе фильтрования.

1.Фильтрование – разделение суспензии или газовзвеси пропусканием ее через пористую перегородку, задерживающую твердые частицы.

При фильтровании на перегородке образуется осадок – слой твердых частиц, а также фильтрат– прошедшая через перегородку жидкость.

Схема процесса фильтрования:

р2
р1

1 – фильтр; 2 – фильтровальная перегородка; 3 – суспензия; 4 – осадок; 5 – фильтрат

Движущая сила фильтрования – перепад давлений ∆P = P1-P2 по обе стороны фильтровальной перегородки 2. Перепад давлений необходим для преодоления сопротивления слоя осадка и фильтровальной перегородки. ∆P создают разными способами: давлением столба суспензии (гидростатическое фильтрование), нагнетанием суспензии насосами (↑P1), сжатым газом (↑ P1), вакууммированием пространства под перегородкой (↓ P2), центробежной силой (вращение фильтра).

Сопротивление потоку фильтрата увеличивается в ходе фильтрования, т.к. растет высота слоя осадка. Нагнетание суспензии поршневым или плунжерным насосом позволяет увеличивать ∆P при постоянной скорости фильтрования. Сжатый газ и вакуум обеспечивают ∆P = const, но скорость фильтрования падает, т.к. растет высота слоя осадка. При нагнетании суспензии центробежным насосом ∆P растет, однако скорость фильтрования падает.

Таким образом, возможны три режима фильтрования:

1) при постоянной скорости;

2) при постоянном перепаде давлений;

3) при переменных перепадах давления и скорости.

Различают фильтрование:

1) с образованием осадка;

2) с закупориванием пор (частицы задерживаются в порах, слой осадка отсутствует);

3) комбинированный.

При полной закупорке фильтрование прекращается, этого следует избегать. Наиболее желательно фильтрование с образованием осадка при практическом отсутствии закупорки.

Осадки и фильтровальные перегородки могут быть сжимаемыми инесжимаемыми. Пористость сжимаемых осадков уменьшается в ходе фильтрования, что увеличивает сопротивление слоя осадка. Большинство осадков сжимаемы (состоят из аморфных частиц). Несжимаемы осадки, образованные твердыми кристаллическими частицами (песок, NaHCO3).

Для очистки осадка, находящегося на фильтровальной перегородке, его промывают растворителем, продувают инертным газом и сушатгорячим газом.

Для фильтрования применяют фильтровальные перегородки из следующих материалов: песок, гравий, ткани, сетки, керамика, пластмассы.

 

2.В первом приближении фильтрование протекает в ламинарном режиме. Из опыта следует, что скорость фильтрования, равная объему фильтрата, проходящего через 1м2 поверхности фильтра за 1с, прямо пропорциональна перепаду давлений ∆P и обратно пропорциональна вязкости фильтрата μ и общему гидравлическому сопротивлению слоя осадка и перегородки:

- основное дифференциальное уравнение фильтрования (А), где W – скорость фильтрации (м/с); V – объем фильтрата (м3); S – поверхность фильтра (м2); τ – время фильтрации (с); μ – вязкость фильтрата (Па·с); Rос – сопротивление слоя осадка; Rфп- сопротивление перегородки (м-1).

Rфпconst; Rос = 0-max; Rос растет от 0 в начале процесса до максимума в конце процесса.

Пусть х0-относительная объемная доля осадка в суспензии.

, где Vос – объем осадка; V – объем фильтрата; , но , где Hос высота слоя осадка. Откуда .

Сопротивление слоя осадка:

, где r0 – удельное объемное сопротивление осадка, приходящееся на 1м высоты осадка; [r0] = [м-2].

После подстановки в уравнение (А)

.

Для сжатого газа или вакуума (∆P = const) можно проинтегрировать с разделением переменных:

Уравнение (В) применимо к сжимаемым и несжимаемым осадкам и позволяет определить объем фильтрата V за время τ или поверхность фильтра S при заданной производительности.

Для поршневых насосов . Можно подставить V/τ вместо :

(С) ; т.к. , то

(Д)

По уравнению (Д) ∆P пропорционально времени фильтрования. Уравнение (Д) применимо только к несжимаемым осадкам, т.к. для сжимаемых осадков r0 = F(∆P).

Из уравнения (В) следует основной закон фильтрования: время фильтрования пропорционально квадрату объема фильтрата.








Дата добавления: 2015-01-19; просмотров: 1866; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию, введите в поисковое поле ключевые слова и изучайте нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам понравился данный ресурс вы можете рассказать о нем друзьям. Сделать это можно через соц. кнопки выше.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2019 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.005 сек.