![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Определение констант процесса фильтрации
ВВЕДЕНИЕ Объем фильтрата V, полученный за промежуток времени с единицы поверхности фильтра, пропорционален разности давлений D Р и обратно пропорционален вязкости фильтрата и общему сопротивлению осадка RОС и фильтровальной перегородки RФ.П .. В дифференциальной форме это можно написать так:
где t – продолжительность фильтрования, с; S – поверхность фильтрования, м2. Величина Движущей силой процесса фильтрования служит разность давлений по обе стороны фильтрующей перегородки. Эта разность может быть создана: а) слоем самой суспензии, налитой на фильтр; б) подачей суспензии на фильтр под давлением (например, в фильтрпрессах давление достигает 12 атм); в) создание вакуума под фильтрующей перегородкой (в промышленных вакуум-фильтрах вакуум составляет 600–660 мм.рт.ст.). Величину RФП в процессе фильтрования в первом приближении можно принимать постоянной, пренебрегая некоторым его увеличением вследствие, проникания в поры перегородки новых твердых частиц. RОС с увеличением количества осадка изменяется от нуля до максимального значения в конце процесса. Учитывая пропорциональность объемов осадка и фильтрата, обозначим отношение объема осадка к объему фильтрата x0. Тогда объем осадка будет равен х0 × V. Вместе с тем объем осадка равен hОС× S, где hОС – высота слоя осадка. Следовательно, Отсюда
Сопротивление слоя осадка можно выразить равенством:
где r0 – удельное объемное сопротивление слоя осадка – характеризует сопротивление потоку жидкой фазы равномерным слоем осадка толщиной 1 м. Подставив значение RОС в уравнение (5.1), получим:
Уравнение (5.5) называется основным дифференциальным уравнением фильтрования. При интегрировании этого уравнения необходимо принимать во внимание условия процесса фильтрования, который может протекать: а) при постоянной разности давлений; б) с постоянной скоростью фильтрования; в) при постоянных Р и W, при переменных Р и W. При применении вакуум–насосов и компрессоров фильтр присоединяют к вакуум–ресиверу сжатого воздуха и проводят фильтрование при постоянной D P. Для вакуум–насосов в производственных условиях D Р находится в пределах 5–9 Н/см2. Скорость фильтрования непрерывно уменьшается вследствие возрастания толщины осадка и увеличения его сопротивления. Если при фильтровании применяют поршневой насос, процесс протекает с постоянной скоростью (определяемой производительностью насоса), при возрастающей разности давлений D Р, увеличивающейся с увеличением толщины осадка. В случае использования центробежного насоса D Р и W изменяется непрерывно. Фильтрование под действием гидростатического давления суспензии в производственных условиях применяется сравнительно редко. Уравнение (5.5) берется в основу технологического расчета промышленного фильтра любой конструкции. Целью этого расчета является определение необходимой поверхности фильтрования S при заданной производительности фильтра или определение действительной производительности фильтра, имеющего известную поверхность S. Для этого должны быть известны величины х0, r0, RФ.П., которые называются постоянными в уравнении фильтрования или константами фильтрования. Существуют различные способы определения х0, r0, RФ.П. Для осадков, встречающихся в химических производствах и состоящих, как правило, из частиц размером не менее 100 мк, эти величины находят экспериментально. В данной работе рассматривается один из способов опытного определения констант фильтрования для фильтрования при постоянной разности давлений. Этот способ отличается большой точностью получаемых результатов. При D P =const и неизменной температуре для фильтра данной конструкции и выбранной фильтровальной перегородки все входящие в уравнение (5.5) величины, за исключением V и t, постоянны. Проинтегрируем это уравнение в пределах от 0 до V и от 0 до t:
или Разделим обе части уравнения на
Преобразуем уравнение (5.7) к виду
где
При D P = const и t = const все величины, входящие в правые части равенств (5.9) и (5.10), постоянны. Поэтому значения М и N также постоянны и уравнение (5.8) является уравнением прямой, наклоненной к горизонтальной оси под углом, тангенс которого равен М, и отсекающей на вертикальной оси отрезок N (рис.5.1).
Из уравнения (5.9) и (5.10) следует:
Величину х0 находят в результате непосредственного измерения объемов осадка и фильтрата.
|