IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Под фильтрованием понимают процесс разделения неоднородных систем (суспензий и аэрозолей) при помощи пористых перегородок, пропускающих сплошную (дисперсионную) среду и задерживающих дисперсную твердую фазу.

Фильтрование используется для разделения суспензий, содержащих твердые частицы, крупность которых одного порядка величины или уступает размерам пор фильтрующей перегородки. Современное фильтрационное оборудование способно отделять частицы с крупностью от единиц микрометров до нескольких миллиметров [1].

Удельное сопротивление осадка является важнейшей и самой сложной по своему физическому смыслу постоянной фильтрования. Действие различных факторов на процесс фильтрования почти всегда может быть сведено к изменению величины удельного сопротивления осадка под влиянием этих факторов[2].

Для определения удельного сопротивления слоя осадка и фильтровальной перегородки была собрана фильтровальная установка, представленная на рисунке 1.

1-крышка, 2-воронка, 3- запорный кран, 4-обратный клапан,

5-мановакуумметр, 6-тройник, 7-обратный клапан, 8-шприц Жане

Рисунок 1- Вакуум фильтровальная установка

Принцип работы установки: в крышку 1 врезаны воронка 2, запорный кран 3, обратный клапан 4 и мановакууметр 5; в воронку устанавливается металлическое ситечко для фильтрации, на которое помещается фильтровальная ткань соответствующего размера; к обратному клапану присоединяется шланг с тройником 6, один выход которого соединен с еще одним обратным клапаном 7, а другой со шприцем Жане 8.

С помощью шприца откачивается воздух из сосуда, до показания мановакуумметра 0,6 kgf/cm. В воронку помещается подготовленная суспензия. Открывается кран, при этом происходит некоторое падение вакуума, он во время эксперимента остается постоянным за счет дополнительного поднятия его шприцом.

Одновременно включается секундомер, в течение опыта фиксируется время через полученные каждые 25 мл объема фильтрата, накапливающегося в сосуде. Результаты замеров записываются в таблицу. С прекращением пребывания фильтрата или с появлением трещин в осадке выключается секундомер. Просушивается осадок, собранный фильтрат приплюсовывается к ранее собранному.

На основании полученных данных в системе координат t/VV (рисунок 2) наносятся точки, через которые проводится прямая так, чтобы они равномерно располагались по обе стороны прямой.

Рисунок 2- Кривая фильтрования в координатах t/VV

По графику определяется для прямой величина отрезка А и тангенс угла наклона α.

Зная величину tgα и отрезка А, вычисляются значения констант фильтрования К и С.

(1)

(2)

где К – константа, учитывающая зависимость физико-химических свойств осадка и фильтрата от давления фильтрования, м/с;

С – объем фильтрата, который проходя через 1 м фильтрующей поверхности, образует осадок, с сопротивлением, равным сопротивлению фильтрующей перегородки, м.

Определив константы фильтрования, находят удельное сопротивление слоя осадка и фильтровальной перtгородки.

(3)

(4)

где r- удельное сопротивление осадка, т.е. сопротивление единицы объема осадка высотой 1 м, отложенного на площади 1 м, Н·с/м;

– сопротивление фильтрующей перегородки, Н·с/м;

x- объем осадка, отложившегося на фильтрующей перегородке при прохождении единицы объема фильтрата, м/м;

- динамический коэффициент вязкости сплошной фазы, Па·с.

В моделирующем фильтре следует использовать, такую же фильтрующую перегородку, какая предназначается для производственного фильтра. Исследования надлежит выполнять при том же режиме фильтрования (при постоянной разности давления, постоянной скорости), который принят для производственных условий. Суспензия должна обладать теме же свойствами, что имеет суспензия, использующаяся на производстве. [2].

Собранная установка и приведенная методика расчета может быть использована для определения удельного сопротивления слоя осадка и фильтровальной перегородки. Что в свою очередь позволяет рассчитать необходимые параметры работы промышленных дисковых вакуум фильтров.

Список литературы.

1. Белоглазов И.Н., Голубев В.О. Основы расчета фильтрационных процессов. – М.: Издательский дом «Руда и Металлы», 2002. – 210 с.,

2. Жужиков В.А., Фильтрование, теория и практика разделения суспензий.- Издательство «Химия», М., 1971 г.

Код для цитирования: Скопировать