ФИЛЬТРЫ ПЕРЕОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Не приводя детального вывода, выражение для максимальной производительности для поверхности фильтра в 1 м можно представить в следующем виде:
, (3.7)
где
, (3.8)
, (3.9)
, (3.10)
В этих выражениях - вспомогательное время; - динамическая вязкость промывной воды; -давление при промывке; -число одновременно промываемых слоев осадка; и -начальная и конечная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости; -константа промывки.
Минимальная продолжительность цикла работы фильтра:
, (3.11)
при этом время фильтрации , (3.12)
время промывки , (3.13)
Полная максимальная производительность фильтра:
, (3.14)
Здесь площадь фильтрования:
, (3.15)
При этом объем фильтра: , (3.16)
и толщина осадка: , (3.17)
Затраты на работу установки, включающей фильтров,
, (3.18)
где - общий объем фильтрата, подлежащего удалению из суспензии; Т-затраты на время одного цикла работы фильтра; -объем фильтрата с 1 м площади фильтрования за цикл: - площадь поверхности фильтрата
Затраты на проведение одного цикла работы фильтра:
, (3.19)
где - затраты на проведение рабочих операций фильтрации и промывки, причем производственные затраты на фильтрацию, затраты на амортизацию фильтр-прессов ( стоимость фильтр-пресса, время его амортизации, число рабочих суток в году, число рабочих часов в сутках); - затраты на проведение вспомогательных операций ( затраты на разгрузку, сборку и разборку фильтр-пресса).
После подстановки выражения (3.19) в уравнение (3.18) его диференцируют и приравнивают производную к нулю. Тогда получают:
, (3.20)
откуда вспомогательное время , (3.21)
Оптимальная толщина слоя, а следовательно и оптимальная толщина плиты
, (3.22)
Оптимальная продолжительность цикла работы фильтра: , (3.23)
При этом время фильтрации , (3.24)
время промывки , (3.25)
Оптимальная производительность фильтра:
, (3.26
Оптимальное число фильтров для получения фильтрата в количестве :
, (3.27)
Минимальные затраты на работу одного фильтр-пресса за цикл:
Затраты при максимальной производительности фильтра:
, (3.30)
Минимальные затраты на работу нескольких фильтров:
, (3.29)
Минимальное число фильтр-прессов:
, (3.31)
Если , то:
, (3.32)
ФИЛЬТРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ
Необходимая производительность фильтра по фильтрату:
, (3.33)
по воздушно-сухому осадку:
, (3.34)
где -содержание твердой фазы в воздушно-сухом осадке.
Среднее удельное сопротивление осадка и фильтрующей перегородки определяют при заданном давлении фильтрации.
Параметры уравнения фильтрации для единицы площади фильтра:
Время фильтрации:
, (3.35)
Время промывки можно определить следующим образом. Зная на основании экспериментов количество промывной жидкости, расходуемой на единицу массы влажного осадка, определяют количество промывной жидкости, расходуемой на единицу площади фильтра:
,
Определение скорости промывки аналогично определению скорости фильтрации:
, (3.37)
откуда время промывки:
, (3.38)
Заменив
, (3.39)
и учитывая, что , получают время промывки:
, (3.40)
где
, (3.41)
При подаче воды форсунками время промывки надо увеличить, так как для предупреждения размывания осадка приходится покрывать водяными струями большую поверхность, чем зона промывки. Увеличение времени на промывку через отношение v действительно орошаемой форсунками площади фильтра к теоретической площади зоны промывки, т.е.:
, (3.42)
При подаче воды форсунками время промывки надо увеличить, так как для предупреждения размывания осадка приходится покрывать водяными струями большую поверхность, чем зона промывки. Увеличение времени на промывку через отношение v действительно орошаемой форсунками площади фильтра к теоретической площади зоны промывки, т.е.:
, (3.42)
где -число секций фильтра, одновременно находящихся в зонах просушки, съема и мертвых зонах; -общее число секций фильтра.
Эти величины могут быть заданы или выбраны по конструктивным соображениям.
Общая продолжительность рабочего цикла или время, затрачиваемое на один оборот барабана:
, (3.44)
При определении времени просушки осадка необходимо учесть, что обычно угол , занимаемый сектором зоны отдувки и съема осадка, составляет 45 - 55
Угол ( сектора мертвой 'зоны (от уровня жидкости до верхней границы зоны фильтрации) составляет 3°. угол сектора зоны от верхней границы зоны фильтрации до середины ее вервей ячейки составляет 360/2 . Угол, занимаемый секторами съема осадка и мертвых зон, равен сумме указанных углов:
, (3.45)
Тогда время просушки осадка:
, (3.46)
Полная поверхность фильтра:
, (3.47)
Частота вращения барабана в минуту:
, (3.48)
Углы секторов фильтра:
зоны фильтрации
, (3.49)
зоны промывки
, (3.50)
зоны просушки
, (3.51)
мертвых зон (ниже уровня жидкости)
, (3.52)
В выражениях (3.49)-(3.51) угловая скорость барабанная фильтра.
Глубина погружения барабана в суспензию:
, (3.53)
где диаметр барабана.
Выбор вспомогательного оборудования. Для выбора вакуум насосов необходимо знать зависимость количества воздуха просасываемою через зоны промывки и просушки, от времени пребывания в этих зонах. Для приближенного определения этой зависимости можно рекомендовать формулу:
, (3.54)
где динамическая вязкость воздуха; коэффициент, учитывающий превышение действительного расхода воздуха над теоретическим из-за попадания наружного воздуха через не плотности.
Для определения сечения трубопроводов можно принимать следующие скорости: для жидкостей -0,5 м/с, для мокровоздушной смеси- 4м/с.
Полезный объем ванны для фильтров:
, (3.55)
где объем поступающей суспензии:
, (3.56)
здесь плотность суспензии:
, (3.57)