Частина 8. Розрахунок фільтрувального процесу

Вибрати стандартний фільтр та визначити їхню кількість для фільтрування V_c, м³/ч суспензії з об’ємною концентрацією твердої фази х_і, %, згідно з табл. 1.

Додатково: цільовий продукт – тверда фаза;

вивантаження залишку – «сухе»;

винесення твердої фази – мінімальне;

Δр = 80 кПа;

залишок добре утримується на вертикальній поверхні;

суспензія хімічно неагресивна та нетоксична;

промивання залишку – водою

Розв’язок

1. Мала концентрація твердої фази та підвищені вимоги до її винесення виключають можливість використання фільтрів безперервної дії.

2. Через високу продуктивність недоцільно використовувати ємнісні та рамні фільтр-преси. Залишок утримується на вертикальній поверхні, а мала швидкість осадження твердої фази орієнтують на використання листових фільтрів, тому обирається листовий фільтр з наступними параметрами:

площа поверхні фільтрації F_ф = 44 м²;

гранично припустимий тиск фільтрування Δр = 4^.10⁵ Па;

крок між листами t = 100 мм;

товщина листу δ_л = 18 мм;

норма витрат часу на проведення додаткових операцій τ_в = 3360 с.

3. Визначаємо додаткові параметри:

- щільність вологого осаду

де - щільність твердої фази, кг/м³

W – масова вологість осаду після просушування, мас.ч.

- щільність рідкої фази, кг/м³

- маса твердої фази, що відкладається під час проходження 1 м³ фільтрату

де - маса твердого осаду, м³

- об’єм фільтру, м³

- масова концентрація твердої фази у суспензії, мас.ч.

- співвідношення між об’ємом відфільтрованого залишку та об’ємом отриманого фільтрату

де - об’єм осаду, м³

- оптимальний час фільтрування, що відповідає максимальній продуктивності фільтру, коли цикл роботи включає промивання та просушування осаду

де - перепад тиску під час фільтрування, Па

- перепад тиску під час промивання, Па

- динамічна в’язкість промивної рідини, Па^.с

υ_пр.р - витрата промивної рідини на 1 кг вологого осаду, м³/кг

; ;

- товщина шару осаду, що набирається за час фільтрування

Отримана висота шару осаду h_ос має бути більшою за h_oc.min, що задовольняє умовам нормального його знімання. Якщо ж ні, то необхідно прийняти висоту h_oc.min.

- час промивання осаду

- загальна тривалість циклу роботи фільтру

де τ_в - норма витрат часу на проведення додаткових операцій;

τ_с – час сушки осаду (прийняти 60…180 с)

- об’єм фільтрату, що отримується з 1 м² площі поверхні фільтру за час одного циклу

- середня швидкість фільтрування за цикл

- продуктивність фільтру по фільтрату з врахуванням виключно забивання фільтруючої тканини V_ф=ω_цF_фК_пК_м,

де F_ф – поверхня фільтру, м²

К_п – поплавковий коефіцієнт, що враховує збільшення опору фільтруючої перегородки під час багаторазовому її використанні

К_м – поплавковий коефіцієнт, що враховує можливі коливання властивостей промислової суспензії та масштабний перехід від лабораторної моделі до промислового фільтру, К_м =0,7…0,9

- продуктивність фільтру по вологому осаду

- загальна продуктивність фільтру по масі вологого осаду

- кількість фільтрів (при продуктивності одного фільтру G_ос)

 

Таблиця 1. Вихідні дані

№ вар.

Об’єм суспензії, Vc, м3/ч

Об’ємна концент- рація твердої фази, хі, %.

Масова концент- рація твердої фази, хm, %.

Швид- кість осад- ження твердої фази, ωос, мм/с

Об’ємний питомий опір залишку, r0, м-1

Середній питомий опір залишку, rв, м/кг

Опір фільт- руючої перего- родки, rф.п., м-1

Динамічна в’язкість фільтрату, μ, Па.с

Щільність фільтрату, ρф, кг/м3

Щільність твердої фази, ρт, кг/м3

Витрата промивної рідини на 1 кг вологого осаду, υпр.р., м3/кг

Динамічна в’язкість промивної рідини, μпр, Па.с

Вологість відфільт-рованого залишку, W, %

Час просу-шування осаду, τс, с

Міні-мальна висота шару осаду, hoc.min мм

1,8

7,0

3,2

1,6 ˟ 1014

182 ˟ 109

42 ˟ 109

2,9 ˟ 10-3

1,0 ˟ 10-3

1,0 ˟ 10-3

1,75

6,5

3,5

1,5 ˟ 1014

180 ˟ 109

40 ˟ 109

2,8 ˟ 10-3

1,05 ˟ 10-3

1,1 ˟ 10-3

1,7

6,0

4,0

1,4 ˟ 1014

184 ˟ 109

38 ˟ 109

2,7 ˟ 10-3

1,1 ˟ 10-3

1,2 ˟ 10-3

1,65

5,5

4,5

1,3 ˟ 1014

186 ˟ 109

36 ˟ 109

2,6 ˟ 10-3

1,15 ˟ 10-3

1,3 ˟ 10-3

1,6

5,0

5,0

1,2 ˟ 1014

188 ˟ 109

34 ˟ 109

2,5 ˟ 10-3

1,2˟ 10-3

1,4 ˟ 10-3

1,55

7,5

5,5

1,1 ˟ 1014

190 ˟ 109

32 ˟ 109

2,4 ˟ 10-3

1,25 ˟ 10-3

1,5 ˟ 10-3

1,85

8,0

6,0

1,0 ˟ 1014

178 ˟ 109

30 ˟ 109

2,3 ˟ 10-3

1,3 ˟ 10-3

1,6 ˟ 10-3

1,9

8,5

3,5

1,7 ˟ 1014

176 ˟ 109

44 ˟ 109

2,2 ˟ 10-3

1,35 ˟ 10-3

1,7 ˟ 10-3

1,95

5,5

4,0

1,8 ˟ 1014

174 ˟ 109

46 ˟ 109

2,1 ˟ 10-3

1,4 ˟ 10-3

1,8 ˟ 10-3

1,5

5,0

4,5

1,9 ˟ 1014

172 ˟ 109

48 ˟ 109

2,0 ˟ 10-3

1,45 ˟ 10-3

1,9 ˟ 10-3

1,45

4,5

5,0

2,0 ˟ 1014

170 ˟ 109

50 ˟ 109

1,9 ˟ 10-3

1,5 ˟ 10-3

1,15 ˟ 10-3

1,4

4,0

5,5

2,1 ˟ 1014

168 ˟ 109

28 ˟ 109

1,8 ˟ 10-3

1,55 ˟ 10-3

1,25 ˟ 10-3

1,35

3,5

6,0

2,2 ˟ 1014

166 ˟ 109

26 ˟ 109

1,7 ˟ 10-3

1,6 ˟ 10-3

1,35 ˟ 10-3

1,3

3,0

2,5

2,3 ˟ 1014

164 ˟ 109

24 ˟ 109

1,8 ˟ 10-3

1,65 ˟ 10-3

1,45 ˟ 10-3

1,25

2,5

2,0

2,4 ˟ 1014

162 ˟ 109

22 ˟ 109

1,7 ˟ 10-3

1,7 ˟ 10-3

1,55 ˟ 10-3