Процессы и аппараты упаковочного производства

Расчет фильтров

Расчет Периодических фильтров для разделения Суспензий Сводится к определению производительности фильтра с известной поверхностью фильтрования либо к определению числа фильтров с выбранной поверхностью фильтрования, обеспечиваю­щих заданную производительность.

Производительность одного фильтра, работающего при ∆р = const, может быть найдена следующим образом. Решим уравне­ние (10.45) относительно τ:

τ = + (10.60)

Перепишем это уравнение, учитывая, что в соответствии с (10.41) V/S = HOc/XO:

τ = + (10.61)

В большинстве случаев время (продолжительность) фильтрова­ния обусловлено необходимостью получения слоя осадка определенной толщины, зависящей от конструкции фильтра и других факторов. Она должна быть задана при расчете. Кроме того, из эксперимента на модельном фильтре должны быть найдены кон­станты фильтрования. Тогда по уравнению (10.61) определяют продолжительность фильтрования.

Для определения времени (продолжительности) промывки τпр можно использовать уравнение (10.47). Для этого перепишем его в следующем виде:

τпр = VПрμпр(ROHОс+RФ. п)/(∆PS) (10.62)

Где VПр - объемный расход промывной жидкости; μпр — вязкость промывной жид­кости; ∆P -Перепад давлений, при котором проводится промывка.

Для расчета по уравнению (10.62) необходимо знать объем промывной жидкости. Он может быть определен по соотношению

VПр = υпрVОс = υпрHОсS, (10.63)

Где υпр - удельный объем промывной жидкости (на 1 м3 осадка), обеспечивающий необходимое качество промывки; определяется экспериментально.

По эксплуатационным данным определяют продолжительность других вспомогательных операций (τв. о), к которым относятся сушка осадка, загрузка фильтра, выгрузка осадка и др. Общая продолжительность работы составит

τоб = τ + τпр + τв. о. (10.64)

За это время будет получено следующее количество фильтрата:

V=SHОс/Xo. (10.65)

Средняя производительность фильтра

VСр = V/ τоб. (10.66)

При заданной суточной производительности фильтрующей уста­новки VУст расчеты ведут в следующем порядке. Выбирают по нормалям фильтрующую поверхность одного фильтра S И до­пустимую толщину слоя осадка HOc. Рассчитывают так же, как было сделано выше, τо6. Определяют число циклов фильтрования на одном фильтре А, Которое необходимо осуществить для обеспече­ния заданной производительности VУст:

A=VУст/V, (10.67)

Где V находят по формуле (10.65).

Определяют число циклов фильтрования B, Которое можно провести на одном фильтре в сутки:

B = τс/τоб, (10.68)

Где τс - рабочая продолжительность суток.

В заключение определяют требуемое число фильтров N:

N = A/B. (10.69)

Рассмотрим последовательность расчета НепрерывнодействуюЩих фильтров для разделения суспензий На примере Барабанного Вакуум-фильтра. В начале расчета на основании стандартной раз­бивки поверхности фильтра на технологические зоны задаются значения: углов сектора (зоны) предварительной сушки осадка, осуществляемой на выходе из зоны фильтрования (φc1); зоны съема осадка φo; зоны регенерации фильтровальной перегородки φр и мертвых зон φм1, φм2, φм3 и φм4 (находящихся между техно­логическими зонами), в которых ячейки отключены от источника вакуума и сжатого газа.

Ориентировочную частоту вращения барабана, обеспечиваю­щую образование осадка заданной толщины, его промывку и сушку, можно определить по уравнению

N = (10.70)

Где τ, τпр и τс2 - продолжительность соответственно фильтрования, промывки и суш­ки осадка после промывки.

Время (продолжительность) фильтрования рассчитывают по уравнению (10.61). Необходимые для расчета по этому уравнению константы фильтрования определяют из эксперимента на модель­ном фильтре. Продолжительность промывки может быть найдена по уравнению (10.62). При этом из экспериментальных данных должен быть известен удельный объем промывной жидкости. Про­должительность сушки осадка после промывки задается на осно­вании экспериментальных данных.

Время (продолжительность) полного цикла работы фильтра τц представляет собой величину, обратную частоте вращения бараба­на: τц = 1/N.

Требуемую общую поверхность фильтрования FO6 находят по выражению

FO6 = VОбτц/(υФ. удKП), (10.72)

Где VО6- заданная производительность по фильтрату, м3/с; KП - поправочный коэф­фициент, учитывающий необходимость увеличения поверхности из-за повышения сопротивления фильтровальной перегородки при многократном ее использовании (можно принимать KП = 0,8); υФ. уд -удельный объем фильтрата, получаемый с 1 м2 фильтровальной перегородки за время фильтрования:

υФ. уд = V/S = HОс/xo. (10.73)

По найденному значению FO6 Из каталога выбирают типоразмер фильтра и определяют число фильтров. Затем проверяют пригод­ность выбранного фильтра. Для этого необходимо установить соответствие рассчитанной частоты вращения барабана диапазону частот, указанному в каталоге, и сравнить рассчитанный и стан­дартный углы сектора (зоны) фильтрования. Если частота выходит за рамки указанного диапазона или рассчитанный угол фильтрова­ния больше стандартного, следует повторно выполнить расчеты, задавшись другой высотой слоя осадка.

После этого проводят уточненный расчет фильтра. При этом принимают по каталогу данные распределения технологических зон. Частоту вращения барабана выбирают наименьшую из рас­считанных по следующим зависимостям:

N1 = φф/(360τ); (10.74)

N2 = (φпр+ φс2)/[360(φпр + φс2)], (10.75)

Где φф - угол зоны (сектора) фильтрования; φпр - угол сектора промывки; φс2 - угол сектора сушки осадка после промывки.

Рис. 10-22. Фильтрующая центрифуга пе­риодического действия:

1 - вертикальный вал; 2 - Перфорированный ба­рабан; 3 - кожух; 4 - фильтровальная ткань