'

Разделение под действием сил разности давления

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Сергей Чекрыжов 1 Разделение под действием сил разности давления


Слайд 1

Сергей Чекрыжов 2 Фильтрование под действием сил разности давления Уравнение процесса фильтрования и экспериментальное определение его констант.


Слайд 2

Сергей Чекрыжов 3 ФИЛЬТРОВАНИЕ Фильтр (франц. filtre, от позднелат. filtrum, буквально – войлок), аппарат, в котором с помощью фильтровальной перегородки осуществляется разделение, сгущение или осветление неоднородных систем, содержащих твёрдую и жидкую (газообразную) фазы.


Слайд 3

Сергей Чекрыжов 4 ФИЛЬТРОВАНИЕ Выделение дисперсной фазы из гетерогенной системы за счет пропускания ее через пористую фильтрующую перегородку. Фильтрование используют для разделения суспензий на твердую (осадок) и жидкую (фильтрат) фазы.


Слайд 4

Сергей Чекрыжов 5 Виды фильтрования Фильтрование с образованием осадка Фильтрование с закупориванием пор; Промежуточный вид


Слайд 5

Сергей Чекрыжов 6 ФИЛЬТРОВАНИЕ Для движения жидкости в порах осадка и фильтрующей перегородки необходимо создать перепад давления над и под фильтрующей перегородкой. Перепад давления над и под фильтрующей перегородкой является движущей силой процесса и создается за счет разряжения под фильтрующей перегородкой (вакуум-фильтры) или создания давления над фильтрующей перегородкой (фильтры под давлением).


Слайд 6

Сергей Чекрыжов 7 Характеристики процесса Движущая сила процесса; Скорость процесса; Производительность фильтра; Константы процесса фильтрования


Слайд 7

Сергей Чекрыжов 8 Производительность фильтра Производительность фильтра зависит от режима фильтрования (давление, температура), вида фильтрующей перегородки и физико-химических свойств суспензии и осадка.


Слайд 8

Сергей Чекрыжов 9 Тип осадка Фильтрование со сжимаемым и несжимаемым осадком: Несжимаемые осадки –пористость которых не меняется при увеличении давлений (мел, песок); Сжимаемые осадки – пористость уменьшается, гидравлическое сопротивление потоку жидкой фазы возрастает с увеличением давления (гидраты окисей металлов)


Слайд 9

Сергей Чекрыжов 10 Фильтрующие перегородки По принципу действия По материалу По структуре Поверхностные и глубинные Керамика, стекло… Гибкие, негибкие жесткие, негибкие нежесткие


Слайд 10

Сергей Чекрыжов 11 Скорость фильтрования Интенсивность фильтрования и производительность фильтров характеризуются скоростью фильтрования – количество фильтрата, проходящего в единицу времени через единицу поверхности фильтра:


Слайд 11

Сергей Чекрыжов 12 Скорость фильтрования скорость фильтрования суспензии прямо пропорциональна разности давления по обе стороны фильтрующей перегородки (?P) и обратно пропорциональна сопротивлению процесса фильтрования:


Слайд 12

Сергей Чекрыжов 13 Основное уравнение процесса фильтрования


Слайд 13

Сергей Чекрыжов 14 Пояснения к уравнению где: V – объем фильтрата (осветленной жидкости), м3; F - площадь фильтра, м2; ? - динамический коэффициент вязкости фильтрата, Па·с; Rф- сопротивление процесса фильтрования, м-1.


Слайд 14

Сергей Чекрыжов 15 Сопротивление процесса фильтрования При расчете сопротивления процесса учитывают сопротивление фильтрующей перегородки и сопротивление слоя осадка, образующегося на перегородке,: Rф =Rфп + Rос , ; или Rф =Rфп + rос · hос , ;


Слайд 15

Сергей Чекрыжов 16 Пояснения к уравнению где: Rфп - сопротивление фильтрующей перегородки, ; Rос - сопротивление слоя осадка, rос – удельное объемное сопротивление осадка, ; hос – высота слоя осадка, м.


Слайд 16

Сергей Чекрыжов 17 Физический смысл Сопротивление фильтрующей перегородки равно перепаду давления, который необходимо создать для фильтрования жидкости вязкостью 1Па·с со скоростью 1м/с через перегородку. Удельное объемное сопротивление осадка равно перепаду давления, который необходимо создать для того, чтобы через слой осадка высотой 1м проходил фильтрат вязкостью 1Па·с со скоростью 1м/с.


Слайд 17

Сергей Чекрыжов 18 Влияние ?P на характер процесса если ?P= const, то накопление осадка на фильтре уменьшает скорость фильтрования (процесс нестационарный); если с увеличением толщины слоя осадка hос увеличивается ?P , скорость фильтрования остается постоянной (процесс стационарный). В промышленности наиболее распространены процессы нестационарного фильтрования.


Слайд 18

Сергей Чекрыжов 19 Вывод уравнения Объем образующегося осадка зависит от площади фильтра: Vос = hос F, м3 . Обозначив через хо объем влажного осадка, образующегося на фильтре, при прохождении 1 м3 фильтрата: хо= Vос /V ,м3 /м3; можно вывести зависимость толщины слоя осадка от объема фильтрата и площади фильтра: hос = хо·V /F , м; подставив в уравнение hос получим


Слайд 19

Сергей Чекрыжов 20 ВЫВОД УРАВНЕНИЯ В полученном уравнении введем понятие удельная производительность фильтра q=V/F


Слайд 20

Сергей Чекрыжов 21 Уравнение для определения постоянных процесса Постоянные процесса фильтрования можно определить графически:


Слайд 21

Сергей Чекрыжов 22 Графическое определение постоянных уравнения Обозначив:


Слайд 22

Сергей Чекрыжов 23 Общий вид уравнения Уравнение для нестационарного процесса фильтрования :


Слайд 23

Сергей Чекрыжов 24 Коэффициенты уравнения Коэффициенты N и M уравнения процесса фильтрования определяют экспериментальным путем. Уравнение для нестационарного процесса фильтрования – это уравнение прямой линии, тангенс угла наклона которой к оси абсцисс равен -M, а отрезок, отсекаемый линией на оси ординат, - N.


Слайд 24

Сергей Чекрыжов 25 График зависимости ?/q=f(q) ?/q, с·м2/ м3 * * M * * * N q, м3/м2


Слайд 25

Сергей Чекрыжов 26 Определения Фильтровальные перегородки,материалы (естественные или искусственные) или изделия, имеющие пористую структуру (проницаемую для жидкости и газа) и применяемые для фильтрования. Фильтровальные перегородки,материалы должны обладать следующими свойствами: 1) соответствующей пористостью (размеры пор должны быть такими, чтобы частицы осадка задерживались на перегородке), 2) химической стойкостью к действию фильтруемой среды, 3) достаточной механической прочностью, 4) теплостойкостью при температуре фильтрования.


Слайд 26

Сергей Чекрыжов 27 Фильтровальные перегородки Различают гибкие и негибкие Ф. п. К гибким фильтровальным перегородкам относятся металлические перегородки в виде перфорированных листов и сеток из стали, меди, алюминия, никеля, серебра и др. материалов. Такие фильтры особенно удобны при работе с химически агрессивными жидкостями, в условиях повышенных температур и больших механических напряжений. К гибким Ф. п. относятся также неметаллические перегородки в виде тканей ( Ткань техническая) или слоев несвязанных волокон (нетканые).


Слайд 27

Сергей Чекрыжов 28 Фильтровальные перегородки Неметаллические Ф. п. бывают асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, поливинил-хлоридные, лавсановые и т.п. Негибкие Ф. п. могут быть жёсткие (в виде дисков, плит, патронов и листов), которые изготовляются прессованием в формах с последующим спеканием из керамических, металлических, стеклянных и синтетических порошков, и нежёсткие, состоящие из соприкасающихся (но не связанных жестко) частиц каменного, древесного и животного углей, кокса, диатомита, песка, глины и т.п. материалов.


Слайд 28

Сергей Чекрыжов 29 Схема процесса фильтрования При фильтровании суспензия разделяется с помощью пористой перегородки на жидкую фазу в виде фильтрата и твердую фазу в виде осадка . Движущей силой процесса является разность давлений по обе стороны фильтрующей среды, которая состоит из фильтрующей перегородки и слоя образующегося на ней осадка.


Слайд 29

Сергей Чекрыжов 30 Cкорость фильтрования Основной характеристикой процесса является скорость фильтрования - объем фильтрата, получаемый за единицу времени с единицы поверхности фильтра. Скорость фильтрования прямо пропорциональна разности давлений ?Р , обратно пропорциональна вязкости фильтрата ? и сопротивлению фильтрующей среды, т.е. сумме сопротивлений слоя осадка Ro и фильтрующей перегородки Rp . В большинстве случаев Ro существенно больше Rp. Толщина осадка h , а следовательно и его сопротивление в процессе фильтрования увеличивается, в том числе и за счет его сжатия под действием ?P и закупорки каналов мелкими частицами. Сопротивление перегородки также изменяется вследствие забивки ее пор и сжатия.


Слайд 30

Сергей Чекрыжов 31 Основное уравнение фильтрования записывается в дифференциальной форме: Здесь V - объем фильтрата, F - поверхность фильтрования, ? - продолжительность фильтрования. На величину сопротивления осадка и перегородки кроме гидродинамических факторов, т.е. размеров и формы пор перегородки, формы, размеров и удельной поверхности частиц осадка, оказывают влияние и физико-химические факторы: степень коагуляции частиц осадка, наличие на них сольватной оболочки, содержание в суспензии смолистых и коллоидных примесей, набухание материала перегородки, изменение поверхностного натяжения жидкости в порах осадка и перегородки, образование у стенок пор неподвижного слоя жидкости, электростатические поля, возникающие на границе раздела фаз при наличии ионов в суспензии. Влияние этих факторов увеличивается с уменьшением размеров частиц осадка и пор перегородки.


Слайд 31

Сергей Чекрыжов 32 Жидкостные фильтры по принципу действия подразделяются на две основные группы: периодические и фильтры непрерывного действия. Фильтры различаются по способу создания в них разности давлений (работающие под вакуумом или под избыточным давлением), по геометрии фильтрующей поверхности (плоская или криволинейная), В фильтрах периодического действия на всей поверхности фильтрующей поверхности поочерёдно осуществляются поступление суспензии и образование осадка (фильтрование), обезвоживание, промывка и удаление осадка, регенерация. В фильтрах непрерывного действия указанные операции проходят непрерывно, единовременно и независимо одна от другой в каждой соответствующей зоне фильтра.


Слайд 32

Сергей Чекрыжов 33 Фильтры периодического действия К фильтрам периодического действия относятся ёмкостные , листовые , фильтр-прессы, патронные .


Слайд 33

Сергей Чекрыжов 34 Ёмкостный фильтр Ёмкостный фильтр применяют для разделения небольших количеств суспензий. Он может работать под вакуумом (путч-фильтр) и под избыточным давлением (друк-фильтр). Корпус ёмкостного фильтра бывает открытым или закрытым. Фильтровальная поверхность располагается на перфорированном днище. В верхнюю часть корпуса подаётся разделяемая суспензия. Из нижней части отводится фильтрат. В фильтрах с механизированной выгрузкой осадок удаляется через откидное днище. В фильтрах с открытым корпусом – опрокидыванием или вручную.


Слайд 34

Сергей Чекрыжов 35 Ёмкостный фильтр Суспензия Корпус фильтра Опорная решетка Решотка Выходной патрубок Песчаный фильтр


Слайд 35

Сергей Чекрыжов 36 Листовой фильтр. Используют для осветления растворов и разделения суспензий, содержащих не более 5% (по объёму) твёрдой фазы. Фильтрующие элементы круглой или прямоугольной формы, обтянутые (обычно тканью), соединены с коллектором для отвода фильтрата. Суспензия подаётся в корпус фильтра. Слой осадка промывается (после удаления из корпуса остатка суспензии).


Слайд 36

Сергей Чекрыжов 37 Листовой фильтр.


Слайд 37

Сергей Чекрыжов 38 Фильтр-прессы Фильтр-прессы применяют в основном для разделения тонкодисперсных суспензий. К ним относятся рамные и камерные фильтр-прессы и камерный автоматический фильтр-пресс (ФПАКМ). Рамный фильтр-пресс представляет собой блок чередующихся вертикальных плит и рам, прижатых друг к другу ручным, гидравлическим или электромеханическим зажимом. Рамы образуют в собранном аппарате свободные плоские камеры (карманы) для приёма суспензии. Плиты с рифлёными боковыми поверхностями служат дренирующим основанием для фильтр-прессов.


Слайд 38

Сергей Чекрыжов 39 Фильтр-прессы Под действием избыточного давления фильтрат проходит через фильтр-пресс, затем стекает по желобкам рифлёных плит и через отводные каналы поступает в сборник. Твёрдые частицы образуют в камерах слой осадка, который удаляется при раздвигании плит. Действие камерного фильтр-пресса подобно работе рамного фильтр-пресса, но он рассчитан на более высокое избыточное давление. Камерный автоматический фильтр-пресс состоит из расположенных горизонтально на некотором расстоянии одна от другой фильтрующих плит, которые в свою очередь находятся между двумя поддерживающими плитами. Сверху каждая фильтрующая плита покрыта перфорированным листом, над которым находится ФП в виде бесконечной ленты.


Слайд 39

Сергей Чекрыжов 40 Фильтр-прессы При сжатии плит между ними образуются камеры, в которые последовательно подаётся из соответствующих коллекторов суспензия, промывная жидкость и сжатый воздух для продувки. Фильтрат проходит через ФП, а твёрдая фаза остаётся на ней в виде осадка. По окончании цикла фильтрования плиты раздвигаются, между ними открывается щель и ФП приводится в движение, вынося осадок наружу, где он снимается ножами. Работа Ф. автоматизирована. Производительность в 4–10 раз выше производительности рамного фильтра.


Слайд 40

Сергей Чекрыжов 41 Патронный фильтр Патронный фильтр применяют для осветления или сгущения суспензий; работает под вакуумом или под давлением и состоит из корпуса с крышкой и днищем. Внутри находится решётка, на которой закреплена фильтрующая поверхность в виде патрона (обычно патронный фильтр имеет несколько десятков таких патронов). Удаление осадка с последней производится отдувкой сжатым воздухом, пневмогидравлическим ударом или с помощью вибрационных устройств.


Слайд 41

Сергей Чекрыжов 42 Патронный фильтр


Слайд 42

Сергей Чекрыжов 43 Фильтры непрерывного действия К фильтрам непрерывного действия относятся барабанные, дисковые, ленточные, тарельчатые и карусельные .


Слайд 43

Сергей Чекрыжов 44 Вакуум-фильтр Вакуум-фильтр представляет собой горизонтальный вращающийся барабан, который изнутри разделён радиальными герметичными перегородками на отдельные ячейки, соединённые трубками с распределительной головкой. По мере вращения барабана в ячейках создаётся вакуум или избыточное давление. При вращении барабан проходит зону фильтрации, где жидкость засасывается в барабан, а твёрдые частицы оседают на фильтрующей ткани. После промывания осадка водой барабан входит в зону сушки, где через осадок просасывается воздух, затем в зону удаления осадка. Здесь изнутри барабана подаётся сжатый воздух, а осадок с поверхности барабана срезается ножом.


Слайд 44

Сергей Чекрыжов 45 Вакуум-фильтр


Слайд 45

Сергей Чекрыжов 46 Дисковый вакуум-фильтр Дисковый вакуум-фильтр предназначен для разделения суспензий с близкими по размерам частицами твёрдой фазы. Имеет более развитую фильтрующую поверхность, чем барабанные вакуум-фильтры. В дисковом вакуум-фильтре на горизонтально расположенном полом валу, разделённом на секции, укреплены вертикальные диски. Вал с дисками вращается в корыте, имеющем форму полуцилиндра и заполненном разделяемой суспензией. Каждый диск состоит из обтянутых ФП полых секторов, имеющих с обеих сторон перфорированную или рифлёную поверхность. Полость каждого сектора диска сообщается с отводящим каналом для удаления фильтрата. Съём осадка осуществляют сжатым воздухом (для отдувки), посредством ножей и валков (для отрыва и направления выгрузки).


Слайд 46

Сергей Чекрыжов 47 Дисковый вакуум-фильтр


Слайд 47

Сергей Чекрыжов 48 Дисковый вакуум-фильтр


Слайд 48

Сергей Чекрыжов 49 Ленточный вакуум-фильтр Ленточный вакуум-фильтр предназначен для разделения суспензий, образующих неоднородный по размерам частиц тяжёлый и требующий тщательной промывки осадок. Фильтр представляет собой стол, в котором имеются вакуум-камеры для отвода фильтрата и промывной жидкости. Фильтровальная поверхность (обычно ткань) покрывает прорезиненную перфорированную ленту, натянутую на крайних барабанах стола. Осадок сбрасывается в сборник при перегибе фильтровальной поверхности. Регенерация фильтровальной поверхности производится при обратном движении ленты с помощью механических щёток или паровых форсунок.


Слайд 49

Сергей Чекрыжов 50 Ленточный вакуум-фильтр


Слайд 50

Сергей Чекрыжов 51 Ленточный вакуум-фильтр


Слайд 51

Сергей Чекрыжов 52 Тарельчатые вакуум-фильтры Тарельчатые вакуум-фильтры применяют преимущественно для обезвоживания крупнозернистых шламов в производстве калия, в подготовке каменного угля и руд и т.д. Основная деталь фильтра – кольцо, состоящее из ряда трапецеидальных секторов, каждый из которых является фильтрующей ячейкой. Последняя открыта сверху и имеет днище, наклоненное к центру для облегчения стока жидкости. По верху ячейки уложен перфорированный лист, на котором находится фильтровальная поверхность. Внутренняя полость каждого сектора с помощью соединительных трубок сообщается с каналами распределительного устройства, жестко связанного с корпусом. Фильтр приводится во вращение электродвигателем. За один оборот ячейки Ф. последовательно соединяются с линиями вакуума и сжатого воздуха. Подача суспензии осуществляется в ячейки сверху. Съём осадка производится ножом или шнеком.


Слайд 52

Сергей Чекрыжов 53 Тарельчатые вакуум-фильтры


Слайд 53

Сергей Чекрыжов 54 Ленточный фильтр-пресс


Слайд 54

Сергей Чекрыжов 55 Ленточный фильтр-пресс


Слайд 55

Сергей Чекрыжов 56 Ленточный фильтр-пресс


Слайд 56

Сергей Чекрыжов 57 Ленточный фильтр-пресс


Слайд 57

Сергей Чекрыжов 58 Ленточный фильтр-пресс


Слайд 58

Сергей Чекрыжов 59 Песчаный скорый фильтр


Слайд 59

Сергей Чекрыжов 60 Преимущества -  развитая фильтрующая поверхность при незначительной занимаемой производственной площади; -  фильтрация осадка при оптимальной толщине слоя и возможность его гидравлического отжима, что резко снижает затраты воздуха на просушку осадка;  -  хорошая регенерация фильтровальной ткани;  -  полная механизация фильтра и возможность автоматизации его работы, что позволяет резко сократить затраты на обслуживание, быстро настраивать фильтр на оптимальный технологический режим;  -  низкая металлоемкость, отнесенная к единице производительности по суспензии и к 1 м.кв. фильтрующей поверхности. 


Слайд 60

Сергей Чекрыжов 61 Расчёты http://www.gaps.tstu.ru/win-1251/lab/sreda/togaps/6/TO_Ip/4_1.html


×

HTML:





Ссылка: