Физический смысл фильтрования - Процесс фильтрования
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.
Скорость процесса описывается уравнением движения Эйлера, которое для одномерного ламинарного потока принимает форму закона Дарси:
, (1)
Где Ro6, R - гидравлическое сопротивления, представляющее общее и отнесенное к единице вязкости суспензии сопротивление движению фильтруемой жидкости через слой осадка и фильтровальной перегородкой (ФП).
Для преодоления гидравлич. сопротивления необходимо создание перепада давления (вакуума под ФП или избыточного давления над ней).
При фильтровании сопротивление R непрерывно возрастает. Зависимость его от удельного объема фильтрата описывается след. уравнением фильтрования:
(2)
Где К и n - константы.
Для фиксированных значений n различают 5 видов фильтрования:
- - с образованием осадка (n = 0); - с закупориванием пор образующегося осадка (0,5); - промежуточное (1,0); - с постепенным закупориванием пор ФП (1,5), - с полным закупориванием пор ФП (2,0).
Для часто применяемого режима фильтрования при = const и R ~ 0 уравнение (2) после преобразований принимает вид
(3)
Наиболее распространенным в химической технологии видом разделения суспензий является фильтрование с образованием осадка, описываемое следующим уравнением:
Или
, (4)
Где - удельное объемное сопротивление осадка (сопротивление единицы объема осадка высотой 1м., отложенного на ФП площадью 1м2) и толщина его слоя (в м.);
- соотношение объемов осадка и фильтрата;
A = 2 (при =const) и А = 1 (при v= const).
Параметр - функция пористости, диаметра (d)и уд. поверхности (Sч) твердых частиц, их концентрации (с) в суспензии и :
,
Где s и s'- константы. Иногда вместо используют другой параметр - массовое уд. сопротивление осадка:
,
Где q = m/V.
Уравнение (4) при R0 = 0 является частным случаем уравнения (3). Последнее в форме V'= с достаточной для технических расчетов точностью описывает кинетику фильтрования и позволяет в определенных пределах экстраполировать экспериментальные данные; показатель степени b от 0,3 до 1,0. При условии, что концентрация твердой фазы в суспензии не изменяется (c1 =const), справедливы также модификации уравнения (3) для толщины слоя и массы осадка:
и,
Где V'0, и - уд. объем фильтрата, толщина слоя и уд. масса осадка (mос/S), полученные за единицу времени.
Фильтрование можно интенсифицировать путем повышения температуры суспензии, давления (ограничения - сжимаемость осадка, конструктивные возможности фильтра, прочность ФП), уменьшения толщины слоя осадка (ограничение - условия его съема), рационального подбора ФП и способа ее регенерации, а также снижением уд. сопротивления осадка. Последнее наиболее эффективно, так как обратно пропорционально квадрату диаметра твердой частицы и достигается применением коагулянтов и флокулянтов и рациональным приготовлением суспензии. Продолжительность фильтрования находят из уравнения:
(5)
Или из уравнения (3) и его аналогов:
(6)
Похожие статьи
-
Основные уравнения, движущая сила процесса - Процесс фильтрования
Фильтрование протекает в ламинарной области, что означает небольшой размер пор в слое осадка и фильтровальной перегородке, а также малую скорость...
-
Процесс фильтрования - Процесс фильтрования
Процесс фильтрования основан на задержании твердых взвешенных частиц фильтрующими перегородками, способными пропускать только жидкость и задерживать...
-
Фильтрующая аппаратура - Процесс фильтрования
По технологическому признаку фильтрующую аппаратуру подразделяют на газовые фильтры (предназначенные для очистки газов), жидкостные фильтры...
-
Области применения процесса фильтрования - Процесс фильтрования
Фильтрация находит самое широкое применение в производстве полимеров и эластомеров, пищевых продуктов, минеральных удобрений, органических веществ,...
-
Заключение - Процесс фильтрования
Области применения процессов фильтрации в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны. Для осуществления этого процесса необходимо...
-
Введение - Процесс фильтрования
В тех случаях, когда при разделении суспензий недопустимы потери жидкости с осадком или взвешенные твердые частицы весьма плохо оседают, или же...
-
Осаждение, Фильтрование - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
Осаждение -- это образование твердого осадка в растворе в ходе химической реакции, например, добавлением соответствующих реагентов. По окончании реакции,...
-
Изохорный процесс - Основные положения молекулярно-кинетической теории, ее опытные обоснования
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называют изохорным (от греч. "хорема" - вместимость). Из уравнения состояния...
-
Изобарный процесс - Основные положения молекулярно-кинетической теории, ее опытные обоснования
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называют изобарным (от греч. "барос" - вес, тяжесть). Согласно уравнению...
-
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР - Процесс катализа
Все каталитические реакции - самопроизвольный процесс, т. е. протекают в направлении убыли энергии Гиббса - убыли энергии системы. Давно уже было...
-
ПРОХОЖДЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР - Процесс катализа
Закон Аррениуса - экспериментально установленный факт. Он утверждает, что скорость реакции возрастает с увеличением температуры для преобладающего...
-
РОЛЬ КАТАЛИЗА В ЭКОЛОГИИ - Процесс катализа
Огромную роль призван сыграть катализ в решении актуальнейшей проблемы - охраны окружающей среды. По словам Кусто, земной шар напоминает "одиноко...
-
КАТАЛИЗ В БИОХИМИИ - Процесс катализа
Ферментативный катализ неразрывно связан с жизнедеятельностью организмов растительного и животного мира. Многие жизненно важные химические реакции,...
-
Введение - Физические и химические свойства кремния
Кремний - широко распространенный элемент в природе. В земной коре его 27.6%. атомный вес кремния 28.06. температура плавления 1415°C, температура...
-
Для неметаллов характерно существование газообразных соединений с водородом. У азота таким соединением является аммиак NH3, который состоит из атома...
-
Физические свойства воды. В современной шкале измерений вода принята за эталон по очень многим показателям. Температурой таяния льда является 0 градусов...
-
Физические свойства Таллия - Третья группа периодической системы
. Таллий мягкий металл, на воздухе легко окисляется и быстро тускнеет. Таллий при давлении 0,1 Мн/м2 (1 кгс/см2) и температуре ниже 233 °С имеет...
-
Технологический процесс изготовле-ния бумаги (картона) включает следующие основные операции: Аккумулирование бумажной массы; разбавление ее водой до...
-
Термодинамика - наука о взаимопревращениях различных форм энергии и законах этих превращений. Термодинамика базируется только на экспериментально...
-
Энтропия. Самопроизвольный процесс - Химическая термодинамика и ее процессы
Самопроизвольный процесс - процесс, который может протекать без затраты работы извне, причем в результате может быть получена работа в количестве,...
-
Термоконтактные процессы пиролиза - Пиролиз углеводородного сырья
Разработка процессов пиролиза, основанных на передаче тепла пиролизуемому сырью при его контакте с нагретыми теплоносителями, относилась к 50-60-м годам...
-
Как известно, человечество в своем стремительном развитии старается все более расширить сферы своей деятельности, сталкиваясь при этом с множеством новых...
-
Подобно предыдущему обозначим. Тогда аналогичные рассуждения приводят к соотношению . (1.10) Проделывая те же преобразования, что и при выводе уравнения...
-
Известно, что проблема замены старого парка машин новыми, устаревших орудий -- современными -- одна из основных проблем индустрии. Оборудование со...
-
Модель в общем смысле (обобщенная модель) есть создаваемый с целью получения и (или) хранения информации специфический объект (в форме мысленного образа,...
-
Процессы, основанные на микробиологической ферментации, разработаны и для получения ряда других органических кислот. Среди них -- глюконовая кислота и ее...
-
Гомоскедастичностью называется выполняемость предпосылки о постоянстве дисперсии отклонений. Гетероскедастичностью называется невыполняемость этой самой...
-
Предметом статьи является обоснование необходимости использования математических методов в процессе внутреннего мониторинга операций организациями с...
-
Технологическое оформление процесса получения винилхлорида сбалансированным по хлору методом Первой стадией этого комбинированного процесса является...
-
Теоретические основы процесса Реакторы смешения - это емкостные аппараты с мешалкой или циркуляционным насосом. Человечество давно пользуется...
-
Макрокинетика процесса - Каталитический риформинг
Характерной особенностью всех модификаций риформинга является то, что одна из его основных стадий - ароматизация - эндотермична, а другая - гидрокрекинг...
-
Физические свойства - Свойства аминокислот
Аминокислоты -- бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Многие из них обладают сладким вкусом. Химические свойства: Все...
-
В последнее десятилетие в нашей стране очень сильно возросло потребление парфюмерно-косметических товаров. На российском рынке постоянно появляются новые...
-
ВИДНЫЕ ДЕЯТЕЛИ ХИМИИ О КАТАЛИЗЕ - Процесс катализа
И. Берцелиус (1837): "Известные вещества оказывают при соприкосновении с другими веществами такое влияние на последние, что возникает химическое...
-
НЕМНОГО О ПРОМЫШЛЕННОМ КАТАЛИЗЕ - Процесс катализа
На всю жизнь запомнилась мне проводившаяся по Энглеру разгонка полученного конденсата, в котором уже в начале опыта бензиновая фракция составляла 67%. Мы...
-
Физико-химические свойства кремния - Физические и химические свойства кремния
Кремний - это мелкий бурый порошок или серые, твердые, но довольно хрупкие кристаллы (пл. 2,4). В кристаллическом состоянии кремний хорошо проводит...
-
КАТАЛИЗ - процесс, заключающийся в изменении скорости химических реакций в присутствии веществ, называемых катализаторами. Катализаторы - вещества,...
-
Кремний - камень, дающий огонь - Физические и химические свойства кремния
Третьим элементом, наиболее распространенным в природе, является кремний. Название этого элемента произошло от латинского "ляпис креманс", что значит -...
-
Физические свойства., Химические свойства. - Третья группа периодической системы
Алюминий в свободном виде -- серебристо-белый металл, обладающий высокой тепло - и электропроводностью. Алюминий имеет невысокую плотность -- примерно...
-
Построение графиков равновесной и рабочей линии процесса - Абсорбция аммиака
В состоянии равновесия в каждом конкретном случае существует строго определенная зависимость между концентрациями распределяемого вещества, которая при...
Физический смысл фильтрования - Процесс фильтрования