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




Физический смысл фильтрования - Процесс фильтрования

Предыдущая | Следующая