Определение постоянных в уравнениях фильтрования

К постоянным параметрам в приведенных уравнениях фильтрования относятся: , и .

Рассмотрим один из способов их определения на примере уравнения фильтрованияпри постоянной разности давлений :

(2.206)

Преобразуем уравнение к виду

(2.207)

где - удельный объём фильтрата;

-константа фильтрования, характеризующая гидравлическое сопротивление фильтрующей перегородки;

- константа фильтрования, учитывающая режим процесса фильтрования и физические свойства осадка и жидкости.

Уравнение (2.213) представляется в виде

(2.208)

Уравнение (2.214) представляет собой прямолинейную зависимость между величинами и . Эта зависимость может быть использована для графического определения констант и . Для этой цели на оси абсцисс откладываются удельные объёмы фильтрата (рис. 2.46), полученные на основании опытов, а по оси ординат отношения текущего времени от начала опыта к соответствующему удельному объёму фильтрата . По значениям и вычисляют и . Величину определяют непосредственным измерением объемов осадка и фильтрата.

 

Рис. 2.46. К опытному определению констант фильтрования

Центробежное фильтрование

С целью интенсификации фильтрования движущая сила процесса может быть значительно увеличена за счет помещения разделяемой неоднородной системы в поле центробежных сил.Фильтрование под действием центробежной силы проводится на фильтрующих центрифугах и называется центробежнымфильтрованием. Барабаны центрифуг с перфорированной стенкой выкладываются изнутри мягким материалом, который выполняет роль фильтровальной перегородки. Под действием центробежной силы в массе фильтруемой суспензии развивается давление, обеспечивающее фильтрование суспензии. В результате происходит отложение осадка на внутренней поверхности барабана и удаление осветленной жидкости через фильтрующую перегородку и отверстия в барабане.

Центробежное фильтрование включает в себя три периода (рис. 2.47): образование осадка, уплотнение осадка и механическую сушку осадка или отжима.

Рис. 2.47. Изменение скорости фильтрования на фильтрующих центрифугах:
1 – образование осадка; 2 – уплотнение осадка; 3 – отжим

 

В первом периоде происходитнаиболее интенсивное удаление жидкости. Для первого периода применимы установленные выше закономерности кинетики фильтрования. Давление фильтрования определяется центробежной силой элементарного объема массой , которое изменяется с радиусом барабана:

(2.209)

Давление на фильтрующую перегородку, развиваемое всей массой суспензии в барабане, определяется интегрированием уравнения в пределах (рис. 2.48):

(2.210)

Зная давление, развиваемое центробежной силой, на фильтрующую перегородку, из уравнения фильтрования для постоянной разности давлений при замене на можно получить зависимость для расчета времени фильтрования:

(2.211)

т.е. .

Рис. 2.48. К расчету центробежного давления фильтрования

Для второго и третьего периодов центрифугирования не найдено аналитических зависимостей, с помощью которых можно получить удовлетворительные результаты. Обычно в связи с их невысокой точностью длительность процесса фильтрования определяют опытным путем.

Перемешивание в жидкой фазе

Перемешивание в жидких средах применяется в химической промышленности для приготовления суспензий, эмульсий и получения гомогенных систем (растворов), а также для интенсификации химических, тепловых и диффузионных процессов. В последнем случае перемешивание осуществляют непосредственно в предназначенных для проведения этих процессов аппаратах, снабженных перемешивающими устройствами.

Перемешивание в жидкой среде осуществляется тремя основными способами: механическим, пневматическим и циркуляционным.

Для экономичного проведения процесса перемешивания желательно, чтобы требуемый эффект перемешивания достигался за наиболее короткое время. При оценке расхода энергии перемешивающим устройством следует учитывать общий расход энергии за время, необходимое для обеспечения заданного результата перемешивания.