Механізований камерний фільтр-прес

Механізований камерний фільтр-прес (рис. 7.5) періодичної дії призначений для фільтрування труднофільтруючих суспензій з високоефективною промивкою. Він складається з набору горизонтальних плит 6, верхня 1 з яких закріплена нерухомо, а інші, включаючи натискну 2, можуть переміщатися вгору і вниз по спеціальних направляючих за допомогою механізму затиску 3. Фільтрувальна тканина 7 безперервною стрічкою проходить між плитами 6, огинаючи ролики 8.

Цикл роботи камерного фільтру-пресу аналогічний рамному фільтру-пресу, проте збірка, розбирання і розвантаження осаду виконуються спеціальними механічними пристроями. В процесі руху забруднена тканина очищається спеціальними ножами або щітками і промивається в спеціальних пристроях камери регенерації 4. Осад при русі тканини перегинається разом з нею через ролики і під дією власної ваги або ножів, притиснутих до тканини пружинами, віддаляється з тканини і падає або в бункер 5, або на транспортер (на схемі не показаний).

Механізовані фільтри-преси мають ряд переваг перед рамними:

· повна механізація і автоматизація процесу;

· мінімальні витрати часу на допоміжні операції;

· високоякісна промивка осаду завдяки його горизонтальному розташуванню;

· здійснення процесу при оптимальній товщині шару і тиску; низький вологовміст осаду в результаті віджимання за допомогою діафрагми при тиску до 1,0 МПа;

· можливість механічного видалення осаду практично з будь-якими адгезійними властивостями;

· вища продуктивність.

 

Фільтруючі матеріали

Вибір фільтрувальних перегородок робить у ряді випадків визначальний вплив на якість фільтрування. Тому до фільтрувальних перегородок пред'являються наступні вимоги:

· висока затримуюча здатність;

· мінімальний гідравлічний опір;

· мінімальна адгезія до фільтрованого матеріалу (при фільтруванні з утворенням осаду) і, навпаки, високі адсорбційні властивості (при фільтруванні малоконцентрованих суспензій із закупоренням пор);

· достатньо висока міцність;

· хімічна стійкість до дії оброблюваних середовищ (фільтрат, рідини для промивки і регенеруючі рідини);

· хороша термостійкість (не міняти фільтраційні властивості в температурних межах експлуатації);

· збереження постійності властивостей фільтрацій протягом довгого часу.

 

Рис. 7.5. Схема механізованого камерного фільтру-пресу:

1 — нерухома плита; 2 — натискна плита; 3 — механізм затиску; 4 — камера регенерації; 5 — бункер; 6 — плита; 7 — фільтрувальна тканина; 8 — ролик

 

В даний час виготовляють фільтрувальні перегородки з бавовняних, шерстяних, синтетичних, скляних, керамічних, металокерамічних і інших матеріалів.

Для підвищення якості процесу фільтрування на фільтруючу перегородку заздалегідь у ряді випадків наносять фільтрувальні допоміжні речовини, створюючі на ній щільний шар з дрібнішими порами. Як такі речовини застосовують: діатоміт, перліт, азбест і азбестові композиції, целюлозу, деревну муку, тирсу, синтетичні матеріали (полістирол, полівінілхлорид, крекозіт) і т.д. Крім того, застосовують речовини, що володіють адсорбційною здатністю: активоване вугілля, вибілюючу глину, силікагель, цеаліти і ін.

 

 

Лекція 8

 

ПЕРЕМІШУВАННЯ В РІДКИХ СЕРЕДОВИЩАХ

 

8.1 Способи перемішування

 

Перемішування є процесом багатократного переміщення макрооб'ємів рідини один щодо одного завдяки введенню зовнішньої енергії в робоче середовище.

Перемішування здійснюється в цілях:

• забезпечення рівномірного розподілу твердих частинок в рідині;

• дроблення до заданої крупної (дисперсності) і розподілу в рідині газу або іншій рідині;

• інтенсифікації теплових і масообмінних процесів.

Таким чином, як правило, температура і концентрація в перемішуваному об'ємі постійні у всіх його точках.

Найпоширенішими способами перемішування є:

• механічне (рис. 8.1) (за допомогою мішалок 1 з лопатями різних конструкцій);

• пневматичне (барботажне) (рис. 8.2) (за допомогою газу, що пропускається через перемішуване середовище, за допомогою барботера 1 або іншого розподільного пристрою);

• циркуляційне (рис. 8.3) (шляхом багатократного перекачування перемішуваних середовищ з початкової ємності 2 насосом 1 по замкнутому контуру (труба) 4 і поверненням його в ємність за допомогою розбризкувача 3 або ежектора 5).

Основними якісними характеристиками процесу перемішування є його ефективність і інтенсивність.

Ефективність перемішуючого пристрою характеризує якість процесу перемішування і виражається різними параметрами залежно від мети проведення цього процесу. При проведенні перемішування для отримання суспензій і емульсій ефективність перемішування може характеризуватися рівномірністю розподілу фаз в одержаній гетерогенній системі. В цьому випадку з різних точок об'єму приготованої суміші відбираються проби, проводиться їх аналіз на концентрацію дисперсної фази і її розміри з подальшим порівнянням одержаних результатів. Ефективним перемішуючим пристроєм є те, у якого аналізовані параметри мають найбільший збіг.

При інтенсифікації теплових і масообмінних процесів ефективність перемішування може характеризуватися відношенням коефіцієнтів тепло- і масопередачі при перемішуванні і без перемішування.

Інтенсивність перемішування

Інтенсивність перемішування визначає швидкість досягнення необхідного результату і характеризується для кожного способу поєднанням певних параметрів. Так, при механічному перемішуванні інтенсивність визначається як відношення енергії, що вводиться в перемішуване середовище, до її об'єму. При пневматичному перемішуванні інтенсивність визначається кількістю газу, що пропускається в одиницю часу через 1 м² вільної поверхні апарату.

 

 

Рис. 8.1. Схема механічного перемішування:

1 — мішалка; 2 — корпус

 

При цьому розрізняють: слабке пневматичне перемішування — 0,4 м³(м²·хв); перемішування середньої інтенсивності — 0,8 м³(м²·хв); інтенсивне перемішування — 1,2 м³(м²·хв).

Циркуляційне перемішування характеризується кратністю циркуляції, визначуваною відношенням об'ємної подачі насоса до об'єму перемішуваного середовища. Фізичне значення даного параметра полягає у визначенні числа оновлень об'єму в апараті в одиницю часу.

При проектуванні установок, що включають стадію механічного перемішування, важливим параметром є потужність, необхідна для якісного здійснення даного процесу.

Механічне перемішування повинне здійснюватися в активному гідродинамічному режимі, причому основна частина енергії витрачається на подолання в’язкого тертя і створення вихрових потоків. Таким чином, вимушений рух рідини при перемішуванні може бути записане критерійним рівнянням

(8.1)

Проте при описі процесу перемішування частіше використовують модифіковані критерії Ейлера і Рейнольдса, в яких трудновизначувана лінійна швидкість рідини замінена величиною, пропорційною окружній швидкості рідини біля кінця лопаті мішалки (див. рис. 8.1):

(8.2)

 

а як характерний лінійний розмір використовується діаметр самого перемішуючого пристрою d_м:

 

(8.3)

 

Розглядаючи роботу механічного перемішуючого пристрою по аналогії з насосом, що переміщає рідину, споживану їм потужність можна визначити як

 

Рис. 8.2. Схема пневматичного перемішування:

/ — барботер; 2 — корпус

(8.4)

 

 

де — витрата перемішуваної рідини;

— тиск, створюваний мішалкою

 

Рис. 8.3. Схеми циркуляційного перемішування:

1 — насос; 2 — місткість; 3 — розбризкувач; 4 — труба; 5 — ежектор

Кількість перемішуваної рідини можна представити як об'єм рідини в циліндровому апараті (див. рис. 8.1), помножений на кратність циркуляції, характеризуючу інтенсивність дії мішалки на оброблюване середовище:

 

 

(8.5)

де — діаметр апарату з мішалкою;

Н = — висота заповнення апарату;

— постійні, що зв'язують характерні розміри апарату і діаметру встановленої в ньому мішалки;

— кратність циркуляції;

— коефіцієнт пропорційності.

Використовуючи залежність (8.4) і (8.5), одержимо

 

(8.6)

 

Підставивши значення ∆р в модифікований критерій Ейлера, маємо

 

(8.7)

Без урахування постійних величин модифікований критерій Ейлера можна записати як

(8.8)

званий також критерієм потужності К_N, який може також визначатися по рівнянню

(8.9)

 

де а — показник ступеня

Значення модифікованого критерію Рейнольдса характеризують режими руху рідини при перемішуванні: ламінарний, перехідний і турбулентний. Проте конкретні значення чисел , що визначають їх межі, залежать від типу мішалки, наявності перегородок, конструкції апарату і т.д.