Лабораторная работа № 13 определение гранулометрических характеристик зернистых фильтрующих материалов

Цель работы - овладеть методикой определения основных гранулометрических характеристик зернистых фильтрующих материалов на примере кварцевого песка.

Теоретические основы работы.

Гранулометрические характеристики фильтрующей загрузки являются определяющими в работе скорых фильтров. Правильный подбор крупностей зерен и их соотношений обеспечивают требуемый эффект очистки, санитарную надёжность работы фильтра, оптимальные параметры промывки.

Основа для определения гранулометрических характеристик зернистого фильтрующего материала – график грансостава (график ситового анализа), общий вид которого представлен на рисунке. График строится по результатам рассева зернистого материала на ситах по нижеизложенной методике.

По графику можно определить основные гранулометрические характеристики фильтрующего материала:

d₁₀ – 10%-ный диаметр зёрен, т.е. калибр сита, через которое проходит 10% пробы материала;

d₈₀– 80%-ный диаметр зёрен, т.е. калибр сита, через которое проходит 80% пробы;

d_э – эквивалентный диаметр зёрен;

d_н - коэффициент неоднородности зёрен

K_н=d₈₀ /d₁₀.

Параметры d₁₀иd₈₀характеризуют фактически минимальную и максимальную крупность зёрен, так как непосредственно эти величины измерить затруднительно.

Так на примере графика (см. рисунок 7) можно с уверенностью утверждать только то, что максимальный диаметр зёрен не превышает 2,5 мм, так как весь материал прошёл через сито этого калибра. Но может быть весь материал прошёл бы и через сито 2,4 или 2,2 мм. Так же, как и то, что весь материал остался на сите 0,5 мм, не исключает возможности того, что он в полном объёме остался бы и на сите 0,6 или 0,7 мм, если бы такое сито использовалось при рассеве. Поэтому однозначно судить о максимальном и минимальном диаметрах зёрен невозможно и более подходящими являются характеристикиd₁₀ и d₈₀ .

Рис.7. График гранулометрического состава фильтрующего материала

Коэффициент неоднородности зёрен K_н не должен превышать величины 2,2. В противном случае при большем разбросе крупности зёрен трудно организовать процесс промывки. Если параметры промывки назначать по крупным зёрнам, мелкие будут выноситься с промывной водой из фильтра. Если ориентироваться на невынос зёрен, то не будут взвешиваться и отмываться крупные зёрна. Большая неоднородность зёрен загрузки в скорых фильтрах с нисходящим потоком очищаемой воды приводит также к неэффективному использованию задерживающей способности фильтрующей загрузки: загрязнения изымаются только верхним мелкозернистым слоем, а нижний крупнозернистый не используется. В идеале K_н должен быть близким единице.

Эквивалентный диаметр является обобщающей характеристикой, позволяет одним числом охарактеризовать крупность загрузки.

Лучшими фильтрующими загрузками считаются те, у которых график грансостава близок к прямой – не изгибается ни вверх, ни вниз.

По графику гранулометрического состава можно определить калибры сит для получения из пробы фильтрующего материала с требуемыми гранулометрическими характеристиками . Для этого определяются значения P₁₀ иP₈₀, соответствующиеd₁₀иd₈₀, вычисляютсяP_max= 2(P₈₀-P₁₀)/7 +P₈₀;P_min=P₁₀– (P₈₀–P₁₀)/7, а затем по графику определяютсяd_minиd_max. Это и есть крайние калибры сит для фильтрующего материала требуемого состава. Требуемая загрузка – это то, что прошло через ситоd_maxи осталось на ситеd_min.

Определение может быть произведено графически. Показан пример определения сит требуемого калибра для получения загрузки с d₁₀= 0,9 мм. Имеющиеся песок нужно рассеять на ситах калибра 0,67 и 2,30 мм.

Материальные обеспечение работы

1. Набор сит.

2. Весы аналитические.