Устройство фильтров

Классификация:

• периодического и непрерывного действия;

• под вакуумом и под давлением;

• с противоположным (180⁰), совпадающим (0⁰) и перпендикулярным (90⁰) направлением силы тяжести и давления фильтрата.

Расчет фильтров

1. Периодически действующие.

Определяют производительность фильтра с заданной или выбранной поверхностью фильтрования и устанавливают число фильтров, обеспечивающих работу установки.

Пусть отсутствует продувка и промывка осадка, ∆р=const.

1. Определяют по уравнению продолжительность основных операций:

(59)

2. По уравнению, выбрав S

(60)

определяют V за 1 цикл;

3. Общее число циклов в сутки:

(61)

4. Число циклов работы одного фильтра в сутки:

(62)

5. Определяют необходимое число фильтров

(63)

Центрифугирование

Это разделение неоднородных систем в поле центробежных сил с использованием сплошных или проницаемых для жидкости перегородок.

Аппараты – центрифуги. Суспензия разделяется на осадок и фугат.

В отстойных центрифугах центробежные силы заменяют силу тяжести, в фильтрующих – разделение происходит на перфорированных перегородках, разность давлений заменяется действием центробежных сил.

Разделение эмульсий на центрифуге называется сепарацией, аппарат – сепаратором.

Расчет центрифуг сложен, наиболее достоверные результаты получают в результате опытов. Однако выработаны методики определения оптимальной работы центрифуг.

Фактор разделения

Сравним ускорения в гравитационном поле и поле центробежных сил, т.к. силы, действующие на тело постоянной массы будут им пропорциональны.

Отношение центробежного ускорения к ускорению свободного падения называют фактором разделения:

(64)

Центробежная сила определяется:

(65)

w – окружная скорость вращения, м/с;

r – радиус вращения, м.

w – угловая скорость, рад/с;

n – частота вращения, об/мин.

Для тела весом 1 н (G=1 н) фактор разделения равен:

(66)

Таким образом, для повышения эффективности разделения более выгодно увеличивать число оборотов ротора, а не радиус.

Процессы в центрифугах

Отстойные центрифуги.

Процесс существенно отличается от осаждения в отстойниках из-за увеличивающейся поверхности осаждения по мере удаления от оси и периферии центрифуги.

Разделяющая способность оценивается по индексу производительности ∑.

(66)

В ламинарном режиме:

(67)

F – поверхность осаждения;

r₀ – радиус свободной поверхности жидкости.

В переходном режиме:

(68)

В турбулентном режиме:

(69)

Производительность центрифуг меньше, чем расчетная (скорость жидкости < скорости ротора, наличие вихрей, взмучивающих частицы и пр.).

Разница учитывается коэффициентом эффективности:

(70)

- определяется опытным путем.

Фильтрующие центрифуги также характеризуются индексом производительности и коэффициентом эффективности.

Устройство центрифуг

Классификация:

• нормальные (К_р<3500);

• сверхцентрифуги (К_р>3500, тонкие суспензии, эмульсии).

Нормальные – отстойные и фильтрующие.

Сверхцентрифуги – трубчатые (для тонкодисперсных суспензий) и жидкостные сепараторы.

По расположению оси вращения центрифуги делятся на вертикальные, наклонные и горизонтальные. В зависимости от выгрузки осадка – на периодические и непрерывные.

V-29 – подвесная;

V-33 – центрифуга с инерционной выгрузкой осадка;

V-34 – жидкостный сепаратор.