Осадження в електричному полі

Електрофільтри – призначені для очищення газу від домішок (найчастіше пилу). Схема трубчастого електрофільтра зображена на рисунку 6.8.

Рисунок 6.8 – Схема будови електрофільтра

Газ, який потрібно очистити, подається в нижню камеру фільтра через газохід 1, проходить через труби 2 знизу вгору і виходить через газохід 3. Негативно заряджені електроди, на яких відбувається коронний розряд, 4 підвішені на спільній рамі 5. Рама спирається на ізолятори 6. К проволокам підводиться постійний струм високої напруги (до 90000 В). Частинки пилу електризуються і осідають на поверхні труб (осаджувальні електроди). Електроди струшуються за допомогою ударних пристроїв; пил з електродів падає в конічне днище фільтра. Таким чином в електрофільтрі одночасно відбувається іонізація газу поблизу коронуючого електрода і переміщення заряджених частинок пилу або туману до осаджувального електрода.

Розділення неоднорідних систем шляхом фільтрування

Фільтруванням називають процес розділення неоднорідних систем з твердою дисперсною фазою, який базується на затриманні твердих частинок пористими перегородками, які пропускають дисперсійну фазу.

За характером дисперсійної фази розрізняють фільтрування рідин і фільтрування газів. В харчових виробництвах фільтрування широко застосовується у виробництві цукру, пива, соків, лікеро-горілчаному виробництві тощо. Очищення газів від суспендованих (завислих) твердих частинок за допомогою фільтрів застосовується на хлібопекарських і борошномельних виробництвах.

Основні типи фільтраційних процесів – фільтрування з утворенням осаду і закупорювочне фільтрування (для дуже в’язких суспензій з дуже дрібним осадом).

За характером дії фільтри поділяються на періодичні і безперервні. В залежності від конструкції фільтри можуть працювати або за рахунок тиску, який створюється насосами чи столом рідини, або за рахунок вакууму, що створюється вакуум-насосами. Рухомою силою процесу фільтрування є різниця тиску над фільтруючою перегородкою і під нею або величина відцентрової сили, яка створює тиск рідини на фільтруючу перегородку.

Фільтрування в гравітаційному полі

Пісковий фільтр – (рисунок 7.1) використовують для фільтрування води та інших рідин, якщо в них міститься небагато осаду.

В циліндричному корпусі 1 піскового фільтру між металевими сітками 2 і 3 знаходиться два шари піску, які розділені фільтруючою тканиною 4. Тканину розміщують також на верхній і нижній сітках. Фільтрування виконують під тиском близько 0,05 Мпа. Коли пісок забруднюється, його промивають водою, що подається знизу вгору.

Патронні фільтри – (рисунок 7.2) застосовують у виробництві безалкогольних напоїв для звільнення води від суспендованих частинок, очищення цукрових та інших розчинів. Елементи такого фільтра виготовляють у вигляді патрону з пористої кераміки або пресованого діатоміту.

Рисунок 7.1 – Пісковий фільтр

П атрони 2 закріплюють в отворах решітки 3, яка встановлена в корпусі 1. Рідина, що розділяється, під тиском 0,2-0,4 Мпа подається в бокову частину корпуса, фільтрується крізь стінки патронів всередину них, а потім фільтрат виливається в верхню камеру 4 і виводиться. Для фільтрування тонких суспензій можуть використовуватися металокерамічні патрони з розміром пор близько 6 мкм. Регенерують патронні фільтри зазвичай стисненим повітрям.

Рисунок 7.2 – Патронний фільтр

Фільтраційні чани – (рисунок 7.3) призначені для фільтрування грубих суспензій. В циліндричному корпусі 1 знизу є сітка 3 з фільтруючою тканиною. Для роз рихлення осаду використовують мішалку 2. Фільтрат відводять через трубку 4. Осад видаляється через трубу 5 після завершення циклу фільтрації.

Рисунок 7.3 – Схема фільтраційного чану

Для збільшення швидкості фільтрації використовують вакуум в приймальникі фільтрату (рисунок 7.4). Апарат герметизується, при створенні вакууму збільшується різниця тиску по обидві боки перегородки. Такі фільтри називають нутч-фільтрами.

Рисунок 7.4 – Закритий нутч-фільтр

Рамний фільтрпрес – апарат, що працює під надлишковим тиском, який створюється насосом (0,3-0,4 Мпа). Завдяки тиску швидкість фільтрування збільшується. Апарат має велику поверхню фільтрації. Фільтруюча перегородка – це тканина з синтетичних матеріалів (капрон, лавсан). Рамні фільтрпреси мають порівняно просту будову і надійні в роботі. Такі фільтри часто використовують у виробництві пива. Основні елементи рамного фільтрпресу зображені на рисунку 7.5.

Рисунок 7.5 – Елементи фільтрпресу

Фільтруюча тканина закріплюється між рамою (а) і плитою (б). Рами і плити розміщують за допомогою лап на двох балках станіни 1. Кількість рам в одному фільтрпресі – від 10 до 60. Кожна рама і плита має прилив 3 із наскрізними отворами. Коли рами та плити зібрані та притиснуті одна до одної, ці отвори створюють канал, по якому поступає суспензія, що фільтрується. З цього каналу вона під тиском через отвори 2 поступає всередину рам. Осад затримується тканиною, а фільтрат проходить через неї і стікає борозенками рифленої поверхні плити; потім через отвори 4 в плитах спрямовується в збірний жолоб.

Фільтрування виконують до тих пір, поки рами не заповняться осадом (підвищується тиск при фільтруванні). Потім осад промивають, фільтр розбирають, і осад вивантажують. Недолік фільтру – трудомісткість. розвантаження. Для фільтрування тонких суспензій використовують фільтрування з намивним шаром відфільтрованого матеріалу.

Автоматичний камерний фільтрпрес (ФПАК) – представлений на рисунку 7.6.

Рисунок 7.6 – Автоматичний камерний фільтрпрес

Плити 1 цього фільтру розташовані горизонтально одна під одною. Кожна плита перекрита щілинним ситом 3. Над ним знаходиться фільтруюча тканина 2 у вигляді безкінечної стрічки, яка переміщується системою роликів. Кожна камера має конічне днище 4 з трубою для відведення фільтрату. Між плитами вкладаються резинові шланги 5, в них подається вода під тиском. Шланг роздувається і притискає фільтруючу тканину до плити. Між плитами утворюється фільтрувальна камера, в яку подається під тиском суспензія. Коли фільтрування завершено, тиск всередині шлангів знижується і між плитами створюється зазор. Це дає можливість перемістити фільтрувальну тканину і осад на ній. Коли тканина виходить з фільтра, осад знімається ножами 6 і 7. Потім тканина подається в камеру регенерації 8, де промивається і очищується скребками.

Фільтри такого типу автоматизовані. Фільтрування і промивка виконуються під тиском 0,6 Мпа. Товщина осаду – 5-20 мм. Поверхня фільтрування – 5-30 мм.

Листовий (мішковий) фільтр – (рисунок 7.7) це герметичний корпус прямокутного перерізу, в якому розміщені фільтруючі елементи.

Рисунок 7.7 – Листовий (мішковий) фільтр

Це рама 3, на яку надітий мішок з тканини. Суспензія подається під тиском в корпус апарата по трубі 5. Осад відкладається на поверхні фільтраційного елемента (а), а фільтрат проходить через тканину і по жолобам рифленої поверхні плити 2 поступає в трубу-колектор, кінець якої виведений в приймальний жолоб 1. Фільтрат збирається в приймальникі 6. Осад періодично видаляється з поверхні фільтруючих пластин гідравлічним шляхом. Число фільтруючих елементів може досягати 40 рам.

Тривалість циклу від 7 до 24 годин в залежності від кількості осаду. Допоміжні операції займають від 15 до 30% тривалості циклу. Переваги фільтру – компактність і простота конструкції; недоліки – ручна праця під час зміни фільтруючих мішків.

Апарати з жорсткою фільтруючою перегородкою використовуються для фільтрування суспензій, які містять невелику кількість дрібнодисперсної твердої фази. На рисунку 7.8 зображено фільтр з пористою керамічною фільтруючою пластиною 1 та ущільнюючим кільцем 2.

Рисунок 7.8 – Фільтр з жорсткою перегородкою

Такі фільтри застосовують в лікеро-горілчаному та виноробному виробництвах.