1.3 Методика расчета

1.3.1 Фильтры периодического действия (фильтр-прессы)

Цикл фильтрования состоит из следующих операций: подготовки фильтрата, фильтрование, промывка осадка, выгрузка осадка.

Производительность фильтра зависит главным образом от толщины осадка и возрастает при ее уменьшении. В связи с этим необходимо чаще удалять осадок, чтобы его толщина не возрастала. Однако, частое удаление осадка связано с частым повторением циклов работы и ростом вспомогательного времени, поэтому следует установить оптимальную производительность цикла фильтрования, когда обеспечивается максимальная производительность. Последнюю можно найти если найти максимум выражающей ее функции.

Не приводя детального вывода, выражение для максимальной производительности для поверхности фильтра в 1 м можно представить в следующем виде:

, (1.7)

где

, (1.8)

, (1.9)

, (1.10)

В этих выражениях - вспомогательное время; - динамическая вязкость промывной воды; -давление при промывке; -число одновременно промываемых слоев осадка; и -начальная и конечная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости; К-константа промывки.

Минимальная продолжительность цикла работы фильтра:

, (1.11)

при этом время фильтрации , (1.12)

время промывки , (1.13)

Полная максимальная производительность фильтра:

, (1.14)

Здесь площадь фильтрования:

, (1.15)

При этом объем фильтра: , (1.16)

и толщина осадка: , (1.17)

В этих формулах не учтена стоимость операций. Для определения оптимального режима работы фильтра находят минимум функции, выражающей зависимость затрат на работу фильтра от стоимости отдельных опёраций.

Затраты на работу установки, включающей фильтров,

, (1.18)

где - общий объем фильтрата, подлежащего удалению из суспензии; Т-затраты на время одного цикла работы фильтра; -объем фильтрата с 1 м площади фильтрования за цикл: - площадь поверхности фильтрата

Затраты на проведение одного цикла работы фильтра:

, (1.19)

где - затраты на проведение рабочих операций фильтрации и промывки, причем производственные затраты на фильтрацию, затраты на амортизацию фильтр-прессов ( стоимость фильтр-пресса, время его амортизации, z число рабочих суток в году, n1 число рабочих часов в сутках); B=b+d - затраты на проведение вспомогательных операций (d затраты на разгрузку, сборку и разборку фильтр-пресса).

После подстановки выражения (1.19) в уравнение (1.18) его диференцируют и приравнивают производную к нулю. Тогда получают:

, (1.20)

откуда вспомогательное время , (1.21)

Оптимальная толщина слоя, а следовательно и оптимальная толщина плиты

, (1.22)

Оптимальная продолжительность цикла работы фильтра: , (1.23)

При этом время фильтрации , (1.24)

время промывки , (1.25)

Оптимальная производительность фильтра:

, (1.26)

Оптимальное число фильтров для получения фильтрата в количестве :

, (1.27)

Минимальные затраты на работу одного фильтр-пресса за цикл:

, (1.28)

Минимальные затраты на работу нескольких фильтров:

, (1.29)

Затраты при максимальной производительности фильтра:

, (1.30)

Минимальное число фильтр-прессов:

, (1.31)

Если , то :

, (1.32)

Учитывая, что стоимость фильтрации и промывки для автоматического фильтр-пресса ПФАКМ равна стоимости вспомогательных операций, указанный фильтр следует рассчитывать по формулам для максимальной производительности, минимальных толщин осадка и объема фильтрата за минимальный цикл фильтрования (2.7  2.9). Необходимо также учитывать, это максимально возможная толщина осадка не должна превышать 35 мм, а вспомогательное время составляет 1-2 мин.

Литература к разделу

Фильтры для разделения суспензий

1. Брок Т.Д. Мембранная фильтрация: Пер. с англ. М.:Мир, 1987. 462с.

2. БрыкМ.Т., Цапюк Е.А. Удьтрафильграция. Киев:Наук. думка, 1988. 287с.

3. Бурова Н. И., Телетников В.В. Патронные фильтры: Особенности устройства и области применения. М.: ЦИВТИхимнефтемаш, 1988.33с.

4. Гуааев В. А. Состояние и перспективы повышения надежности электрофильтров. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 24с.

5. Едьшин А. И. Тенденция развития фильтрования и фильтровального оборудования. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1992. 44с.

6. Ельшин А.И. Фильтровальное оборудование в США. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 5бс.

7. Мужиков В. А. Фильтрование. М.: Химия, 1980. 398с.

8. Криворот А. С. Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. М.: Машиностроение, 1976. 376с.

9. Лазовский Ф.А. Процессы и аппараты магнито-фильтрационной очистки жидкостей и газов. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 88с.

10. Леонтьева А.И. Машины и аппараты химических производств. Учеб. пособие. Тамбов: ТГТУ, 1991. 4.1. 104с.

11. Лунев В.Д. .Емельянов Ю.А. Фильтрование в химической промышленности. Л.:Химия, 1982. 71с.

12. Разделение суспензий в химической промышленности/ Т.А. Малиновская , И.А. Каринский , О.С. Керсанов, В.В. Рейнфорт. М.: Химия, 1983. 264с.

13. Малиновская Т.А. Разделение суспензий в химической промышленности. М.: Химия, 1971. 113с.

14. Машины и аппараты химических производств/Под ред. И. И. Чернобыльского. М.:Машиностроение, 1975. 456с.

15. Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры. М. :Химия, 1985. 496c.

16. Плановский А. Н., Николаев П.П. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. М. :Химия, 1987. 496с.

17. РТМ Ј6-01-05-64. Методика расчета барабанных вакуумных фильтров с наружной поверхностью.

18. РТМ Ј6-01-10-65. Методика определения параметров процесса фильтрации с образованием осадка.

19. РТМ Ј6-01-17-67. Методика выбора фильтровальной ткани.

20. РТМ 26-01-26-68. Методика расчета дисковых фильтров.

21. РТМ Ј6-01-31-69. Методика расчета листовых фильтров под давлением.

22. РТМ 26-01-35-70. Методика технологического расчета патронных фильтров.

23. РТМ Ј6-01-47-71. Методика технологического расчета барабанных вакуумфильтров с намывным сдоем.

24. Сандудяк А.В. Магнитно-фидьтрационная очистка жидкостей и газов. М.: Химия, 1988. 131с.

25. Туровский И.О. Обезвоживание осадков сточных вод с применением фильтрпрессов. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1989. 53с.

26. Федоткин И.М. .Воробьев Е.И., Вьюн В.И. Гидродинамическая теория фильтрования суспензий. Киев: Вищ. шк., 1986. 166с.

27. Чекадов Л.В. Конструктивные особенности и промышленное внедрение электрофильтров с импульсивным питанием. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1991. 28с.

28. Янковский С.С. Промышленное применение волокнистых и сетчатых фильтров. М.:ЦИНТИхимнефтемаш, 1984. 32с.