Уравнение фильтрования при постоянной скорости процесса

Для получения уравнения процесса для данного случая производную уравнения (31) dV / d t заменяем равным отношением конечных величин V / t и

 

принимаем во внимание, что скорость  фильтрования

w = V S ×t

 

постоянная.

При этом умножив и разделив первое слагаемое правой части этого уравнения на t, получим уравнение фильтрования при постоянной скорости процесса, ре- шая его относительно DР получим:

 

2

DP = m × r0 × x0 × w  ×t

+ m  × R ф.п. × w  .                (33)

 

Уравнение (33) показывает, что при w = const разность давлений возрас- тает по мере увеличения продолжительности фильтрования. Такое фильтрова- ние называется стационарным.

 

Интенсификация работы фильтров

Интенсификацию работы фильтров можно обеспечить с помощью трех групп способов: конструкционных, технологических и физико-химических.

К первой группе относятся автоматизация процессов фильтрования, ре- версивное (при малой толщине осадка), динамическое (при непрерывном смы- вании осадка), неодномерное (при образовании осадка на цилиндрической по- верхности с малым радиусом кривизны) и вибрационное фильтрование.

Способы второй группы заключаются в выборе оптимальных значений толщины осадка, разности давлений, концентрации суспензии. При этом важно провести предварительную классификацию твердых частиц суспензии на тон- ко- и грубодисперсные.

Сущность способов третьей группы сводится к таким физико- химическим воздействиям на суспензию, которые обуславливают значительное уменьшение удельного сопротивления осадка. Эти воздействия могут произво- дится во время или после получения суспензии.

В первом случае в результате выбора надлежащих условий образования суспензии (температура, концентрация и т.д.) можно увеличить размер твердых частиц, получить кристаллические частицы вместо аморфных, предотвратить образование смолистых и коллоидных примесей; при этом удельное сопротив- ление осадка для отдельных суспензий может быть уменьшено в десятки раз.

Во втором случае после прибавления к суспензии агрегирующих или вспомогательных веществ удельное сопротивление осадка также заметно уменьшается. Фильтровальное вспомогательное вещество, добавляемое в ис- ходную суспензию, состоит из относительно крупных несжимаемых частиц. Такие вещества используются, например, при разделении суспензий, содержа- щих тонкодисперсные твердые или легкосжимаемые частицы.

 

Конструкции фильтров

Самостоятельно изучить следующие конструкции фильтров:

1. рамный фильтр пресс;

2. нутч фильтр;

3. барабанный фильтр;

4. ленточный фильтр.

 

Перемешивание

Процессы перемешивания жидкостных, газовых и других одно- и много- фазных сред весьма широко применяются в химической и родственных техно- логиях. Перемешивание состоит в многократном относительном перемещении частиц среды и макрообъёмов относительно друг друга под действием импуль- са (количества движения), передаваемого ей побудителем – струёй жидкости или газа, мешалкой, насосом и т.д.

Существуют три основные цели использования процесса перемешивания:

1) получение однородных гомогенных и гетерогенных систем (растворов, сус- пензий, эмульсий, твёрдых и других смесей) с одинаковыми составами в раз- ных точках рабочей зоны аппарата;

2) интенсификация тепло- и массообменных процессов в гомо- и гетерогенных системах;

3) интенсификация химических превращений.

Способы перемешивания

Существует несколько способов перемешивания жидких сред:

1. Механическое перемешивание с использованием мешалок различного типа.

2. Циркуляционное перемешивание.

а) перемешивание струёй жидкости, вытекающей из сопла; б) перемешивание жидкости струёй газа;

в) пульсационное перемешивание.

3. Перемешивание на основе звуковых и ультразвуковых колебаний.

4. Перемешивание за счет подвода энергии вибрации.

5. Перемешивание с помощью магнитного поля.

6. Перемешивание в статических смесителях за счет установки различных вин- товых элементов в трубопроводе.

7. Электрогидравлическое перемешивание.

Рассмотрим более подробно только первый способ, так как он наиболее часто встречается в химической технологии.

 

Эффективность и интенсивность перемешивания

Для сравнительной оценки различных перемешивающих устройств обычно используют две их наиболее важных характеристики:

1. Эффективность перемешивающего устройства, Э;

2. Интенсивность его действия, I.

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса и может быть выражена по-разному, в зависимости от це- ли перемешивания. Но в любом случае она зависит от величины энергии, вво- димой в перемешиваемую жидкость:

 

Э = V N ×t

 

,                                                         (34)

 

где V – объем перемешиваемой жидкости, м 3;

N – потребляемая мощность, Вт;

t – время процесса, сек.

 

Интенсивность перемешивания определяется временем достижения тех- нологического результата или числом оборотов мешалки в единицу времени n при фиксированной продолжительности процесса (для механических мешалок):

 

I = V n ×t

 

.                                                           (35)