Файл: Берней И.И. Устройство и работа листоформовочных машин.pdf

та, вес сухого и влажного слоев, толщину слоя на сетке, вес твердых частиц, уносимых с фильтратом.

В опыте количество твердых частиц, уносимых филь­ тратом, увеличивалось при продолжительности филь­ трации до 2 сек, а затем уже не менялось.

Если под воронкой вместо одного сосуда для сбора фильтрата установить несколько сосудов на вращаю­ щейся платформе, например так, чтобы их менять через каждые 0,1 сек, то можно увидеть, как постепенно филь­ трат становится все менее мутным. Через 1—2 сек (в за­ висимости от свойств сырья и концентрации суспензии) фильтрат становится совершенно прозрачным.

В процессе фильтрации толщина слоя асбестоцемент­ ных частиц, отложившихся на верхней сетке, увеличи­ вается. Очень важно проследить, как при этом изменя­ ется структура слоя. В начале фильтрации на сетке задерживаются главным образом частицы асбеста, раз­ мер которых больше минимальной величины ячеек, т. е. больше 0,166 мм. Они перекрывают отверстия сетки и

.создают на ней как бы вторую сетку с меньшими.порами. Следующие частицы будут перекрывать (закупоривать) поры в этой «второй сетке» и т. д., пока не образуется слой с такими малыми порами, что будет задерживать все твердые частицы суспензии, а пропускать только чистую воду. Следовательно, сетка служит фильтром только в самом начале фильтрации, а затем уже филь­ тром будут сетка и слой частиц, отложившихся на ее поверхности. Поры такого фильтра уменьшаются, пока их размер не станет столь малым, что твердые частицы не смогут пройти через них. Унос твердых частиц с филь­ тратом— одна из причин неоднородности асбестоцемен­ та. В примыкающей к сетке части слоя, образующегося в период формирования, т. е. в то время, пока наблю­ дается унос, меньше вяжущего п больше асбеста по сравнению с соотношением между ними в фильтруемой суспензии.

Измерения показали, что разница в количестве це­ мента в частях слоя со стороны, обращенной к сетке, и со стороны, примыкающей к суспензии, может достигать 25%. Следовательно, слой, образующийся на сетчатом цилиндре, также неоднороден по составу.

По окончании формирования слоя самые малые зерна цемента, уходившие раньше в фильтрат, проникают те­ перь в промежутки между крупными частицами слоя и за­

39

купоривают поры полностью или частично. Это ведет к насыщеншо цементом главным образом верхних частей слоя, так как проникание его зерен к нижним частям, лежащим вблизи сетки, затруднено. Поэтому с увели­ чением отложения цемента в слое, после прекращения уноса, распределение вяжущего в нем остается неравно­ мерным, хотя и уменьшается количество свободных нор. Это вызывает снижение влажности слоя на сетке с уве­ личением продолжительности фильтрации асбестоце­ ментной суспензии. При увеличении продолжительности фильтрации с 1 до 8 сек влажность слоя снижается при­ мерно с 71 до 65%.

■ Мы выяснили, как в процессе фильтрации вследствие уноса образуется слон неоднородной структуры, что ухудшает качество изделий. -Теперь выясним, от чего за­ висит скорость фильтрации, которая влияет на произво­ дительность сеточной части листоформовочных машин.

Скоростью фильтрации называют среднюю скорость течения жидкости через фильтр. Определяют ее деле­ нием объема фильтра па площадь сетки и продолжи­ тельность фильтрации

как от него зависит затрата времени на обезвоживание суспензии. Чем скорее будет протекать вода через фильтр, тем больше профильтруется суспензии и отло­ жится асбестоцемента на сетке в единицу времени, тем выше будет производительность фильтра.

Для понимания причин, влияющих на скорость филь­ трации, выберем из множества канальцев (капилляров), по которым в слое и сетках течет жидкость, один (Л—А на рис. 18). Скорость течения в капилляре, как и вооб­ ще в любой трубке, будет зависеть от напора и темпе­ ратуры жидкости, длины, диаметра капилляра. Напор, под влиянием которого идет фильтрация, равен весу столба суспензии над сеткой. Основание этого столба принимают равным 1 см2, а вес обычно указывают в гс. Тогда напор выражают в гс!см2.

40

Если высоту слоя суспензии над сеткой обозначить Я (см. рис. 18) и выразить в см, то напор будет равен весу столбика суспензии высотой Я см с основанием 1 см2. Поскольку вес суспензии оказывает гидростатическое давление на слой асбестоцемента, откладывающегося на сетке,-и на воду, движущуюся в его порах, то при рас­ смотрении фильтрации напор часто называют давлени­ ем, выражая его также в гс/см2. Пусть величина Я со­ ставит 38 см, тогда при фильтрации напор или давление будут равны весу столба суспензии с площадью основа­ ния 1 см2 и высотой 38 см. Объем такого столба будет 38 сиг3, а вес более 38 г, поскольку в воде содержатся частицы асбеста и цемента. Так, например, 1 см3 асбе­ стоцементной суспензии концентрацией 8% весит 1,05 г. Если слой такой суспензии над сеткой Я = 38 см, то дав­ ление Р будет равно: Р = 1,05-38=40 гс/см2.

Влияние напора (давления) на фильтрацию носит двойственный характер. Как при движении жидкости в трубах водопровода, скорость течения тем больше, чем выше напор, так и в капиллярах слоя скорость фильтра­ ции увеличивается с ростом напора. Но под влиянием того же напора сжимается образующийся при фильтра­ ции слой. Частицы асбестоцемента сближаются, а пло­ щадь сечения пор (капилляров) между ними уменьша­ ется. Это ведет к снижению скорости фильтрации.

Если асбест обладает повышенной жесткостью по своей природе (например, асбест Джетыгаринского ме­ сторождения или асбест полужесткой текстуры Баже­ новского месторождения), да к тому же распушка его невелика, то асбестоцементный слой сжимается мало. В этом случае повышение гидростатического давления приводит к большему увеличению скорости фильтрации, чем при использовании легко сжимаемого асбеста мяг­ кой текстуры. '

Влияние па фильтрацию температуры суспензии свя­ зано с изменением вязкости воды. С повышением тем­ пературы вода как бы разжижается и лучше течет по капиллярам. Скорость фильтрации увеличивается.

Необходимо также иметь в виду, что повышение тем­ пературы суспензии влияет не только на текучесть воды, но и на скорость взаимодействия цементных зерен с во­ дой. Слишком большое повышение температуры (сверх 30—35° С) может иногда (в зависимости от свойств це­ мента) ухудшать фильтруемость суспензии, так как в ней

41

накапливаются продукты взаимодействия цемента с водой.

Обычно уровень и температуру суспензии в фильтра­ ционной воронке поддерживают постоянными. Тогда скорость фильтрации зависит только от длины, площади ' сечения и количества капилляров, по -которым течет во­ да. Как же изменяются указанные величины в процессе фильтрования суспензии на воронке?

До образования слоя длина и площадь сечения ка­ пилляров, по которым течет вода, равны толщине сетки (верхней) п площади ее ячеек. Ячейки сетки настолько велики, что в сотни раз превышают размеры пор в слое, который на нее затем откладывается. Поэтому влияние сопротивления, оказываемого движению воды сеткой, можно не учитывать, так как оно ничтожно, а рассмат­ ривать лишь течение по капиллярам слоя. Длина этих капилляров приблизительно равна толщине слоя. По­ скольку с увеличением продолжительности фильтрации толщина слоя на сетке растет, то длиннее становятся и капилляры. Вода, вытекающая из суспензии, проходит по ним все большее расстояние, испытывает все большее трение о их стенки. Скорость фильтрации при этом уменьшается, как и скорость течения в водопроводных трубах с увеличением их длины. Следовательно, в нача­ ле фильтрации, когда толщина слоя на сетке мала, а капилляры короткие, скорость фильтрации максималь­ ная. Затем, по мере продолжения фильтрования, ско­ рость движения жидкости через фильтр непрерывно па­ дает как из-за роста толщины слоя, так и вследствие перекрытия и закупорки его пор.

В опытах по фильтрации принято-определять через заданные промежутки времени объем фильтрата и по этой величине судить о скорости фильтраций. С увеличе­ нием продолжительности фильтрации скорость ее умень­ шается. Если, например, в первую секунду скорость фильтрации в описанном нами опыте равна 0,46 см1сек,

трации на производительность фильтра можно подсчи­ тать, какое количество суспензии будет профильтровано на воронке за 1 мин, если менять сетки в первом случае через 1 сек, а во втором — через 8 сек. Количество филь­ трата, полученного при фильтрации суспензии на одной

4 2

сетке, определим по формуле (1), умножив скорость фильтрации (иф) на площадь сетки (F = 20 см2) и на продолжительность фильтрации (/). При смене сеток через 1 сек на каждой сетке будет получено фильтрата: |/=НфР^ = 0,46Х20Х 1=9,2 см3 суспензии. За 1 мин, сме­ нив 60 сеток, получим:- 9,2X60 = 552 см3фильтрата. Про­ делаем такой же расчет, если сетки будем менять через 8 сек. V= u$Ft = 0,15X20X8 = 24 см3 фильтрата на од­ ной сетке. За 1 мин, если сменить 7,5 сеток, образуется 24X5,5=180 см3 фильтрата, или в 3,05 раза меньше, чем в первом случае. Поскольку при получении 1 см3 филь­ трата из суспензии концентрацией 8% на сетке откла­ дывается в среднем 0,087 г асбестоцемента, то за 1 мин

где с — вес асбестоцемента, откладывающегося на филь­ тре при получении единицы объема фильтрата, в г.

Заменив в этой формуле величину Va ее значением из формулы (1), выразим производительность фильтра через скорость фильтрации:

П = - ^ 1 = (Иф = Ыф Fc. (3)

Поскольку площадь сетки F и величина с при филь­ трации не изменяются, то из последней формулы следу­ ет, что производительность фильтра прямо пропорцио­ нальна скорости фильтрации. При смене сеток через 1 сек скорость фильтрации в опыте была 0,46 см/сек, что в 3,05 раза больше скорости фильтрации при смене сеток через 8 сек (0,15 см/сек). Следовательно, и производи­ тельность в первом случае будет в 3,05 раза больше, чем во втором.

Последний вывод имеет прямое отношение к влиянию скорости вращения сетчатого цилиндра (или скорости сукна) на производительность формовочной машины. Увеличивая скорость вращения цилиндра (скорость сук­ на), мы уменьшаем продолжительность пребывания сет­ ки в суспензии, что по своему действию аналогично бо­

43