Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 139
Скачиваний: 1
Решая последнее уравнение относительно о, найдем удельную производительность фильтра (в м3/м2)
V — |
Rnep |
(86) |
|
ГХ
Скорость промывки осадка wщ, определяется по уравнению, аналогичному уравнению (84), т. е.
^ПР -- |
, |
ДРпр |
О Ч » |
(87) |
. |
||||
|
Iх (гпр x v "т" °пер) |
|
||
где Арпр— перепад давлений при промывке, Па; |
|
|||
гпр— удельное сопротивление |
осадка |
при промывке; |
|
|
|
г пр |
и-пр г |
|
(87а) |
|
|
|
Н-ф
где |inp и Цф — абсолютная вязкость промоя и фильтрата, Па-с.
Обозначив через L расход воды (в м3) на 1 м3 влажного осадка, объем промоя Кдр (в м3/м2), получаемого с единицы фильтрующей поверхности фильтра, можно определить по фор муле
^пр — Lxo.
Продолжительность промывки тПр (в с) при этом будет равна
Упр Lxv\x (гпр XV -f- R ;u : p )
(88)
шпр ^Рпр
Из уравнений (84) и (86) видно, что скорость фильтрования
ипроизводительность фильтра выше при меньшем слое осадка на фильтрующей перегородке, поэтому для повышения произ водительности фильтров непрерывного действия необходимо стремиться к тому, чтобы слой осадка на ткани был небольшим
ипо возможности регулярно удалялся в нее.
Для получения высокой производительности фильтров пери одического действия целесообразно чаще повторять циклы его работы, однако это увеличение достигается при условии, когда продолжительность основных операций (фильтрования и про мывки) будет превышать продолжительность вспомогательных операций (подготовка фильтра, загрузка его суспензией и уда ление осадка).
б) |
Устройство и работа фильтров |
|
|
Применяемые |
в промышленности |
фильтры подразделяют: |
|
по технологическому назначению — на фильтры для |
очистки |
||
жидкостей и фильтры для очистки воздуха и газов; |
непре |
||
по режиму работы — на фильтры |
периодического и |
||
рывного действия; |
|
|
|
68
по способу |
создания |
рабочего давления — на вакуум-фильт |
|||||
ры и фильтры, |
работающие под давлением; |
|
|||||
в зависимости |
от |
рода фильтрующей перегородки — на |
|||||
фильтры |
с несжимаемой |
зернистой |
перегородкой |
(песочные, |
|||
угольные |
и др.), |
фильтры |
с тканевой |
перегородкой |
и фильтры |
Рис. 30. |
Песочный фильтр: |
Рис. |
31. |
Патронный |
||
/ ♦ и 2 — сетки, |
3 — мелкий |
песок, |
|
фильтр: |
||
4 — фланель, |
|
5 — крупный |
песок, |
/ —■решетка, |
2 — корпус, |
|
6 — вход водки, |
7 — вата, 8 — воздуш |
3 — вход воды, |
4 — патрубок |
|||
ник, |
9 — выход водки. |
|
для |
промывки, 5 — выход |
||
|
|
|
|
чистой |
воды, 6 — воздушник. |
с жесткой перегородкой (металлической сеткой, пористой кера микой и др.).
Из фильтров периодического действия |
широко применяются |
||
песочные, патронные, дисковые, а также |
рамные |
и |
камерные |
фильтр-прессы. |
|
для |
фильтро |
П е с о ч н ы й ф и л ь т р (рис. 30) применяют |
вания воды и водок и в тех случаях, когда содержание твердой фазы в суспензии невелико, а образующийся осадок не являет ся ценностью.
В цилиндрическом корпусе песочного фильтра между метал лическими сетками 1 и 2 имеется два слоя песка (крупного вверху и мелкого внизу), разделенных суконной или фланеле вой прокладкой. Ткань, помещают также на нижнюю сетку,
чтобы песок не попадал в фильтрат, и на |
верхнюю .сетку |
для |
||||
предотвращения |
быстрого |
загрязнения |
песка. |
Фильтрование |
||
проводят под давлением (0,2ч-0,6) 105 Па. |
По мере загрязнения |
|||||
песка его периодически промывают водой, подаваемой в |
на |
|||||
правлении, обратном перемещению фильтрата. |
производстве |
|||||
П а т р о н н ы е |
ф и л ь т р ы |
применяют в |
||||
безалкогольных напитков |
для |
окончательного |
освобождения |
69
исходной воды от взвешенных частиц и микроорганизмов. Эле мент такого фильтра изготовляют из пористой керамики или прессованного кизельгура в виде патрона диаметром 50 мм, вы
сотой 270 мм и толщиной стенки 4—5 мм. Пористость |
патрона |
|||||||
|
|
30—40%. |
|
Элементы |
за |
|||
|
|
крепляют |
|
в |
отверстиях |
|||
|
|
решетки 1 (рис. 31), уста |
||||||
|
|
новленной |
в |
корпусе 2. |
||||
|
|
Очищаемая вода под дав |
||||||
|
|
лением |
(2-р 2,5)-105 |
Па |
||||
|
|
подается в нижнюю часть |
||||||
|
|
корпуса, |
проходит |
через |
||||
|
|
капилляры |
|
внутрь |
эле |
|||
|
|
мента, а затем выливает |
||||||
|
|
ся из него |
в |
верхнюю |
||||
|
|
часть фильтра и отводит |
||||||
|
|
ся через патрубок 5 за |
||||||
|
|
пределы устройства. |
|
|||||
|
|
Представляют практи |
||||||
|
|
ческий интерес для филь |
||||||
|
|
трования |
тонких |
суспен |
||||
|
|
зий металлокерамические |
||||||
|
|
патронные фильтры. Пат |
||||||
|
|
роны этих |
фильтров |
по |
||||
|
|
лучают спеканием |
сталь |
|||||
|
|
ных или |
медных |
гранул |
||||
Рис. 32. Рамный фильтр-пресс: |
размером |
|
от |
60 мкм |
до |
|||
а — общий вид |
установки, б — рама и плита |
0,5 мм. Длина патрона до |
||||||
пресса, |
в —.схема фильтрования. |
700 мм, диаметр его око |
ло 60 мм, толщина стенки от 1 до 3 мм, пористость его до 40% при размере пор около 5— 6 мкм. Задерживающая способность такого фильтра около 99% для частиц размером до 3 мкм. Патроны собирают в корпусе аналогично керамическим.
Р а м н ы е ф и л ь т р - п р е с с ы |
различных |
конструкций |
|
применяются в |
дрожжевом, масло-жировом, |
пивоваренном |
|
и других производствах. |
|
|
|
Фильтр-пресс |
(рис. 32) состоит |
из чередующихся плит 1 |
и рам 2, установленных боковыми ручками на два параллель ных бруса 3. На каждую плиту надевают фильтрующую ткань (салфетку). Рамы и плиты, уплотненные по периметру салфет кой, прижимаются к неподвижной плите 4 при помощи подвиж ной плиты 5, на которую действует давление (90-7-100) 102 кПа плунжера гидравлического устройства 6.
Суспензия для фильтрования, или вода для промывки осад ка, поступает по штуцеру 7, а фильтрат, или промывная жид кость, отводится через каналы в приливах.
Края 1 плит и рам (рис. 32, б) имеют гладкую поверхность; в средней части рама полая, а плита имеет рифленую поверх ность с желобками 2. Во всех рамах и плитах имеется прилив 3 с отверстием 4; при сборке фильтра эти отверстия образуют сквозной канал, который через отверстия 5 сообщается с внут ренним пространством рам. Желобки 6 с обеих сторон плиты сообщаются с каналом 7, через который отводится фильтрат.
Схема фильтрования показана на рис. 32, в. Суспензия под давлением (2ч-3)-105Па по каналу 1 и через отверстия 2 по ступает в полость 3 рамы, ограниченной двумя салфетками 4,
надетыми на плиты 5. Фильтрат одновременно проходит через обе салфетки, после чего по желобкам 6 и каналу 7 в приливе плиты отводится за пределы фильтра. Когда полость рамы за полнится осадком, а выход фильтрата станет очень малым, по дачу суспензии прекращают и подают по каналу 1 воду для промывки осадка. После промывки подвижную плиту отодви гают, раздвигают плиты и рамы и выгружают осадок в бункер, установленный под фильтр-прессом.
Недостатком фильтр-прессов является трудоемкость обслу живания и значительный износ фильтрующей ткани из-за час тых разборок фильтра и работы под давлением.
Более эффективным является отечественный фильтр-пресс автоматический камерный (ФПАК), широко применяемый на отечественных предприятиях и за рубежом. Этот фильтр-пресс (рис. 33) состоит из ряда горизонтально расположенных фильт рующих плит 1. Верхняя часть плиты имеет решетку 3, над ко торой периодически от общего привода перемещается бесконеч ная фильтрующая ткань 2. Нижняя часть плиты заканчивается коническим днищем 4, из которого выводится фильтрат. По пе риметру основания плиты закреплен резиновый шланг 5, в ко
71
торый для уплотнения между плитами подают воду под давле нием (8-=-10) Ю5 Па. Между плитами образуются камеры, в ко торые подается суспензия под давлением до 6-105Па. После окончания фильтрования и образования осадка толщиной 15—
20 мм воду из |
шланга спускают |
и он, |
сжимаясь, |
открывает |
|||||||||||
щель для выхода ткани с осадком. |
Осадок |
снимается |
с ткани |
||||||||||||
|
s |
|
ножами 6 и 7, а после последней |
плиты |
|||||||||||
|
|
фильтрующая ткань проходит камеру |
ре |
||||||||||||
|
X- |
|
|||||||||||||
|
|
|
генерации 8, |
|
где |
промывается |
водой и |
||||||||
|
|
|
очищается скребками. |
|
|
|
|
|
|
на |
|||||
|
|
|
Все операции |
автоматизированы; |
|||||||||||
|
|
|
вспомогательные |
операции |
затрачивает |
||||||||||
|
|
|
ся около 1 мин. |
|
фильтра |
с намывкой |
|||||||||
|
|
|
Схема рамного |
||||||||||||
|
|
|
слоя диатомита для |
фильтрования |
пива |
||||||||||
|
|
|
показана на рис. |
34. |
В |
цилиндрический |
|||||||||
|
|
|
корпус 1 фильтра вставляют легкие сет |
||||||||||||
Рис. 34. Фильтр листо |
чатые рамки 2. Контур рамки выполнен |
||||||||||||||
из изогнутой трубки 3 с отверстиями; |
по |
||||||||||||||
вой диатомитовый: |
лость внутри |
контура |
образуется двумя |
||||||||||||
/—корпус, 2—рамки, 3—труб |
|||||||||||||||
плотными сетками 4. |
Каждая |
рамка |
со |
||||||||||||
ка, 4 — сетка, |
5 — коллектор, |
||||||||||||||
6 — крышКа, |
7 — вход |
про |
единена с коллектором 5, установленным |
||||||||||||
дукта с диатомитом, 8 — вы |
|||||||||||||||
ход фильтрата. |
|
у основания корпуса, который на время |
|||||||||||||
Мутное пиво после |
фильтрования |
закрывают |
крышкой |
6. |
|||||||||||
смешения с диатомитовым |
порошком |
под |
давлением поступает внутрь корпуса; порошок образует на по верхности сеток фильтрующий слой, сквозь который пиво про ходит во внутренние полости рамок, а затем через коллектор оно выводится из фильтра.
Многие фильтры периодического действия являются высоко эффективными устройствами, однако на удаление осадка и пе резарядку их требуется много труда и времени. Этих недостат ков лишены фильтры непрерывного действия, в которых осадок удаляется непрерывно по мере его накопления.
Б а р а б а н н ы й в а к у у м - ф и л ь т р непрерывного дейст вия применяют в свеклосахарном и дрожжевом производствах для фильтрования концентрированных суспензий (с содержа нием твердой фазы 15—20%), т. к. для успешной их работы необходимо быстрое образованйе слоя осадка. Основной частью этого фильтра (рис. 35, а) является барабан 1, установленный при помощи полых цапф в подшипниках над корытом 2 с сус
пензией так, что примерно на 35_% |
его поверхность |
погружена |
в фильтруемую суспензию. Для |
предотвращения |
осаждения |
твердых частиц в корыте оно оборудовано качающейся мешал кой 3. Барабан фильтра состоит из двух цилиндров — внутрен него сплошного и наружного перфорированного, обтянутого фильтрующей тканью 4 при помощи проволоки из нержавею щей стали. Частота вращения барабана 0,13—0,2 об/мин.
72