Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

= [н!м2‘]!\м31сек-лг] X Uil X [н-сек/м2). Таким образом, удельное со­ противление слоя показывает, какую движущую силу нужно приложить, чтобы через слой толщиной 1 м отфильтровать жидкость вязкостью

1 н-сек/м2со'скоростью 1 м31сек-м2. Сокращенная размерность [гсл ] =

=[1/иі2]. Размерность общего сопротивления [7?] = [Мм].

Общее сопротивление показывает, какую движущую силу нужно

приложить, чтобы через данный слой отфильтровать жидкость вяз­

типов фильтров непрерывного действия. В дальнейшем будем рассмат­ ривать именно этот случай фильтрации.

Удельное и общее сопротивление фильтрации невозможно вычис­ лить аналитически, поэтому скорость фильтрации в каждом конкрет­ ном случае определяют экспериментально. Делается это так. На ла­ бораторной фильтровальной установке с исследуемой фильтровальной перегородкой (рис. 5-12) проводится серия опытов по фильтрации дан­ ной суспензии при разных постоянных значениях перепада давлений Ар. Число серий опытов равно числу постоянных значений Ар. В каж­ дой серии опытов выявляется зависимость количества фильтрата V, отбираемого через 1 м 1, от времени фильтрации т (рис. 5-13). В начале фильтрации величина V резко возрастает, а затем степеньее роста

122

постепенно замедляется. При некотором значении т осадок на фильтро­ вальной перегородке может настолько уплотниться, что фильтрация прекратится и величина V в координатах V—т будет параллельна оси абсцисс. Аналогичные зависимости получают и для других значений V. Далее на кривой V — f (т) берут ряд точек и проводят в них касатель­ ные. На рис. 5-13 в качестве примера касательная AB проведена в точке А. Тангенс угла наклона касательной есть скорость фильтрации

в данный момент времени. В нашем случае она равна w0,A = — . Ана­

логично находят скорости в других точках кривой и по полученным

данным строят график зависимости — от т (рис. 5-14).

Средняя скорость фильтрации за время т в общем случае равна площади 5 под этой кривой, деленной на продолжительность филь-

трации т, т. е. w0 = — . Площадь 5 определяют как сумму площадей

прямоугольников, имеющих одинаковые основания Дт и различные высоты wo;. При числе прямоугольников п средняя скорость равна

откуда

' (5-54)

1=1

Чем больше п, тем выше точность расчета. Определив таким обра­ зом средние скорости фильтрации по всем сериям опытов, находят оптимальное значение Ар, которому соответствует наибольшая ве­ личина wQ. Полученные оптимальные величины w0 и Ар закладывают в расчет поверхности фильтра. Рассмотренная методика применима для определения скорости фильтрации через сжимаемые и несжимае­ мые осадки.

123

Поверхность фильтрации

Уравнение поверхности фильтрации можно получить из материаль­ ного баланса фильтрации аналогично тому, как это было сделано при выводе формулы поверхности отстаивания.

Материальный баланс фильтрации описывается уравнением, ана­ логичным уравнению материального баланса отстаивания:

Go = G1( l - - ^ ) ,

где G0 и Gi — количества отбираемого в единицу времени фильтрата и исходной суспензии; „Vj и Л'2 — концентрации суспензии и образую­ щегося при фильтрации осадка.

Величина G0 = Е0Ро> где Но — объемная производительность по фильтрату, а Ро — плотность фильтрата. Подставив это значение в уравнение материального баланса и разделив обе части на поверхность фильтрации F, получим

пропорциональна производительности фильтра и степени концентри­ рования осадка и обратно пропорциональна скорости фильтрации и плотности фильтрата.

Формула (5-55) аналогична формуле поверхности отстаивания (5-13).

Фильтры

В настоящее время наибольшее практическое применение имеют фильтры непрерывного действия. В зависимости от способа создания движущей силы они делятся на вакуумные, напорно-вакуумные и фильтры давления. Рассмотрим устройство и работу некоторых из этих фильтров, которые в большинстве случаев одновременно приме­ няются и для промывки.

Вакуум-фильтры

Вакуум-фильтры делятся на секционные и фильтры с вакуумными трубками. На рис. 5-15 показана схема фильтра с трубками. Он со­ стоит из барабана, на наружной поверхности которого закреплены в продольном направлении планки. Между ними образуются камеры,

124

которые перекрываются ситом с крупными отверстиями, а. поверх его — фильтровальной сеткой. От каждой камеры отходит вакуумная труба, заканчивающаяся на торце полой цапфы. Число трубок 24—28 и равно числу вакуумных камер на поверхности барабана. Торец по­ лой цапфы соприкасается с вакуумной головкой, разделенной на трипять отделений. Каждое отделение соединяется с определенным чис­ лом камер. При вращении барабана каждое отверстие на торце полой цапфы последовательно проходит около всех отделений вакуумной головки. Сначала через него происходит отбор фильтрата из ванны фильтра, затем просос воздуха через слой осадка, налипшего на по­ верхность барабана, после этого — отвод промывной жидкости. Вся жидкость, которая при этом отбирается, смешивается и уходит через

Рис. 5-15. Схема барабанного ячейкового вакуум-фильтра:

/ — ванйа; 2 — сетка; 3 — ячейка; 4 — трубка; 5 — полая цапфа; 6 , 7 — спры­ ски; а — подача суспензии; 9 — съем осадка; 10 — отверстия в полон цапфе, сое­ диняющиеся с вакуумными трубками; / / — вакуумная головка; 12 — отделение фильтрации вакуумной головки с трубой для отвода фильтрата; 13 — то же для от­ вода промывной жидкости; 14 — отделение головки и труба для соединения ячеек

фильтра с атмосферой; 15 — отжимной валик

одну барометрическую трубу. Далее происходит отсос более слабой промывной жидкости, которая при двухзонной промывке отводится через свою барометрическую трубу. При однозонной промывке эта жидкость присоединяется к первому фильтрату. При движении от­ верстия в полой цапфе мимо последнего отделения вакуумной головки, которое сообщается с атмосферой, происходит съем осадка с поверх­ ности барабана. Иногда в вакуумной головке устраивают дополни­ тельно четвертое отделение, через которое производят продувку сетки воздухом или паром. Пройдя мимо всех отделений вакуумной головки, данное отверстие полой цапфы начинает следующий цикл. Соответст­ вующая этому отверстию вакуумная камера фильтра погружается в суспензию и снова происходит отбор фильтрата, затем просос воз­ духа с удалением из осадка некоторого количества жидкости, промывка осадка и т. п.

Разрежение в камерах вакуум-фильтров при пуске их в работу создается вакуум-насосами и поддерживается с помощью барометри­ ческих труб. При установившемся режиме работы фильтров вакуумнасосы могут быть отключены. Для увеличения степени обезвожива­ ния осадка вакуум-фильтры снабжают отжимными (прессовыми) ва-

125

ликами. Подобные вакуум-фильтры применяют для фильтрации и

до 20—22%. Окружная скорость барабана 10—30 м/мин. Разрежение 3400—3500 жж вод. ст. и выше. Поверхность фильтров достигает

200 ж2.

На рис. 5-16 показана схема устройства барабанного секционного вакуум-фильтра «Эймкобелт». По краям секций барабана уложены бор­

полую цапфу сообщается с вакуумной головкой.

Работает такой фильтр так же, как предыдущий. Разница в том, что осадок снимается с барабана лентой полотна, а с ленты он сбра­ сывается при огибании разгрузочного валика. Для более успешного съема осадка у этого валика имеется скребок. Далее лента проходит через промывной валик, помещенный в ванну с промывной жидкостью. Последняя подается на ленту под высоким давлением из спрысков, расположенных с обеих сторон ленты. Промывной жидкостью яв­ ляется фильтрат, который затем снова направляется на фильтрацию. Выйдя из промывной ванны, лента проходит через направляющий валик и вновь набегает на барабан. Важное условие правильной ра­ боты фильтра — движение ленты без перекосов. Правка ленты с по­ мощью направляющего валика автоматическая. Натяжение ленты производится также направляющим валиком. Фильтр может работать с тонкими слоями осадка (до 0,8 — 1,6 мм). Лента имеет замок типа «молния», поэтому смена ленты производится за 15—20 мин одним че­

ловеком.

Для фильтрации суспензий с грубозернистыми, волокнистыми и хлопьевидными осадками применяют сетчатые ленты (из нержавею­ щей стали). Размеры барабана: диаметр 400—4300 мм, длина 300— _4300 м, поверхность 0,4 — 57 ж2. Фильтры «Эймкобелт» применяют для фильтрации белого щелока после каустизации с одновременной промывкой шлама, для осветления оборотных вод и т. п.

126