Расчет барабанного вакуум-фильтра
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: "Расчет барабанного вакуум-фильтра"
Введение
Любой технологический процесс, несмотря на различие методов, представляет собой ряд взаимосвязанных типовых технологических стадий, протекающих в аппаратуре определенного класса. Однако высокие требования к качеству продукции, эффективности производства, снижению его энерго- и материалоемкости, охране окружающей среды определяли специфику, отличающую эти технологические стадии получения пищевых продуктов и аппаратурно-технологическое оформление от подобных процессов в других отраслях.
Процессы в пищевой технологии в большинстве своем сложны и зачастую представляют собой сочетание гидродинамических, тепловых, массообменных, биохимических и механических процессов. Одним из важных процессов является фильтрование. Фильтрование может быть шламовым, оно реализуется для маловязких жидкостей, содержащих большое количество взвешенных частиц; закупорочным - при малом размере частиц и их небольшом количестве; и комбинированным.
В наше время широко используются барабанные вакуум фильтры, с наружной фильтрующей поверхностью, характеризующейся высокой скоростью фильтрования, пригодностью для обработки разнообразных суспензий, простотой обслуживания. Основной задачей при проектировании является расчет требуемой поверхности фильтрования, подбор по каталогам стандартного фильтра и определение числа фильтров, обеспечивающих заданную производительность. Таким образом, расчет проводят в два этапа.
1. Теоретические основы процесса фильтрования
Фильтрование - это разделение неоднородной системы с твердой дисперсной фазой, основанное на задержании твердых частиц пористыми перегородками.
Фильтрование осуществляется под действием разности давлений перед фильтрующей перегородки и после нее. Интенсивность фильтрования зависит от количества суспензий, полученных на предыдущих стадиях технологического процесса: дисперсной системы с понижением сопротивления осадка, без смолистых, слизистых и коллоидных веществ.
При разделении неоднородных систем фильтрования возникает необходимость выбора конструкции фильтра, фильтровальной перегородки, режима фильтрования.
В качестве фильтрующих материалов применяют зернистые материалы - песок, гравий для фильтрования воды, различные ткани, картон, сетки, пористые полимерные материалы, керамику и т.д.
Классификация процесса фильтрования
) По движущей силе: движущей силой процесса фильтрования является разность давлений по обе стороны фильтровальной бумаги. Получить разность можно двумя способами:
создание избыточного давления над фильтром (рис. 1, а)
создание вакуума (рис. 1, б)
)По механизму фильтрования:
с образованием осадка на поверхности фильтровальной перегородки. При этом твердые частицы не проникают внутрь перегородки.
с закупориванием пор фильтровальной перегородки, твердые частицы проникают внутрь перегородки.
) По целенаправленности процесса:
получение чистого осадка;
получение фильтрата;
получение одновременно осадка и фильтрата;
) По целевому назначению:
очистное фильтрование, его применяют для очистки растворов от включений, а целевым продуктом является фильтрат.
продуктовое фильтрование, его целью является получение осадка (НУТЧ-фильтры, барабанные вакуум фильтры).
Рис. 1 Схема фильтрования: а - под избыточным давлением; б - под вакуумом
Процесс разделения суспензий на фильтрах состоит из нескольких операций: промывка осадка на фильтре, при этом с помощью фильтра, фильтрат выделяется из пор осадка; продувка осадка воздухом iелью вытеснения из пор оставшейся промывной жидкости; сушка осадка нагретым воздухом.
Фильтрование обычно протекает в ламинарном режиме. Скорость фильтрования - это объем фильтрата полученный с 1м2 фильтрующей поверхности за 1с:
?=, [м3/м2с].
Скорость процесса прямо пропорциональна разности давлений и обратно пропорциональна сопротивлению осадка. Процесс описывается следующим кинетическим уравнением:
, (*)
где V - объем фильтрата, м3; F - площадь поверхности фильтрования, м2; t-продолжительность фильтрования, с; - перепад давлений, Н/м2; - вязкость жидкой фазы, Нс/м2; Rос - сопротивление осадка, м-1; - сопротивление фильтровальной перегородки, м-1.
Если предположить, что в фильтровальную перегородку не проникают твердые частицы, то сопротивление можно принять постоянным, а сопротивление осадка изменяется с увеличением слоя осадка.
Примем, что при прохождении 1 м3 фильтрата, образуется х0 м3 осадка, тогда:
х0V=h0F, h0= х0V/F,
где h0-высота осадка, м.
Допустим, что сопротивление слоя осадка пропорционально его высоте:
Rocr0h0=r0x0V/F,
где r0 - удельное сопротивление осадка, м2.
Подставив, полученное выражение в уравнение (*):
Пренебрегая, сопротивлением фильтровальной перегородки получим:
Для начального момента фильтрования (V=0): =
Для случая фильтрования при имеем:
Полученное уравнение применимо как к сжимаемым, так и к несжимаемым осадкам и показывает, что увеличением объема фильтрата скорость фильтрования уменьшается.
Из этого уравнения можно найти продолжительность ф