Гидромеханические процессы химической и пищевой технологии

dV - объем фильтрата, м3;

F - поверхность фильтрования, м2;

∆Р - перепад давлений, Па;

μ - вязкость фильтрата, Па·с;

Roc , Rфп - сопротивление слоя осадка и фильтровальной перегород- ки, соответственно, м-1;

dτ - время фильтрования, с.

В процессе фильтрования изменяется сопротивление слоя осадка, если предположить, что структура осадка однородна, то сопро

тивление слоя осадка можно выразить следующей зависимостью [ 2 ].

( 2 )

где ro- удельное сопротивление осадка, м-2;

xo- относительная объемная доля твердой фазы в суспензии,

м3 осадка / м3 жидкости.

Удельное сопротивление осадка зависит от структуры осадка, формы и размера частиц и определяется экспериментально. Для несжимаемых осадков оно постоянно. Сопротивление фильтровальной перегородки Rфп принимается постоянным.

Подставив значение Roc в уравнение (1) , получим уравнение фильтрования в дифференциальной форме

( 3 )

Если фильтрование происходит при постоянной разности давлений (∆P=const), то интегрирование уравнения ( 3 ) в пределах от 0 до V и от 0 до τ дает:

( 4 )

Разделив правую и левую части уравнения ( 4 ) на F2 будем иметь

( 5 )

и введя обозначения

; ; ( 6 )

получим уравнение, которое выражает зависимость объема фильтрата, проходящего через единицу поверхности фильтровальной перегородки от продолжительности фильтрования

( 7 )

Чтобы определить константы С и К графическим способом уравнение ( 7 ) следует представить в виде: (после дифференцирования уравнения 7):

( 8 )

Рисунок 1. – Схема установки

1 – бак для суспензии

6 – рамный фильтр-пресс

9, 13, 14 – манометры

2 – пневматическая мешалка

7 – зажимное устройство

16 – мерный сосуд

3 – насос

5, 8, 10, 11,12, 15 – вентили запорные

4 – ванна

В координатах это уравнение выражается прямой линией, наклоненной к горизонтальной оси под углом α , тангенс которого равен 2/К, а отрезок, отсекаемый на оси ординат С/К (рис. 1) Найденные значения К и С позволяют определить константы фильтрации ro и Rфп на основе соотношений ( 6 ).

Описание установки

Основным элементом установки является плиточно-рамный фильтр пресс, который состоит из чередующихся рам и плит рис. 1 Размеры рам в свете 315х315. Плиты и рамы опираются ручками на брусья. Между плитами и рамами помещаются тканиевые фильтровальные перегородки. Общая поверхность фильтрования зависит от числа фильтровальных перегородок и может быть изменена от опыта к опыту. Плиты и рамы прижимаются к неподвижной плите при помощи прижимного устройства.

Суспензия готовится в баке емкостью 0,75 м3 с пневматическим перемешиванием. Сжатый воздух для перемешивания подается из воздухопровода.

Суспензия в фильтр – пресс подается диафрагменным насосом. Она поступает в нижний канал фильтр – пресса и из него через отверстия в нижних стенках рам в камеры, образованные плитами и рамами. Фильтрат проходит через ткань, поднимается по желобам плит в верхний сборный канал и удаляется наружу. Осадок остается на перегородках внутри камер. Его промывают водой, сушат воздухом и выгружают.

Порядок выполнения работы и обработка результатов измерения

1. Приготовить суспензию из полистирола и воды.

2. Подать сжатый воздух в бак (1) для перемешивания суспензии.

3. Подготовить фильтр – пресс к работе:

- покрыть плиты с двух сторон фильтровальной тканью так, чтобы отверстия в рамах и плитах совпадали с отверстиями в ткани;

- плиты и рамы сдвинуть к опорной плите и зажать зажимным устройством.

4. Открыть вентиль (8) на трубопроводе подачи суспензии в фильтр-пресс и закрыть вентиль на трубопроводе подачи суспензии к барабанному вакуум-фильтру.

5. Включить электродвигатель диафрагмового насоса на подачи суспензии и момент получения фильтрата считать началом опыта.

6. С помощью мерника (16) отмечается несколько значений объема фильтрата V1, V2, V3, и по секундомеру – время τ 1, τ 2, τ 3… , за которое указанные объемы фильтрата собираются в мерный сосуд (16).

7. далее рассчитываются величины VF = V/F, Δτ, ΔVF и Δτ /ΔVF в которых строится график для определения констант фильтрации.

Опытные и рассчитанные данные сводятся в таблицу.

Таблица - Опытные и рассчитанные данные

Для определения удельного сопротивления осадка по (6) необходимо знать движущую силу процесса ΔР, которая определяется как показание манометра (9) на линии подачи суспензии. (манометр показывает избыточное давление по отношению к атмосферному, Ризб= Рабс - Ратм

а это будет разность давлений над слоем осадка и за фильтровальной перегородкой). Значение ΔР представляется в соотношение (6) в паскалях.

Установлено, что влажность осадка составляет приблизительно 16%. Поэтому взвесив осадок и учтя его влажность можно найти массу полистирола, а разделив ее на плотность определить объем частиц

Vч=Goc(100-ω)/100ρполист.

Зная объем частиц и объем полученного фильтрата Vч можно рассчитать концентрацию частиц полистирола в суспензии

Хо= Vч / V

которая необходима для расчета Rфп по уравнению (6).

Производительность фильтра за время τ можно определить по формуле:

Vф = FּVF / τ

Определение ЗАТРАТ МОЩНОСТИ НА ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В АППАРАТЕ С МЕШАЛКОЙ

Цель работы: Экспериментально определить затраты мощности на перемешивание в аппарате с мешалкой. Установить зависимость критерия мощности от числа Рейнольдса.

 Скачать реферат