恒压差过滤

当悬架上方的空间受到压缩气体或滤板下的空间下真空过滤收益在一个恒定的压差(接收器是恒定的压力)。的过滤速度减少由于增加蛋糕的厚度,因此,流动阻力。类似的过滤过程的结果由于悬架的静水压力压差恒定厚度层位于过滤介质。

如果美联储暂停过滤器与往复泵容量不变,执行过滤下恒定的流量。在这种情况下,压差阻力增加,由于增加蛋糕。如果美联储悬挂离心泵,其容量随蛋糕阻力的增加,和执行过滤变量压力差异和流量。最有利的过滤操作蛋糕的形成是一个过程,不堵塞过滤介质发生。这样一个过程是观察到足够高浓度悬浮的固体颗粒。从实用的角度来看这个浓度可能有条件地认为是超过1%。过滤经常伴随着阻碍或自由重力沉降的固体颗粒。行动之间的相对方向的重力和滤液运动可能并发,逆流或相反的趋势,根据滤板的方向,以及污泥位置高于或低于滤板。不同方向的重力和滤液运动相应的分配蛋糕,悬挂,滤液和透明液体如图1所示。粒子沉降过滤过程复杂和影响控制机制。此外,这些影响取决于重力和滤液的相对方向运动。如果悬挂在过滤介质(图1),粒子沉降导致更快蛋糕形成一个清晰的滤液,可以撤离的过滤器倾析。如果悬挂在过滤介质(图IB)下,粒子沉降将防止蛋糕形成,有必要把悬架保持同质性。

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图1所示。重力的方向行动和滤液运动过滤器:A-cocurrent;B-countercurrent;C-crosscurrent;实心箭头方向的重力行动;虚线箭头-滤液方向运动;1-filter板;2-cake;3-sludge;4-filtrate; 5-clear liquid.

当蛋糕的结构是由粒子容易在压力下变形或者重新安排,由此产生的蛋糕的特点是可压缩的。那些不易变形被称为sem-compressible,和那些仅略有变形被认为是不可压缩的。孔隙度(定义为孔隙体积比蛋糕)的体积并不减少压降增加。可压缩蛋糕的孔隙度降低的压力下,及其液压液相的流动阻力增加而增加的压差过滤介质。

蛋糕包含的粒子无机物质大小超过100点可能被认为是不可压缩的。不可压缩的例子cake-forming晶体材料是沙子和钙和钠的碳酸盐。包含的粒子的蛋糕金属氢氧化物氢氧化铁等氢氧化铜,氢氧化铝,和沉积物组成的简单变形总量,主要由细晶体,通常是可压缩的。在完成蛋糕,蛋糕的治疗取决于特定的过滤目标。例如,蛋糕本身可能没有价值,而滤液。根据处理方法和微粒的性质、蛋糕可能被丢弃在干燥的形式,或泥浆。在这两种情况下,蛋糕通常受到洗涤,形成后不久,或者经过一段时间的干燥。在某些情况下,第二次洗是必需的,后跟一个干燥阶段,必须从蛋糕中删除所有可能的滤液;或者湿放电是紧随其后的是处理:或者重新制浆和发生第二次过滤;或者干蛋糕处理最好。类似的治疗方案在蛋糕的情况下是有价值的和所有污染酒必须移除,或者蛋糕和滤液都是有价值的。cake-forming过滤采用后者,没有洗,脱水蛋糕,废纸,noncontaminating酒形成了残余悬挂在蛋糕。 To understand the dynamics of the filtration process, a conceptual analysis is applied in two parts. The first half considers the mechanism of flow within the cake, while the second examines the external conditions imposed on the cake and pumping system, which brings the results of the analysis of internal flow in accordance with the externally imposed conditions throughout. The characteristics of the pump relate the applied pressure on the cake to the flowrate at the exit face of the filter medium. The cake resistance determines the pressure drop. During filtration, liquid flows through the porous滤饼降低液压压力梯度的方向。孔隙度(e)至少在蛋糕和滤板之间的接触点(即。,x = 0)和一个最大的蛋糕表面(x = L)污泥进入的地方。一个示意性的定义这个系统如图2所示。

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图2。重要的参数在蛋糕的形成。

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泥浆

图2。重要的参数在蛋糕的形成。

的阻力对每个粒子传播给相邻的粒子。因此,净固体压缩压力增加滤板的临近,导致孔隙度减少。指图3,它可能是假定颗粒接触一度只在表面,和每个粒子液体完全包围。因此,液体压力行为统一在一个方向一个平面垂直于流动的方向。当液体流过每个粒子,正常的积分分力导致形成阻力,和切向的集成组件导致摩擦阻力。如果对于粒子,我们可能仍然假设相邻颗粒之间的单点联系如图3 b。

考虑流过的蛋糕(图3 c)膜位于距离x从滤板。忽视其他部队的蛋糕比由液压拖,一个力平衡从x L给:

应用压力p是时间的函数,而不是距离x, Fs是累积拖累粒子,增加的方向从x = x = 0 L。假设单点联系以来,液压刺有效地在整个蛋糕的横截面(A);例如,对虚构的膜b如图3所示。方程1除以,表示压缩阻力压力通过ps = F / A,我们得到:

图3。摩擦阻力在粒子可压缩蛋糕。

图3。摩擦阻力在粒子可压缩蛋糕。

terra p是一个虚拟的压力,因为它的横截面积不等于粒子的表面积和实际接触区域实际的蛋糕,有一个小面积接触交流,压力作用在固体可以定义为Fs /交流。

差异对x,室内的蛋糕,我们得到:

这个表达式意味着阻力压力增加和液压减少随着流体的蛋糕对滤板的外表面。从达西定律,液压压力梯度是线性的蛋糕,如果孔隙度(e)和特定的阻力(a)是不变的。蛋糕可以被认为是不可压缩的。这是说明了直线从情节获得单位过滤面积的流量与压降图4所示。孔隙度和电阻率的变化都伴随着不同程度的压缩系数,如图4所示。

过滤过程的速度成正比的驱动力和阻力成反比。

图4。整个蛋糕流量/区域和压降。

因为蛋糕和过滤介质的孔隙尺寸很小,通过毛孔和液体速度很低,滤液流可能是层流:因此,泊肃叶定律是适用的。滤过率成正比的不同压力和流体粘度成反比,蛋糕和过滤介质的液压阻力。因为蛋糕的压力和液压阻力和过滤介质变化随着时间的推移,变量的过滤率可以表示为:

dV Adx

V =滤液的体积(立方米)=过滤面积(平方米)t =时间过滤(sec)

假设通过过滤通道,层流过滤的基本方程获得从力平衡:

一个dT

美联社=

压差(N / m2)滤液的粘度(N秒/ m2)滤饼阻力(m”1)初始过滤阻力(滤板和滤通道阻力)(m”1) u =过滤速度(米/秒),即,滤液流经蛋糕和滤板dV / dx =滤过率(立方米/秒)。、滤液流量

滤饼阻力(Rc)的单位面积上的抵抗滤液流过滤。Rc在滤饼厚度的增加而增加。在任何瞬间,钢筋混凝土的质量取决于固体沉积在滤板的结果通过V (m3)滤液。射频可能认为一个常数。确定体积之间的关系和停留时间t,方程5必须集成,这意味着Rc必须表达的V。

我们表示蛋糕体积比滤液体积x ^。因此,x ^ V蛋糕卷。另一个蛋糕卷hcA的表达式;身高(米hc在哪里死蛋糕。结果:

因此,蛋糕的厚度,均匀分布在滤板,是:

滤饼阻力可以表示为:

蛋糕r0 =具体体积电阻(m”2)。

从方程如下8日r0特征的液体流动阻力蛋糕有厚度的1米。

8成方程5代替钢筋混凝土从方程,我们得到:

滤液体积,Xq可以表示的固体颗粒的质量的比率决定的滤板滤液体积(xw)和r0,而是一个特定质量蛋糕阻力rw使用。即r w代表流动阻力由均匀分布蛋糕,的1 kg / m2。更换单位体积的质量,这个术语r0 Xq rwxw方程9变化。忽视了滤板阻力(Rf = 0),和考虑方程7,我们从方程获得3以下表达式:

fn = 1 n秒/ m2, hc = 1米和u = 1米/秒,r 0 =美联社。因此,特定的蛋糕阻力等于液相所需的压差(1 n秒/ m2)的粘度在一个线性过滤1米/秒的速度通过一块1米厚。然而,这个假设的压差超出实际范围。对于高度压缩的蛋糕,r0可以超过1012平方米。假设V = 0(在过滤)滤板没有蛋糕。方程9就变成:

^ = 1 n秒/ m2和u = 1 m /秒,射频=美联社。这意味着滤板阻力等于液相所需的压差(粘度1 n秒/ m2)通过滤板1米/秒的速度。对于许多过滤板射频通常是1010“1。

为恒压降和温度过滤过程中所有的参数方程,除了V, t,是常数。积分方程9 0 V的局限性,从0到t,我们得到:

V x

我们J ^ + VRfV = APAx

两边同时除以¡jli ^翼给:

V2 + 2

RfA)

yJ2LPA * \

roxo,

方程13是过滤,滤液体积之间的关系。表达式适用于不可压缩或可压缩的蛋糕,因为美联社不变,r0和Xq是常数。如果我们假设一个明确的过滤装置和设置一个恒定的温度和过滤压力的值,然后射频、r0 fi和美联社将常数。 括号的条件方程13被称为“过滤常数”,并且常常集中在一起作为参数K和C;地点: 因此,一个简化的表达式可能写描述过滤过程如下: 过滤常数K和C可以通过实验确定,从获得的滤液的体积超过指定的时间间隔(对于一个特定的过滤器,在同一压力和温度)可以计算。如果工艺参数改变,新的常数K和C可以估计方程14和15。16可以进一步简化方程表示x0常数取决于K和C: 用Tq方程16,在恒压条件下过滤的方程是: 18定义了一个抛物线方程滤液体积和时间之间的关系。的表达式是有效的(即任何类型的蛋糕。、可压缩和不可压缩)。从一块V + C和(t + t0),过滤过程可以表示为一个抛物线的顶点在原点如图5所示。将轴移动到距离C和t0提供了系统的过滤特性曲线的体积与时间。因为抛物线的顶点并不是位于这个新系统的起源,原因显而易见的初滤过率过程将有一个有限值,对应于实际的练习。 (V + C) 2 = K (T + T0) 图5。典型的过滤曲线。 常数C和x0方程18的物理解释。他们基本上相当于一个虚构的蛋糕层具有同样的阻力。这个虚构的蛋糕的形成遵循相同的抛物线关系,其中x0表示这个虚构的形成所需的时间质量,和C滤液的体积是必需的。16给微分方程: 和重新排列形式的相互关系: dx_ v = 2 + 2 c dV K + K 这种形式的方程提供了一个线性关系像图6中的情节。表达式是一条直线的斜率为2 / K,拦截c实验测定的dx / dV是由简单的表达式的函数形式。滤液体积V, t V2应该测量时间间隔,和t2。然后,根据方程16: y22 - vf + 2 c (v2 2 c K 在检查这个表达式的右边,我们注意的商等于逆值率目前获得滤液体积,等于卷的平均算术值V,和V2: 过滤常数C和K的基础上可以确定几个不同的时间间隔的测量滤液卷。 dv博士 图6。20块方程。 图6。20块方程。 如下的方程14和15,C和K值取决于r0(特定的蛋糕体积电阻),这反过来又取决于整个蛋糕压降。美联社,特别是在过滤的初始阶段,经历了蛋糕的变化。当蛋糕非常薄,总压降的主要部分是对过滤介质。蛋糕变厚,通过蛋糕的压降增加迅速但水平一个常数值。恒压过滤显示16个微不足道的偏差方程。的近似计算,可以忽视滤板的阻力,提供蛋糕不是太薄。然后滤板电阻Rf方程15 = 0,C = 0(15)方程和t0 = 0方程(17)。因此,过滤的简化方程采用以下形式: 厚的蛋糕,23日给结果接近方程16。

继续阅读:过滤剂过滤公式

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