Общий расчет изделия. Расчет стадий фильтрования. Стадия фильтрования. Продолжительность фильтрования

2.3  Общий расчет изделия

2.3.1  Расчет стадий фильтрования

 Стадия фильтрования

Расчитаем отношение объема осадка к объему фильтрата   по   формуле [3,стр.119,(4.57)]

=415,09=0,54,                       (2.1)

где    , кг/м³       [3,стр.119,(4.55)];          (2.2)

=0,2–концентрация твердых частиц в суспензии;

=1320–удельный вес жидкой фазы суспензии, кг/м³;

=1460–удельный вес твердых частиц, кг/м³;

=1,82–отношение веса влажного осадка к весу твердых частиц осадка.

Расчитаем объем фильтрата, получаемого с 1 м² поверхности барабана по формуле [3,стр.97.,(4.6)]

Принимаем толщину слоя осадка 0,05 м, тогда

, м³/м²                                                     (2.3)

где =0,05–толщина слоя осадка, м.

Продолжительность фильтрования рассчитаем по формуле [3,стр.33.,(2.27)]

=5 сек.            (2.4)

где =3,05*10^-4–вязкость жидкой фазы суспензии, кг*сек/м²;

=0,9*10¹⁰–удельное объемное сопротивление осадка, м^-2;

=1380–разность давлений, кг/м².

Проанализировав существующие ленточные фильтры сделаем выводы, что частота вращения барабана лежит в пределах 0,2-2 об/мин.

Определим величину фактора обезвоживания по формуле [3,стр.223.,(7.13)] задавшись =0,4

, сек         (2.9)

где =0,4–отношение объема пор к объему осадка.

Отношение  равно       

.                                                                         (2.10)

Критерий капиллярности получаем по формуле [3,стр.222.,(7.5)]

,                             (2.11)ределяем утем.ий. противление осадка, вердых частиц борота барабана равна 60 сек:

где  =0,676, кг/м –поверхностное натяжение на границе жидкая фаза–воздух [3,стр.408].

Остаточное насыщение вычисляем по уравнению[3,стр.222,(7.4)]

.                                 (2.12)

Насыщение в конце стадии первого обезвоживания определим из графика (рисунок 2.4). При  и  величина

Рисунок 2.4 График для определения насыщения осадка влагой в зависимости

от продолжительности обезвоживания

Определим фактор продувки по формуле [3,стр.225,(7.17)]

  м³/м²                              (2.13)

где  =1,83*10^-5–вязкость воздуха, кг*сек/м².

Расчитываем объем воздуха, продуваемого через осадок поверхностью 1м²

м³/м²                                                 (2.14)

где   =4,0–из графика опытных данных (рисунок 2.5).

Стадия промывки

Принимаем, что свойства жидкой фазы суспензии и свойства жидкости, протекающей при промывке через поры осадка, одинаковы.

Рисунок 2.5 График для определения объёма продуваемого воздуха в зависимости

от продолжительности обезвоживания

Скорость жидкости при однофазном потоке найдем из уравнения [3,стр.223,(7.10)]

, м³/м²*сек                    (2.15)

Скорость поступления промывной жидкости

, м³/м²*сек                                            (2.16)

где  –отношение скорости промывки к скорости фильтрования

Отношение скоростей воздуха при двухфазном и однофазном потоках найдем из графика (рисунок 2.6). При  и  получим, что насыщение осадка влагой в процессе промывки , а отношение .                                                       

Скорость воздуха при однофазном потоке рассчитаем по формуле [3,стр.225,(7.14)]

;                                                                        (2.17)

Рисунок 2.6 График зависимости от отношения для различных значений m_в и m_o

где μ_воз–вязкость воздуха, кг*сек/м².

Так как отношение , то в выражение указанное выше подставим  и получим:

 м³/м²*сек.         (2.18)

Скорость воздуха при двухфазном потоке

 м³/м²*сек.                                  (2.19)

Продолжительность промывки найдем, принимая во внимание, что продолжительность 1 оборота барабана равна 60сек и угол, соответствующий зоне промывки, составляет 60⁰

сек.                                                                         (2.20)

Объем продуваемого воздуха

 м³/м²          

2.3.2 Расчет производительности фильтра

Производительность по фильтрату определяется по формуле [3,стр.411,(9.13)]

 м³/мин,                                           (2.28)

где F=40–площадь поверхности фильтрования, м²;

n=1–число оборотов барабана в минуту, об/мин.

Производительность по влажному осадку при толщине слоя осадка 0,05 м определим аналогично [3,стр.411,(9.14)]

 м³/мин,                                               (2.29)

где –толщина слоя осадка, м.

Производительность по суспензии находится как сумма производительностей по фильтрату и влажному осадку [3,стр.411,(9.15)]

 м³/мин.                                           (2.30)

Расход промывной жидкости

Поверхность барабана, соответствующая зоне промывки, будет равна

 м².                                                                             (2.31)

Расход промывной жидкости с учетом, что скорость поступления промывной жидкости равна 0,001 м³/м²*сек, будет равен

 м³/мин.                                                           (2.32)

Общий объем продуваемого воздуха с учетом поправок на турбулентность и разряжение

Общий объем воздуха без учета поправок

 м³/м² .                            (2.33)

Поправку на турбулентность вычисляем следующим образом. Разность давлений выраженная в мм рт. ст., составляет

 мм рт. ст.                                                         (2.34)

При  и  м² из графика (рисунок 2.9) для определения поправки на турбулентность, находим, что:

Рисунок 2.9 График для определения поправки на турбулентность

Поправку на разряжение определяем, принимая во внимание, что давление отсасываемого воздуха

100000-13800=86200 кг/м².

Среднее давление воздуха в осадке

(100000+86200)/2=93100 кг/м².

Отсюда поправка составит

93100/86200=1,08.

Общий объем воздуха с учетом поправок

30,63*0,47*1,08=15,5 м³*м^-2.

Расход воздуха

 м³*сек^-1 (при  давлении 86200 кг/м³).

2.3.3 Расчет конечной влажности осадка

Эту величину определяем на основании того, что в порах осадка находится только вода. Тогда для 1 м³  осадка (при ):

– вес влаги

0,245*0,4*10000=980 кг

– вес твердых частиц

(1-0,4)*14620=8770 кг

Конечная влажность осадка составит:

.

Так как конечная влажность осадка в итоге расчетов составляет