ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтрование при неньютоновской жидкой фазе суспензии из "Фильтрование" Как следует из основного уравнения (П,5) с учетом равенств (П,3) и (П,8), скорость фильтрования тем выше, чем меньше толщина слоя осадка, и при Лос = 0 величина максимальна. При непрерывном удалении с перегородки образующегося осадка производительность фильтра существенно возрастает. Известен ряд фильтров, в которых предотвращается образование осадка на перегородке в различных гидродинамических условиях. Такие фильтры не получили в настоящее время широкого промышленного применения и закономерности происходящих в них яроцессов изучены не полностью. Однако они потенциально интересны в теоретическом и практическом ашектах. Рассмотрим в общих чертах действие фильтров разной конструкции. [c.53] Установлено, что давление при фильтровании и концентрация суспензии практически не влияют на скорость процесса, которая возрастает пропорционально квадрату скорости потока [41]. [c.54] Динамический фильтр. Этот фильтр состоит из вращающихся и неподвижных дисков, попеременно расположенных так, что между ними имеются узкие каналы [4, с. 154]. Суапензия под давлением, создаваемым насосом,. протекает по каналам, в результате чего внутрь дисков проникает фильтрат, а суспензия постепенно сгущается. Как и в предыдущем фильтре, в данном случае основная часть образующегося осадка непрерывно перемещается, а на поверхности дисков сохраняется тонкий слой осадка. Фильтрат удаляется из вращающихся и неподвижных дисков соответственно через полый вал и коллекторный трубопровод. Производительность фильтра зависит от скорости вращения, давления и расстояния между вращающимися и неподвижными дисками. Получаемая на фильтре сгущенная суспензия нередко обладает вязкопластичными или тиксотропными свойствами. Сопротивление при фильтровании в основном является суммой сопротивлений фильтровальной перегородки и находящегося на ней упомянутого выше тонкого слоя осадка. В предположении, что перегородка с проникшими в нее частицами имеет такой же показатель сжимаемости, как и осадок, приведено соотношение где Wi — скорость фильтрования при АР=1. Сравнительные опыты показывают уменьшение влажности осадка и значительное увеличение удельной производительности по сухому осадку для динамического фильтра по отношению к фильтрпрессу. [c.54] Вибрационный фильтр. Действие фильтра основано а сообщении фильтровальной перегородке нормальных к ее поверхности гармонических колебаний, что приводит к частичному или полному разрушению структуры осадка и непрерывной регенерации перегородки [43]. [c.55] Электрокинетический фильтр. В данном фильтре суспензия разделяется при постоянной разности давлений в постоянном электрическом поле [44]. Обладающие электрическим потенциалом твердые частицы удаляются от фильтровальной перегородки, что уменьшает или устраняет образование осадка. [c.55] Выполнен теоретический анализ процесса разделения суопензии на чистый фильтрат и сгущенную суспензию в условиях, когда образованию обычного осадка на горизонтальной фильтровальной перегородке препятствует вращающийся горизонтальный диск, расположенный на небольшом расстоянии над перегородкой [45]. Экспериментальное исследование проведено с использованием водной суспензии глины. Установлено, что скорость процесса разделения уменьшается при возрастании концентрации суопензии. В обычное уравнение фильтрования введено дополнительное, эмпирически находимое сопротивление. [c.55] Жидкой фазой суопензии обычно является ньютоновская жидкость, которая соответствует закону внутреннего трения Ньютона, причем напряжение внутреннего трения, возникающее между слоями жидкости при ее течении, пропорционально градиенту скорости по нормали к направлению течения. На практике встречаются суспензии, жидкая фаза которых отличается аномальными свойствами и относится к неньютоновским жидкостям. Свойства последних разнообразны и характеризуются названиями пластичных, псевдопластичных, дилатантных, тиксотропных, вязкоупругих жидкостей. [c.55] Здесь неньютоновские свойства жидкости учтены эквивалентной вязкостью цэкв, которая представляет собой вязкость такой ньютоновской жидкости, скорость фильтрования которой одинакова с соответствующей величиной для неньютоновской жидкости при одной и той же разности давлений. Значение Цэкв является сложной функцией параметров реологического уравнения состояния рассматриваемой жидкости. [c.56] Проницаемость Кх представлена в виде зависимости от параметров пористого слоя (размер частиц и пористость) величина К включает коэффициент пропорциональности. [c.56] Выполнены опыты по фильтрованию растворов полимеров сквозь слой свинцовой дроби. При сопоставлении экспериментальных и рассчитанных по приведенному выше уравнению скоростей фильтрования обнаружено хорошее соответствие. [c.56] Получены уравнения, описывающие процесс фильтрования при постоянном и изменяющимся во времени удельным сопротивлением осадка [47]. Эти уравнения содержат два экспериментально определяемые параметра постоянную фильтрования в зависимости объема фильтрата от времени обобщенное сопротивление фильтровальной перегородки. [c.56] Выполнены опыты по разделению суспензий мела, талька, каолина, окисей алюминия и кремния в водных растворах карб-окснметилцеллюлозы (КМЦ) и гидроксиэтилцеллюлозы (ГЭЦ) на горизонтальной фильтровальной перегородке поверхностью 64 см . [c.56] Установлено, что суспензия окиси кремния в КМЦ и мела в ГЭЦ характеризуется постоянными величинами обоих упомянутых параметров во времени и почти одинаковыми значениями вязкости чистого раствора полимера и фильтрата. Найдено, что суспензия мела в КМЦ и окиси алюминия в КМЦ отличаются изменяющимися во времени свойствами осадка, причем вязкости чистого раствора полимера и фильтрата различаются на 25—40%. [c.56] Применительно к фильтрованию с образованием осадка при постоянной разности давлений отмечены первая короткая начальная стадия, в течение которой удельное сопротивление осадка и а непрерывно изменяются, и вторая основная стадия, когда упомянутые величины остаются постоянными. [c.57] В опытах по разделению суопензии карбоната кальция в водном растворе гидроксиэтилцеллюлозы с концентрацией 0,6—1% установлено, что значение находится в пределах в основном 0,1—0,4. Это значительно ниже значений Л для осадков при ньютоновской жидкой фазе суспензии. [c.57] На основании степенных реологических уравнений для потока неньютоновской жидкости, а также уравнения, устанавливающего связь между разностью давлений и скоростью фильтрования, применительно к несжихмаемому осадку получена относительно простая зависимость между продолжительностью процесса и объемом фильтрата, в которую включены значения удельного сопротивления осадка, сопротивление перегородки, а также параметры реологического уравнения [49]. Дана связь между удельным сопротивлением осадка и перегородки для ньютоновских и неньютоновских жидкостей. [c.57] Отмечено, что разделение на фильтрах суспензий с неньютоновской жидкой фазой исследовано недостаточно [168]. Дано математическое описание процесса разделения суспензии при допущениях, что оседанием частиц в суспензии можно пренебречь, фильтрат является жидкостью Стокса, движение жидкости в порах осадка ламинарное. В частности, установлено, что в координатах д—(йхЩ) - (где п — индекс текучести) получаются прямые линии в соответствии с экспериментами на системах карб-оксиметилцеллюлоза — двуокись кремния или окись алюминия. Отсюда следует, что в этих системах эмпирическая характеристика сопротивления осадка сохраняет постоянную величину в процессе фильтрования. В других экспериментах обнаружено, что удельное сопротивление осадка изменяется с течением времени. [c.58] Вернуться к основной статье