ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование фильтрования с образованием сжимаемого осадка при помощи фильтра с поршнем из "Фильтрование" За последние 20 лет опубликовано много статей, в основном Тиллером и Ширато с соавторами, посвященны.х исследованию фильтрования с образованием сжимаемых осадков при помощи фильтра с поршнем. Использование фильтра с поршнем вместо обычных фильтров связано, по-видимому, с намерением упростить методику проведения опытов. Однако условия проведения опытов на фильтре с поршнем сильно отличаются от соответствующих условий на обычных фильтрах. Это приводит к затруднениям в достижении близки.х результатов исследования на фильтрах обоих видов. [c.58] Схема фильтра с поршнем внутренним диаметром 50 мм при толщине пористых угольных дисков около 5 мм дана на рис. П-7. [c.58] Действие этого фильтра основано на следующих соображениях. [c.58] На фильтре с поршнем возможно создать модель рассматриваемого тонкого слоя в виде осадка достаточной толщины, отождествив сжимающее усилие с давлением поршня на осадок. Предполагается, что осадок после сжатия поршнем будет иметь однородную пористость и однородную проницаемость или удельное сопротивление по всей толщине. Изменяя нагрузку на поршень в заданных пределах, можно установить Ел и г -л для каждого тонкого слоя, а затем при помощи интегрирования определить средние значения е и г , которые используются в уравнениях фильтрования. [c.59] Опыт на фильтре с поршнем выполняется таким образом. В цилиндрический сосуд, из которого вынут поршень с верхними опорными и фильтровальным дисками, помещают некоторое количество исследуе.мой суспензии. После этого на нижнем фильтровальном диске при фильтровании под вакуумом получают осадок твердых частиц суспензии. Затем в сосуд вводят поршень, который сжимает осадок. Осадок, сжатый поршнем, по структуре однороден и по свойствам соответствует тонкому слою полученного при фильтровании осадка, находящемуся под действием такого же давления. После этого через осадок при относительно небольшой разности давлений фильтруют жидкую фазу суспензии и определяют пористость и проницаемость или удельное сопротивление осадка. Затем нагрузку на поршень несколько увеличивают и опыт повторяют. [c.59] Рассмотрим в сокращенном виде некоторые закономерности разделения фильтрованием суспензий, дающих сжимаемые осадки, применительно к опытам на фильтре с поршнем. В данной связи различают разделение суспензий с небольшой, средней и большой концентрацией [50]. [c.59] Небольшая концентрация суспензии (См не превышает 0,05). При такой величине с и обычных значениях рж/рт слагаемым тСм в уравнении (П, 101) можно пренебречь и приближенно считать, что х = ржСм постоянно при любой разности давлений. [c.59] В общем сжимающее усилие р изменяется от О на границе осадка с суспензией до максимальной величины на выходе из фильтровальной перегородки. Однако анализ гидродинамики фильтрования сильно усложняется, если учитывать сопротивление перегородки. Поэтому далее рассматривается только сопротивление осадка, что допустимо, если сопротивление перегородки пренебрежимо мало или осуществляется длительный цикл фильтрования. При этом в соответствии с равенством (II, 46) величина р изменяется от О на границе осадка с суспензией (Рст = Р ) до р=Р на выходе из осадка (Рст = 0). Иными словами, при таких условиях можно считать, что величина р изменяется в пределах разности давлений при фильтровании АР = Я1—0. [c.59] Знак минус перед Per i и пределы интегрирования соответствуют тому обстоятельству, что в направлении от суспензии к перегородке величина Р -л уменьщается, а ДР возрастает. [c.60] Заменяя левую часть уравнения (II, 106) равным ей выражением из уравнения (И, 107) и интегрируя правую часть уравнения (11,106), получим, как и следовало ожидать, уравнение (И, 104), относящееся ко всему осадку. Уравнения (И, 103) и (II, 104) применимы к сжимаемым осадкам при постоянной разности давлений. [c.60] В опытах на воронке с порщнем величину сжимающего усилия р—Рг—Рст принимают равной механической нагрузке на поршень, сжи.мающий осадок. Величину находят затем путем фильтрования чистой жидкости сквозь предварительно сжатый порщнем осадок при небольшой разности давлений с использованием известного уравнения. [c.60] Определение е может быть выполнено графически или аналитически, если завпси.мости Вл и (1—Вл) от Pi—Рст-л представлены простыми математическими соотношениями. Определив е, рассчитывают т и устанавливают, можно ли пренебречь произведением тсм в уравнении для скорости фильтрования. [c.61] Большая концентрация суспензии (См превышает 0,15). При таких концентрациях суспензии обнаружены явления, которые ранее оставались незамеченными в процессах фильтрования на обычных фильтрах. Эти явления обусловливают заметные расхождения между результатами опытов на фильтре с поршнем и на обычных фильтрах и связаны с различиями в гидродинамических характеристиках осадков на фильтрах обоих видов. [c.61] Осадок на фильтре с поршнем после очередного сжатия под действием нагрузки на поршень представляет собой жесткую пористую структуру с однородной пористостью по высоте. При этом процесс фильтрования при небольшой разности давлений аналогичен течению жидкости сквозь изотропную пористую среду с неизменными свойствами. [c.61] Осадок на обычно.м фильтре возможно рассматривать как совокупность губчатых тонких слоев, расположенных параллельно перегородке, причем пористость каждого такого слоя при фильтровании непрерывно уменьшается во времени. Это пропсходит вследствие увеличения в каждом тонком слое сжимающего усилия по мере роста толщины осадка (см. рис. 11-2). В результате уменьшения пористости тонкого слоя часть жидкости удаляется из его пор и присоединяется к основному потоку жидкой фазы суспензии. Одновременно происходит перемещение твердых частиц осадка в направлении к перегородке, причем эти частицы занимают объем, освободившийся после удаления из пор части жидкости. [c.61] Величины 57л/ вых, Ол и Мл/Л1 находятся с применением достаточно сложных уравнений. На рис. 11-9 показаны кривые для различных концентраций суспензии. После интегрирования получено, что при с = 0,481 величина /5 = 0,884, а при См = 0,200 значение Л = 0,997. Приведенные выше данные, связанные с исследованием процесса фильтрования на фильтре с поршнем, опубликованы в ряде статей, в частности [51] — [63]. [c.63] Таким образом, методику исследования процесса фильтрования с использованием фильтра с поршнем нельзя считать в настоящее время достаточно совершенной. [c.64] Вернуться к основной статье