Фільтрування-процес розділення суспензій або пилу за допомогою пористої перегородки-фільтра, здатної затримувати зважені частинки, що знаходяться в рідині або газі. За технологічною ознакою фільтрує апаратуру поділяють на газові фільтри (для очищення газів), рідинні (для розділення суспензій) і фільтруючі центрифуги (для розділення суспензій). Фільтр-прес відноситься до рідинним фільтрам періодичної дії і є багатокамерним. Розглянемо камерний фільтр-прес.
Він являє собою блок, що складається з декількох притиснутих одна до одної плит 1. На поверхні плит є ряд каналів 6, виходять в збірний канал 7, з'єднана з відвідним каналом 8. Фільтр суспензія вводиться в блок плит через центральний канал 4 і розподіляється по камерах, освіченим кожної суміжній парою плит. У камерах рідина проходить через фільтруючу тканину в канали 6,7 і по відвідним каналах 8 виводиться з фільтра
Форма плит і заправка фільтрує тканини в камерному фільтр-пресі досить складні.
Видозміною камерного фільтр-преса є рамний фільтр-прес. Він значно простіше і дешевше камерних. Завдяки цьому рамні набули широкого поширення в промисловості. Рамні маютьвисокорозвинену фільтруючу поверхню, але виготовлення їх простіше і дешевше, ніж батарейні намивні фільтри. Недолік камерних і рамних фільтр-пресів - незручність вивантаження осаду. Для вивантаження осаду блок плит і рам розбирають, кожну раму окремо виймають з блоку і розвантажують вручну.
Максимальна продуктивність фільтра досягається за умови рівності тривалості фільтрування та проведення допоміжних операцій.
Способи перемішування в рідких середовищах. Схеми установок.
Цілі: 1) створення однорідної системи з дисперсних фаз; 2) інтенсифікація процесів теплообміну і масообміну. Три способи перемішування в хім. промисловості:
1) механічне перемішування - за рахунок введення механічної енергії в обсяг (за допомогою мішалок). Цей вид перемішування має переважне значення в хімічних і нафтохімічних виробництвах.
2) пневматична перемішування-здійснюється шляхом пропускання газу через шар перемішуємо рідини. Стиснутий газ надходить в апарат, наповнений рідиною. Газ розподіляється барометром. Газ, що виходить через отвори в трубах, перемішує рідину.
Інтенсивність перемішування: [a] = [м 3 / (м 2 * хв)] - кількість повітря, що подається через перетин апарату в одиницю часу. Режим 0,4-слабка інтенсивність перемішування; 0,8-середня; 1,2 - інтенсивне перемішування. Пневматична перемішування має обмежені області застосування-коли допускається контакт з газом перемішується рідини і перемішування здійснюється короткочасними періодами.
3) циркуляційний перемішування-проводиться багаторазовим прокачуванням рідини через систему апарат-циркуляційний насос-апарат. Застосовується: при перемішуванні шкідливих речовин; для перемішування речовин, для яких контакт з киснем повітря неприпустимий.
Інтенсивність циркуляційного перемішування визначається кратністю циркуляції: n = Q / V р-відношення секундної продуктивності циркуляційного насоса до робочого об'єму перемішуємо середовища. Відповідно до n забезпечується та чи інша інтенсивність перемішування. n - скільки разів оновиться в секунду обсяг рідини, що знаходиться в ємності.
Ефективність перемішування - визначається двома способами в залежності від цілей.
Для 1-ої цілі: 1) визначаються концентрації дисперсних частинок в різних точках об'єму. 2) визначаємо середнє арифметичне значення концентрації. 3) визначаємо середнє відхилення від середнього значення: х = ± # 8710; х
Для різних апаратів порівнюємо # 8710; х. Чим воно менше, тим ефективність вище. Процес тривалий.
Для 2-ий мети: КТ1 / КТ2 - коефіцієнти пропорційності в рівнянні кінетичних законів або КМ1 / КМ2 - коефіцієнти маси.
КТ1 / КТ2> 1 - ефективніше 1 апарат.
Основні типи мішалок.
Механічне перемішування в рідкому середовищі здійснюється за допомогою мішалок різного типу. Мішалка найчастіше представляє собою комбінацію лопатей, насаджених на вал, що обертається. Лопаті мішалок можуть мати різноманітну геометричну форму, відповідно до якої розрізняють основні типи мішалок: лопатеві, пропелерні, турбінні.
Рис.2: характер струмів рідини, що виникають в апараті з лопатевою мішалкою.
Лопатеві мішалки. Робочий орган-лопаті різної конфігурації. Для перемішування суспензій, що містять тверді частинки, швидкість осадження яких невелика, застосовують лопатеві мішалки з похилими лопатями (при їх роботі посилюються вертикальні струми рідини, що сприяє піднесенню твердих частинок з дна апарату). При перемішуванні лопатевими мішалками густих рідин основна маса рідини обертається в місці з лопатями, при цьому ефективність перемішування дуже низька. Для усунення цього явища в корпусі апарату встановлюють ріжучі нерухомі перегородки. Для рівномірної інтенсивності перемішування застосовують рамні мішалки-комбінація вертикальних, горизонтальних і похилих лопатей. Їх недолік-велика витрата енергії.
Застосування: для інтенсифікації теплових, дифузійних і хімічних процесів; при розчиненні різних речовин і приготуванні емульсій та суспензій.
Переваги лопатевих мішалок: простота пристрою, низька вартість виготовлення, добре перемішування рідин. Недоліки: їх застосування малоефективно для приготування емульсій з рідин, що значно відрізняються за питомою вагою.
Пропелерні мішалки. Пристроями, що перемішують орган-пропелер двох-, трьох- або чотирилопатевий. Під час роботи мішалки при звичайних окружних швидкостях кінця лопатей пропелера виникають інтенсивні вертикальні струми рідини. Один пропелер забезпечує інтенсивне перемішування рідини в зоні висоти, що дорівнює діаметру апарату. Якщо H> D, то встановлюють кілька пропелерів. Застосування: в процесах отримання суспензій, при перемішуванні в'язких рідин. Переваги: порівняно з лопатевими працюють з великими швидкостями обертання. Недоліки: складне виготовлення і вартість вище, ніж у лопатевих.
Турбінні мішалки. Пристроями-турбинки (з прямими, похилими або криволінійними лопатками). Застосовуються для перемішування в'язких рідин, для отримання суспензій з великими твердими частинками. Переваги: швидкість обертання лопаток більше, ніж у пропелерних мішалок. Недоліки: складність виготовлення і висока вартість.
Циклонний процес-створення відцентрової сили за рахунок завихрення потоку, а апарат нерухомий. Два види циклонів: 1) газовий-для поділу газ + ТВ, димів і газокапельних систем; 2) гідроциклони - для поділу ж + тв, ж + газ, ж + ж, емульсій (ж в ж).
Сутність процесу: потік зі зваженими частками вводять в апарат тангенциально через вхідну трубу. Завдяки тангенціальному вводу та наявності центральної вивідний труби потік починає обертатися навколо труби, здійснюючи при проходженні через апарат кілька оборотів.
Під дією виникаючих відцентрових сил зважені частинки відкидаються до периферії, осідають на внутрішній поверхні корпусу 1, а потім опускаються в конічний днище 2 і видаляються з апарату через патрубок. Звільнений від зважених часток потік виводиться з циклону через вивідну трубу.
1-корпус; 2-конічне днище; I-запилений газ; II-очищений газ; III-пил.
Оскільки при даній окружної швидкості величина відцентрової сили обернено пропорційна радіусу обертання Fц = mv 2 / r, виявилося доцільним виконувати циклони з корпусом малого діаметра. Апарат заданої продуктивності виконують у вигляді батареї з кілька паралельно працюють циклонів малого діаметра.
Запилений газ вводиться в середню частину апарату I і розподіляється за елементами 2, вмонтованим в перегородці 1. Очищений газ видаляється з верхньої частини апарату II, а осіла пил - з нижньої III.
Аналогічно циклонів влаштовані гідроциклони для розділення суспензій.
G, A - дуже малі в відцентровому полі.
B = # 961; с * (πd 3/6) * w 2 * r- доцентрова сила
- опір руху частинки