Контрольная работа на тему Расчет вакуум –барабанного фильтра. (Вариант 13)

Содержание:

Введение………………………………………………………………………..2
1 Аналитический обзор……………………………………………………3
1.1 Барабанные вакуум-фильтры общего назначения с наружной фильтрующей поверхностью………………………………………………….3
1.1.1 Ячейковый барабанный вакуум-фильтр……………………………….3
1.1.2 Барабанные сеточные фильтры…………………………………………6
1.2 Барабанные вакуум-фильтры с верхней подачей суспензии или внутренней фильтрующей поверхностью…………………………………….8
2 Графическая часть………………………………………………….…..10
3 Расчетная часть……………………………………………………………..13
3.1 Технологический расчет процесса фильтрования……………………13
3.1.1 Стадия фильтрования…………………………………………………..13
3.1.2 Стадия первого обезвоживания……………………………………….15
3.1.3 Стадия промывки………………………………………………………18
3.1.4 Стадия второго обезвоживания……………………………………….20
3.2 Производительность фильтра…………………………………………21
3.3 Расход промывной жидкости …………………………………………22
3.4 Общий объем продуваемого воздуха с учетом поправок на турбулентность и разряжение………………………………………………..22
3.5 Конечная влажность осадка……………………………………………24
Вывод по работе………………………………………………………………25
Приложение……………………………………………………………………26
Список используемой литературы……………………………………………27

Введение:

В химической технологии для разделения разнообразных неоднородных суспензий на сплошную и дисперсную фазы часто применяют процесс фильтрования.
При этом пользуются некоторыми понятиями. Пористые перегородки называются фильтрующими, дисперсная фаза, которая задерживается на них, осадок, а сплошная фаза, прошедшая через перегородку, фильтрат [1, c. 115].
В данном курсовом проекте рассматривается фильтрование жидкой суспензии с образованием осадка на поверхности фильтрующей ткани (перегородке). Так же стоит отметить, что образовавшийся осадок на ткани может выполнять функции фильтрующей среды [1, c. 115].
Результативность процесса фильтрования зависит от характера физического взаимодействия подаваемой суспензии в ванну и фильтрующей ткани. Поэтому при выборе нужно учитывать вид переплетения нитей, который определяет толщину и плотность ткани.
Вакуумными фильтрами называются фильтры, в которых отфильтрованная жидкость поступает в зону, находящуюся под давлением ниже атмосферного [2, c. 132]. Так как исходная суспензия находится под атмосферным давлением, то максимальна возможная разность давлений, которая создается при работе в вакуумных фильтрах, составляет 0,1МПа.
Исходную смесь может подаваться насосом под небольшим давлением или же гравитационным методом (под действием силы тяжести). Минусом в вакуум-фильтрах является их неспособность разделять суспензии с высококонцентрированными растворами солей в жидкой фазе, которые кристаллизируются при прохождении фильтрующей перегородки и забивают ее поры, что затрудняет работу фильтра. Так же не подлежат обработке легколетучие, взрыво- и огнеопасные суспензии.

Заключение:

В результате расчета было получено:
Барабанный вакуум-фильтр (ГОСТ 5748-79): типоразмер БОК 5-1.8, поверхность фильтрования 5 м2 , диаметр барабана 1,8 м, частота вращения 0,1-1,0 об/мин, потребляемая мощность 2,0 кВт, масса с приводами 2500 и 3000 кг, длина 2600 мм, ширина 2450 мм, высота 2300 мм, объем расивера-1,0 м3, объем ловушки – 0,4 м3, подача вакуум-насоса – 6 м3/мин, подача воздуходувки 1,5 м3/мин. В качестве коррозионно-стойкой стали используют AISI 316. Российский аналог AISI 316L по ГОСТ — 03Х17Н14М3. Материал фильтрующей ткани – полипропилен.
Конечная влажность осадка 0,154 кг/кг , расход воздуха 0,35 м^3/с, расход промывной жидкости 0,0697 м^3/мин, производительность по влажному осадку при 0,425 м^3/мин, производительность по фильтрату 0,645 м^3/мин , производительность по сухому осадку 394,4 кг/мин, производительность по суспензии 1,07 м^3/мин или 1069,9 кг/мин.

Фрагмент текста работы:

Аналитический обзор

Рассмотрим общую классификацию аппаратов данного вида, которые используются в производстве различных неорганических соединений, катализаторов, а так же для очистки сточных вод. Всего существует два вида барабанных вакуум-фильтров: с наружной фильтрующей поверхностью  и внутренней фильтрующей поверхностью. Рассмотрим каждый вид поподробнее. 
1  Барабанные вакуум-фильтры общего назначения с наружной фильтрующей поверхностью
Барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхностью служат для разделения суспензий  более или менее однородной дисперсности. Так же такие фильтры  наиболее просты и надежны в эксплуатации.   
Ячейковый барабанный вакуум-фильтр
Это самый распространенный вид барабанных вакуум-фильтров. Основной его характеристикой является то, что барабан находится в ванне со суспензией под определенным углом. Во время его вращения частички твердой фазы захватываются фильтровальной тканью, закрепленной на внешней части барабана, образуя осадок, проходят несколько зон обработки, после чего снимаются ножом.
Барабан покрывают сначала металличе¬ской сеткой, а затем  только фильтровальной тканью. Результативность процесса фильтрования зависит от характера физического взаимодействия  подаваемой суспензии в ванну и фильтрующей ткани. Проницаемость  и задерживающая способность ткани главным образом зависит от пористости и размера самих пор, поэтому вид используемой нитей влияет на фильтрационную способность ткани. Проницаемость оценивается воздухопроводностью и гидравлическим сопротивлением [2, c. 157]. Во время процесса на фильтрах происходит два противоположных процесса – засорение ткани или же фильтрующей перегородки и ее  регенерация. В ходе регенерации фильтрационные свойства полностью не восстанавливаются, из-за чего возрастает ее сопротивление, и, следовательно, уменьшается скорость фильтрования [2, c. 157].
В зависимости от толщины осадка, получаемого на поверхности барабана, используемой суспензии используются три различных способа съема осадка: ножевой, валиковый, шнуровый или со сходящей с барабана ткани (смотреть рисунок 1.1).
 
Рисунок 1.1- Схемы съема осадка с барабанного вакуум-фильтра:
а — съем ножом, б — валиком, в – шнурами или со сходящей с барабана ткани [2,c.137]

При ножевом методе на осадок поступает сжатый воздух, который помогает отделиться осадку от ткани. Осадок, отделяясь, скользит по наклонно плоскости ножа и собирается в емкость. Нож представляет собой металлическую полосу, которая установлена вдоль образующей барабана на минимальном расстоянии от его поверхности [2, c. 137]. Угол и расстояние можно регулировать. Применяется в том случае, когда толщина осадка составляет не менее 5 мм.
Валиковый съем используется, когда слои осадка имеют меньшую толщину. Валик устанавливается параллельно образующей барабана. Слой осадка за счет большей адгезии к материалу валика налипает на валик и снимается ножом или другим валиком [2, c. 137].
С помощью шнура отделяют от ткани осадок толщиной до 1,5 мм, и поэтому на таких фильтрах можно отфильтровывать трудно разделяемые суспензии.
Углом погружения называется угол дуги барабан, соответствующий части поверхности, погруженной в суспензии (130-149) [2, c. 135]. 
Углами фильтрования (97,5-135°), первой просушки (55-71°), промывки и второй просушки (92-103°) называются углы барабана, на соответствующих поверхностях которых идет фильтрование [2, c. 135] . 
В случае если осадок не успевает промыться за отведенное для этого время, то изменяют число оборотов барабана, в результате чего изменяется толщина образующего осадка. Таким образом, можно попытаться добиться условий, при которых осадок успеет отмыться за время равное 0,6-0,8 от времени фильтрования. Если же это не удается то, может быть применена многостадийная промывка осадка последовательно на нескольких барабанных вакуум-фильтрах с промежуточными смешениями осадка и промывной жидкости (репульпациями) [2, c. 135]. 
Для увеличения области применения барабанных вакуум-фильтров увеличивают угол погружения барабана в интервале 140-198°, но это приводит к значительному сокращению зон промывки и продувки осадка. То есть осадок может выйти  с ножа с содержанием жидкой фазы исходной суспензии и большим количеством влаги, что в значительной степени влияет на качество получаемого осадка.
Производительность барабанного вакуум-фильтра возрастает с увеличением скорости вращения барабана, а это соответствует уменьшению толщины осадка и увеличению трудности с отделением осадка с поверхности ткани. 
Если цель фильтрования – очистка жидкой фазы суспензии, а твердая фаза не является ценным продуктом, то фильтрование можно проводить на барабанных вакуум-фильтрах с применением предварительно нанесенного слоя вспомогательного вещества.  В этом случае сначала отфильтровывается специально приготовленная суспензия вспомогательного веществ и образуется осадок 50-75 мм, затем остаток суспензии вспомогательного вещества сливают из ванны, а в нее заливают суспензию, подлежащую ответвлению, и начинают фильтрование [2, c. 137-138]. 
Недостатки:
Быстрое осаждение твердой фазы суспензии. Для предотвращения смывания осадка с поверхности барабан мешалка перемещается  в ванне фильтра с небольшой скоростью. Поэтому частицы твердой фазы суспензии оседают на дно и суспензия в ванне начинает сгущаться, что постепенно нарушает нормальную работу фильтра. 
Недостаточная скорость фильтрования суспензии. Скорость – 0,1-2 об/мин. При угле фильтрования 135 градусов максимальное время фильтрования 3,75 минут, а при угле 100 – 2,8. Если скорость фильтрования низка и за это время образуется слой осадка менее 5 мм, то он плохо отдувается от ткани, не снимается ножом и замазывает ткань [2, c. 136] .