Разделение суспензий в саморегенерирующемся фильтре

• Автор: Данилов, Николай Валерьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 218 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. РАЗДЕЛЕНИЕ СУСПЕНЗИЙ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССАХ.

1.1. Основные промышленные способы разделения суспензий

1.1.1. Отстаивание.

1.1.2. Использование центробежного поля для разделения суспензий 2

1.1.3. Фильтрование.

1.2. Способы регенерации фильтрующей поверхности

1.2.1. Пневматическая пульсация.

1.2.2. Механическая пульсация. 3
1.2.3. Вибрация.
1.2.4. Ультразвук.
1.3. Конструкции фильтров с комбинированным воздействием на разделяемую суспензию.
1.4. Математические модели разделения суспензий 4
1.4.1. Детерминированная модель. 4
1.4.2. Стохастическая модель
1.4.3. Модели, основанные на методе анализа размерности и теории подобия.
1.4.4. Математическая форма описания
процесса фильтрования
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ
ЧАСТИЦЫ В СЕПАРАЦИОННОЙ ЗОНЕ САМОРЕГЕНЕРИ
РУЮЩЕГОСЯ ФИЛЬТРА.
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ,
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ,ИСПОЛЬЗУЕМАЯ АППАРАТУРА, ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ
3.1. Описание экспериментальной установки
3.2. Особенности конструкции экспериментального фильтра.
3.2.1. Корпус фильтра.
3.2.2. Фильтрующие элементы.
3.3. Используемая аппаратура 7
3.3.1. Мельница. 7
3.4.Гранулометрический состав суспензий.
3.5. Экспериментальная суспензия 7
3.6. Ошибка измерительных приборов
3.6.1. Пример вычисления ошибки
измерительных приборов
ГЛАВА 4. ВЫВОДЫ ФОРМУЛ И ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ
ДАННЫХ.
4.1. Вывод формулы коэффициента гидравлического сопротивления. 8
4.2. Вывод формулы тангенциальной составляющей скорости потока у поверхности фильтрующего
элемента
4.3. Вывод формулы по расчту скорости фильтрования
4.3.1. Прозедение эксперимента по выведению формулы скорости фильтрования
4.3.2. Моделирование процесса фильтрования при помощи пластмассовых трубок с отверстиями
4.3.3. Разделение исходной суспензии при
помощи бельтинга.
4.3.4. Разделение исходной суспензии при
помощи металлической сетки.
4.3.5. Оильтрозание чистой воды через
бельтинг.
4.3.6. Фильтрование чистой воды через металлическую сетку.
ГЛАВА 5. МЕТОДИКА РАСЧТА.
5.1. Блок схема
5.2. Пример расчта
Выводы и результаты.
Литература


Важное влияние на эффективность отстаивания оказывает способ подачи исходной суспензии в корпус аппарата. Установлено [], что движущийся поток в отстойнике встречает ряд местных сопротивлений, при преодолении которых формируются вихри с обратным движением рабочей среды. Наибольшие возмущения вызывают устройства для ввода и вывода жидкости. В соответствии с исследованиями С. М.Шифрина [] на входе в горизонтальный отстойник формируется вихрь, захватывающий до % длины сооружения [] (рис. Рис. С точки зрения большей экономии рабочих производственных площадей, а также повышения стабильности гидродинамической структуры потоков [], в промышленности применяются многоярусные отстойники [,]. Гравитационное разделение тонкодисперсных суспензий происходит более интенсивно [] в пространстве между наклонёнными под углом к горизонтали элементами, чем в неограниченном пространстве. Это связано с уменьшением высоты отстаивания и устранением дополнительных конвективных возмущений. При промышленном разделении суспензий, в состав которых входят коллоидные и мелкодисперсные частицы, возникает необходимость использовать вспомогательные вещества для уменьшения воздействия вязкости жидкой фазы и ускорения процесса отстаивания. М.Хаммер в своей работе [1] описывает процесс очистки сточных вод от мелкой взвеси в отстойниках, названных "вертикальными осветлителями". Смесь, предварительно обработанная флокулянтами, поднимается вверх и затем отводится по желобам. При этом флокулированные частицы движутся вниз в направлении противоположенном направлению воды и удаляются со дна отстойника с помощью непрерывно движущихся механизмов. Т.И. Барышникова и В. А.Радчиг в работе [] приводят пример тонкослойного отстойника (рис. Отстойник рекомендуется для осветления природных вод, обработанных коагулянтом, что позволяет, по словам авторов, увеличить удельную производительность в 5 раз по сравнению с обычными отстойниками и достичь эффекта осветления . Однако значительная сложность конструкции и применение вспомогательных веществ создаёт большие трудности для массового производства и эксплуатации аппаратов такого типа. Рис. Один из таких скребковых механизмов для сбора осадка, применяемых в отстойниках иеллюлозно - бумажных предприятий [] приведён на рис. В этой конструкции каждый скребок с помощью двух катков поддерживается на заданном расстоянии от дна отстойника и с помощью двух тяг шарнирно связан со скребковой фермой. Рис. Недостатком скребков является наличие подвижных элементов, которые способствуют увеличению турбулизации жидкости при сборе осадка и тем самым ухудшают качество разделения. Более "спокойным" способом выгрузки осадка из цилиндрических отстойников является использование в них мешалок с малой скоростью вращения (рис. Рис. Рис. Другим способом сбора осадка, является система уложенных труб с отверстиями, закрытыми клапанами (рис. Осадок в таких конструкциях под действием гидростатического давления жидкости просто всасывается в трубу. Этот способ очистки дна создаёт минимум возмущений смеси, но удалённый осадок перенасыщен влагой. Кроме того, к этим устройствам предъявляются достаточно высокие конструктивные требования. Отверстия в трубе должны быть не менее мм, располагаться с шагом 0. Из сказанного выше следует, что отстойники, обладая высокой эффективностью разделения средне и мелкодисперсных суспензий, имеют большие рабочие площади, необходимость в оборудовании для подачи и распределения исходной суспензии и сложность удаления осадка. Разделение жидких неоднородных смесей эффективно проводить в поле центробежных сил. Аппараты, в которых суспензия обрабатывается под действием центробежной силы, в зависимости от способа её создания называются центрифугами и гидроциклонами. Оценить преобладание центробежной силы над гравитационной в этих аппаратах позволяет фактор разделения (К) , равный отношению скорости осаждения частицы под действием центробежной силы к скорости осаждения этой же частицы под действием силы тяжести. Для гидроциклонов К=0. К= и более [].