Принцип работы барабанного вакуум-фильтра
Процессы и аппараты биотехнологии - Фильтрование.
Любой технологический процесс, несмотря на различие методов, представляет собой ряд взаимосвязанных типовых технологических стадий, протекающих в аппаратуре определенного класса. Однако высокие требования к качеству продукции, эффективности производства, снижению его энерго- и материалоемкости, охране окружающей среды определяли специфику, отличающую эти технологические стадии получения различных хим. продуктов и аппаратурно-технологическое оформление от подобных процессов в других отраслях.
Процессы в биотехнологии в большинстве своем сложны и зачастую представляют собой сочетание гидродинамических, тепловых, массообменных, биохимических и механических процессов. Одним из важных процессов является фильтрование. Фильтрование может быть шламовым, оно реализуется для маловязких жидкостей, содержащих большое количество взвешенных частиц; закупорочным - при малом размере частиц и их небольшом количестве; и комбинированным.
В наше время широко используются барабанные вакуум фильтры, с наружной фильтрующей поверхностью, характеризующейся высокой скоростью фильтрования, пригодностью для обработки разнообразных суспензий, простотой обслуживания.
Основной задачей при проектировании является расчет требуемой поверхности фильтрования, подбор по каталогам стандартного фильтра и определение числа фильтров, обеспечивающих заданную производительность. Расчет проводят в два этапа.
|
|
|
Теоретические основы процесса фильтрования
Фильтрование – процесс разделения неоднородных систем (в том числе суспензий) при помощи пористых перегородок, пропускающих дисперсионную среду и задерживающих дисперсную твердую фазу. На практике фильтрование проводят либо в режиме постоянной разности давлений, либо в режиме постоянной скорости. Основной характеристикой процесса фильтрования является скорость, определяемая как объем фильтрата, проходящий через единицу поверхности фильтрования за единицу времени
ф
где :
jf – скорость фильтрования, м3 / м2с; V – объем фильтрата, м3; F – поверхность фильтрования, м2 ; τ – время, с.
Скорость фильтрования прямо пропорциональна движущей силе (перепаду давления в слое осадка и фильтровальной перегородке) и обратно пропорциональна сопротивлению.
Интенсивность фильтрования зависит от количества суспензий, полученных на предыдущих стадиях технологического процесса: дисперсной системы с понижением сопротивления осадка, без смолистых, слизистых и коллоидных веществ.
При разделении неоднородных систем фильтрования возникает необходимость выбора конструкции фильтра, фильтровальной перегородки, режима фильтрования.
|
|
|
В качестве фильтрующих материалов применяют зернистые материалы - песок, гравий для фильтрования воды, различные ткани, картон, сетки, пористые полимерные материалы, керамику и т.д.
Классификация процесса фильтрования
1. По движущей силе: движущей силой процесса фильтрования является разность давлений по обе стороны фильтровальной бумаги. Получить разность можно двумя способами:
создание избыточного давления над фильтром.
создание вакуума.
2. По механизму фильтрования:
* с образованием осадка на поверхности фильтровальной перегородки. При этом твердые частицы не проникают внутрь перегородки.
* с закупориванием пор фильтровальной перегородки, твердые частицы проникают внутрь перегородки.
3. По целенаправленности процесса:
* получение чистого осадка;
* получение фильтрата;
* получение одновременно осадка и фильтрата;
4. По целевому назначению:
* очистное фильтрование, его применяют для очистки растворов от включений, а целевым продуктом является фильтрат.
* продуктовое фильтрование, его целью является получение осадка (НУТЧ-фильтры, барабанные вакуум фильтры).
|
|
|
Принцип работы барабанного вакуум-фильтра
Рис. 1 Схема работы и общий вид барабанного вакуум - фильтра непрерывного действия с наружной фильтрующей поверхностью:
I - зона фильтрования и отсоса фильтрата; II - зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III - зона съема осадка; IV - зона очистки фильтровальной ткани.
Рис. 2 Барабанный вакуум фильтр с внутренней фильтрующей поверхностью
1-барабан; 2- решетка; 3- нож; 4- бандаж; 5- разгрузочный желоб; 6 – оросительная труба; 7- распределительная головка.
Фильтр имеет вращающийся цилиндрический перфорированный барабан 1, покрытый металлической сеткой 2 и фильтровальной тканью 3. Часть поверхности барабана (30-40%) погружена в суспензию, находящуюся в корыте. С помощью радиальных перегородок барабан разделен на ряд изолированных друг от друга ячеек (камер) 9.
Ячейки с помощью труб 10, составляющих основу вращающейся части распределенной головки 11, соединяется с различными полостями неподвижной части распределительной головки 12, к которым подведены источники вакуума и сжатого воздуха. При вращении барабана каждая ячейка проходит несколько зон (I-IV).
Зона I - зона фильтрования и подсушивания осадка; где ячейки соединяются с линией вакуума. Благодаря возникающему перепаду, давления фильтрат проходит через фильтровальную ткань 3, сетку 2 и перфорацию барабана 1 внутрь ячейки и по трубе 10 выводится из аппарата. На наружной поверхности фильтровальной ткани формируется осадок 4. При выходе ячеек из суспензии осадок частично подсушивается.
|
|
|
Зона II - зона промывки осадка и его сушки, где ячейки соединены с линией вакуума. С помощью устройства 8 подается промывная жидкость, которая проходит через осадок и по трубам 10 выводится из аппарата. На участке этой зоны, где промывная жидкость не поступает, осадок высушивается.
Зона III - зона съема осадка, здесь ячейки соединены с линией сжатого воздуха для распыления осадка, что облегчает его удаление. Затем с помощью ножа 5 осадок отделяется от поверхности ткани.
Зона IV - зона регенерации фильтровальной перегородки, которая продувается сжатым воздухом от оставшихся на ней твердых частиц.
В корыте 6 для суспензии происходит осаждение твердых частиц под действием силы тяжести, причем в направлении обратном движению фильтрата. В связи с этим возникает необходимость перемешивания суспензий, для чего используют мешалку 7. Ячейки при вращении барабана проходят так, называемые «мертвые» зоны в которых они оказываются отсоединенными от источников, как вакуума, так и сжатого газа.
Весь цикл операций повторяется. Таким образом, на каждом участке поверхности фильтра все операции происходят последовательно одна за другой, но участки работают независимо, поэтому в целом все операции происходят одновременно, и процесс протекает непрерывно.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 5339; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!