Рис. 2.2 Схема песочного фильтра.    Рис. 2.3 Схема фильтрационного чана:

                                                                     1-фильтрующая ткань,2- мешалка,3- корпус, 4- решетка.

     В   фильтрационном чане (рис.2.3.) установлена сетка с тенью, на которой накапливайся слой осадка. Верхняя часть осадка периодически перемешивается мешалкой. При необходимости осадок удаляют через насадок большого поперечного сечения.   Для интенсификации фильтрования можно повысить давление над осадком. Перепад давлений на фильтре удается увеличить также созданием вакуума полости под фильтрующим слоем (нутч-фильтры).

     Для работы при избыточном давлении 0,3...0,4МПа  применяют фильтр-прессы. Они представляют собой набор рам (элементов), на которые натянута или между которыми уложена фильтрующая ткань (пластины). Фильтрат проходит через фильтрующие слои и удаляется через бороздки на рамных элементах, собирающиеся в отводящий канал. Подводящий коллектор распределяет фильтруемую жидкость в пространстве между рамными элементами. Рамные элементы фильтров собирают в батареи по 10...60 шт., уплотняемые по торцевым поверхностям с помощью винтового пресса или другого зажимного устройства. После достаточно полной закупорки пор, происходящей обычно в течение 60...300 мин, фильтрующие элементы периодически удаляют вместе с осадком и заменяют.

     Трудоемкость  обслуживания фильтр-прессов можно  уменьшить. Это достигается использованием механизированного зажима плит. Такие  автоматические камерные прессы применяют  лов фильтрования тонкодисперсных  суспензий.

     Автоматический  камерный фильтр-пресс (рис.2.4., а) состоит из горизонтально расположенных одна над другой фильтрующих плит 2, расстояние между которыми составляет 23.„30 мм.

     С обеих сторон плит установлены направляющие. Между патами через ролики протянута бесконечная лента фильтрующей ткани 3, натяжение которой осуществляется натяжным устройством. Для образования отдельных камер в пазах рам установлены резиновые шланги 1. Уплотнение в камерах осуществляется при подаче жидкости в шланги под давлением 0,8... 1,0 МПа (рис.2.4 б).

     

     Рис. 2.4 Автоматический камерный фильтр-пресс:

     а-схема  фильтра: 1-шланг резиновый уплотняющий; 2- опорная щелевидная плита; 3- фильтрующая  ткань; 4- нож для съема осадка; 5- нож подчистки; 6- камера регенерации; 7- поддон; 8- камера для чистого фильтрата; 9- камера для суспензии;б-уплотняющие  шланги:

1- опорная плита; 2- шланг; 3- ткань; 4- опорная щелевидная  плита.

     Чтобы отделить фильтрат от шлама и отводить его из отдельных камер пресса, камеры перекрыты опорными щелевидными  плитами, под которыми установлены  поддоны 7 для сбора и спя» да фильтрата. Осадок срезается с фильтрующей  ткани ножом. Регенерацию ткани  проводят в камере регенерации 6.

     Полный  цикл работы фильтра состоит из операций: подачи жидкости в шланги и образования  камер; фильтрования; промывки осадка; отдувки промытого осадка сжатым воздухом; подсушивания промытого осадка сжатым воздухом; удаления осадка ж  генерации фильтрующей ткани.

     Фильтрование  и промывку осадка выполняют под  давлением 0,6 МПа, толщина осадка 5...20 мм, общая поверхность фильтрования 5...30 м2. Осадок удаляется за 1 мин.

     Применяют ряд конструкций фильтровальных аппаратов с плоскими листовыми  фильтрующими элементами или с жесткими фильтрующими перегородками (керамическими), содержащими от 1 до 40 фильтрующих  элементов, а также мешочные фильтры, содержащие обернутые тканью (мешками) каркасы из металлических рамок. Мешочные элементы могут промываться фильтратом, подаваемым под давлением с внутренней стороны мешков. Отделяющийся от ткани осадок при этом падает на дно аппарата и является. Фильтрующие элементы периодически заменяют.

     Дисковые  вакуумные фильтры состоят из дисков, разделенных на секторы (рис.2.5). Секторы обернуты фильтрующей тканью. Площадь поверхности фильтрования достигает 100 м2.

     Фильтрующие элементы соединяются через трубовал и распределительную головку поочередно с тремя вакуумированными полостями и с четвертой — отдувочной полостью. При соединении с отдувочной полостью в фильтрующие элементы подается фильтрат, скидывающий с них осадок на дно. При дальнейшем вращении трубовала фильтрующие элементы поочередно соединяются с вакуумированными полостями, давление в которых соответствует трем ступеням последовательно уменьшающегося остаточного давления. Это выравнивает чистоту фильтрата по мере

накопления осадка на фильтрующем элементе.

Рис. 2.5 Схема дискового вакуум-фильтра:

а) общая схема; б) сектор диска. 1 – вал; 2 – диски; 3 – корыто; 4 - распределительная  головка;

5 – ткань;  б - стенки сектора; 7 – накладка; 8 – шпильки; 9 – штуцер; 10 - ячейка  вала

     Ленточный вакуумный фильтр содержит фильтрующую ткань, образующую непрерывную ленту, движущуюся на роликах (рис.2.6) она скользит по перфорированной резиновой ленте, надетой на те же барабаны. Вакуум-камеры служат для приема фильтрата и промоев, а осадок удаляется съемниками осадка в местах перегиба ленты. Конструкция такого аппарата проста, но лента используется лишь частично.

     Движущая  сила фильтрования в вакуум-фильтрах существенно меньше, чем в фильтрах-прессах. Поэтому толщина осадка в них не превышает 10...12 мм (иногда до 40 мм). Фильтруемая суспензия должна иметь достаточно высокую концентрацию фильтруемых веществ, чтобы быстрей образовался фильтрующий осадок.

Рис. 2.6 Схема ленточного вакуум-фильтра: 1- барабан; 2- лента; 3- ролики; 4- форсунки.

3. Принцип работы  барабанного вакуум-фильтра

Рис.3.1. Барабанный вакуум-фильтр:

1 - перфорированный  барабан, 2 - волнистая сетка; З  - фильтровальная перегородка; 4 - осадок; 5 - нож для съема осадка, б - корыто для суспензии; 7 - касающаяся  мешалка; 8 - устройство для подвода  промывной жидкости; 9 - камеры (ячейки) барабана;10 - соединительные трубки; 11 - вращающаяся чаегь распределительной головки; 12 - неподвижная часть распределительной головки; I - зона фильтрования и отсоса фильтрата; II – зона промывки осадка и отсоса промывных вод; III - зона съема осадка; IV - зона очистки фильтровальной ткани.

     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 6. 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.

4. Расчет

1) По справочным  данным определили, что при 20°С  µ=1,005×10^-3Па×с, при 50°С µ=0,55×10^-3Па×с

2) Плотность  влажного осадка: p_ос= ; увеличить формулы

_ос= 1677

3) Отношение  объема осадка на фильтре к  объему полученного фильтра:

х₀= ;

х₀= =0,237

4) Масса твердой  фазы: х_в= ;

х_в=

5) Продолжительность  фильтрования:

=

6) Продолжительность  промывки: t_пр= К

Коэффициент запаса из диапазона (1,05-1,2) примем равным К=1,1

t_пр=1,1

7) Для определения  частоты вращения барабана по  уравнению n= , предварительно зададимся с помощью табл.2 Приложения значениями углов, ориентируясь на наиболее типичные значения:

  =5 ;

n=

Полученная частота  укладывается в диапазон значений, приведенных в табл.2 Приложения.

8) Продолжительность  полного цикла работы фильтра: 

9) Удельный объем  фильтрата:  =

10) Общая поверхность  фильтрования: F_об=

F_об =

Эту поверхность  может обеспечить фильтр один фильтр  Б010-2,6У, имеющий F_ф= 10   м²

11) Проверим пригодность  выбранного фильтра. Он  имеет  следующие значения углов:

= 132 ; ( )=103 ;

12) Рассчитаем  n₁  и n₂

n₁=    

n₁= = 0,0028с^-1

n₂=

n₂= с^-1

т.к. n₂ >n_1, окончательно принимаем частоту вращения барабана n=n₁= 0,0028c^-1. Эта частота соответствует допустимому диапазону частот (0,00217-0,0333 с^-1), указанной в табл 1.Приложения

12) Угол, необходимый  для фильтрования, можно определить, зная продолжительность фильтрования  и частоту: 

Фактически угол сектора фильтрования в стандартном  фильтре составляет

Таким образом, часть поверхности зоны фильтрования оказывается недостаточной, поэтому  при заказе фильтра целесообразно  увеличить угол фильтрования в распределительной  головке на величину

  =

=133,7-132=1,7

Этого можно  добиться, например, увеличив на то же значение угол

13) Продолжительность  полного цикла 

 

14) Производительность  фильтра v_ф= F_ф

v_ф= что  соответствует заданной производительности (  0,00139 )

Заключение

    В данной курсовой работе были рассмотрены  основные виды фильтров, применяемых  на производстве, приведено краткое  описание их устройства и принцип  работы. Был произведен расчет барабанного  вакуум-фильтра. Мы рассчитали требуемую  поверхность фильтра, подобрали  стандартный фильтр и определили необходимое их число. По расчетам нашли  тип барабанного вакуум-фильтра: Б010-2,6У.