ПРИЛОЖЕНИЕ 18.8

Расчет и подбор вакуум-фильтра и осадительной центрифуги

Пример. Определить часовую производительность (по питанию) автоматической осадительной центрифуги АОГ-800 при работе ее на водной суспензии гидрата окиси магния. Плотность частиц ρ = 2525 кг/м3. Температура суспензии 30°С. Наименьший диаметр частиц 3 мкм. Характеристика центрифуги: диаметр барабана 800 мм; длина барабана 400 мм; диаметр борта 570 мм; частота вращения 1200 об/мин. Цикл работы центрифуги составляет 20 мин; из них 18 мин - подача суспензии, 2 мин - разгрузка осадка.

Решение. Производительность определяем по формуле (12.21)

Vч = 25,3 η Ln2R02ωock.

Скорость осаждения частиц находим по формуле Стокса:

ωос = d2(ρ-ρc)g : (18μс) = 32(2525 - 1000)9,81 : (1012·18·0,8·10-3) = 0,935·10-5 м/с.

Динамический коэффициент вязкости воды при 30 °С:

μс = 0,8·10-3 Па·с

Определяем скорость осаждения под воздействием центробежной силы:

ω - ωос (R0 · n2/900) = 0,935·10-5(0,285·12002/900) = 4,26·10-3 м/с.

Re = ω·d·ρcc = 4,26·10-3·3·10-6·103/(0,8·10-3) = 1,6·10-2,

т.е. режим ламинарный.

Далее находим: k = 18/20 = 0,9. Производительность центрифуги, принимая η = 0,45 равна:

Vч = 25,3·0,45·0,4·12002·0,2852·0,935·10-5·0,9 = 4,46 м3/ч.

Основные технологические параметры работы центрифуги и ленточных пресс-фильтров представлены в табл. 18.8.1.

Таблица 18.8.1

Характеристики центрифуг и ленточных пресс-фильтров

№ п/п Характеристики Ед.изм. Центрифуги Ленточные пресс-фильтры фирмы "Бельмер"
1 2 3 4 5
1 Степень обезвоживания осадков % подc. 20-25 25-30
2 Содержание в/в в фильтрате мг/л 1000 1000
3 Степень разделения жидкой и твердой фаз % 98 98
4 Расход флокулянта кг/1тн сух. 4-6 4-6
5 Потребление эл/энергии кВт/час на
1тн сух.
60-100 40-60
6 Степень задержания тяжелых металлов с осадками % 70 90
7 Срок службы до 1-го кап.ремонта год 3-4 8-10
8 Требования к содержанию песка в осадке % не более 1 не регламентируется
9 Межремонтный пробег мес. 3-4 12
10 Требования к содержанию жиров и нефтепродуктов в осадках   отсутств. допускается до величин, не отражающихся на работе сит

161

Продолжение табл. 18.8.1

1 2 3 4 5
11 Внешний вид осадка   тестообразная масса, налипает на стенки контейнеров чешуйчатая структура, не налипает на стенки контейнеров
12 Стоимость машины производительностью 30 м3/час DM 400000 260000

Пример расчета барабанного вакуум-фильтра

Рассчитать требуемую поверхность барабанного вакуум-фильтра с наружной фильтрующей поверхностью на производительность по фильтрату 6 м3/ч (0,00167 м3/с). Подобрать стандартный фильтр и определить необходимое число фильтров.

Исходные данные для расчета: перепад давления при фильтровании и промывке Δρ = 6,8 · 104 Па; температура фильтрования 20°С; высота слоя осадка на фильтре hос=10мм; влажность осадка ωос=61% (масс.); удельное массовое сопротивление осадка rв = 7,86·1010 м/кг; сопротивление фильтровальной перегородки Rфп = 4,1·109 м-1; плотность твердой фазы ρт= 1740 кг/м3; жидкая фаза суспензии и промывная жидкость - вода; массовая концентрация твердой фазы в суспензии хсм = 14% (масс.); удельный расход воды при промывке (которая проводится при температуре 53 °С), υпр.ж = 1·10-3; м3/кг; продолжительность окончательной сушки осадка τc2 не менее 20 с.

По справочным данным определяем недостающие для расчета физико-химические величины: вязкость воды при 20°С μ = 1,005·10-3 Па·с, при 53 °C μпр = 0,53·10-3 Па·с; плотность воды принимаем ρж = 1000 кг/м3.

Рассчитаем вспомогательные величины по формуле (12.27):

ρoc
1740 · 1000
1000 + (1740 - 1000) · 0,61
 = 1200 кг/м3

По формуле (12.25)

x0
0,14 · 1000
1200 - [1 - (0,61 + 0,14)]
 = 0,467.

По формуле (12.26)

x0
0,14 · 1000(1 - 0,61)
1 - (0,61 + 0,14)
 = 218 кг/м3.

Продолжительность фильтрования находим по формуле (12.24):

τф
1,005·10-3 · 218 · 7,86·1010
2 · 6,8·104
 · 
0,012
0,4672
 + 
1,005·10-3 · 4,1·109
6,8·104
 · 
0,01
0,467
 = 59,4 c.

Продолжительность промывки находим по формуле (12.28), принимая k =1,1:

τпр = 1,1 · 
1·10-3 · 1200 · 7,86·1010 · 218 · 0,53·10-3 · 0,01
6,8·104 · 0,467
 × (0,01 + 0,467 · 
4,1·109
7,86·1010 · 218
 ) = 38,2 c.

162

Для определения частоты вращения барабана по уравнению (12.32, т.2) предварительно зададимся с помощью табл. 12.4 (т. 2) значениями углов, ориентируясь на наиболее типичные значения:

φс1 = 59,5°С; φ0= 20°С; φр = 20°С; φм1 = 2°С; φм2 = 5°С; φм4 = 5°С.

Тогда

п = 360 - (59,5 + 20 + 20 + 2 + 5 +13,5 + 5) / [360(59,4 + 38,2 + 20)] = 0,00555 с-1.

Полученная частота укладывается в диапазон значений, приведенных в табл. 12.4. Продолжительность полного цикла работы фильтра по формуле (12.29, т.2):

τц = 1/0,00555 = 180 с.

Удельный объем фильтрата по формуле (12.31):

υср.уд = 0,01 / 0,467 = 0,0214 м32.

Общая поверхность фильтрата по формуле (12.30, т.2):

F = 0,00167·180 / (0,0214·0,8) = 17,5 м2.

Эту поверхность может обеспечить один фильтр Б020-2,6У, имеющий Fоб = 20 м . Проверим пригодность выбранного фильтра. Он имеет следующие значения углов:

φф = 132°; (φпр + φс2) = 103°.

Рассчитаем п1 и п2 по формулам (12.32) и (12.33) тома 2:

n1 = 132 / (360 · 59,4) = 0,00617 с-1;

n2 = 103 / [360(38,2 + 20)] = 0,00492 с-1.

Так как п2 < п1, окончательно принимаем частоту вращения барабана:

n = n2 = 0,00492 с-1.

Эта частота соответствует допустимому диапазону частот (0,00217-0,0333 с-1), указанному в табл. 12.4 (т. 2).

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

Δφф = φф - φ’ф = 135 - 105,2 = 26,8

Этого можно добиться, например, увеличив на то же значение угол φм4. Продолжительность полного цикла по (12.29):

τц = 1/n = 1/0,00492 = 203 с.

Производительность фильтра найдем из формулы (12.30):

Vоб = υф.уд - Fоб. · Kn / τц = 0,0214 · 20 · 0,8 / 203 = 0,00169 м3/с,

что соответствует заданной производительности (0,00167 м3/с).

Таблица 18.8.2

Основные параметры дисковых вакуум-фильтров

Фильтр F, м2 zд d, мм N, c-l Распределение углов зон (в градусах)
φн φфн φ
1 2 3 4 5 6 7 8
Д9-1,8У 9 2 1800 0,0025-0,015 160 117 139
Д9-1,8К              
Д18-1,8У 18 4 1800 (0,0017-0,02)      
Д18-1,8К              
Д27-1,8У 27 6 1800        

163

Продолжение табл. 18.8.2

1 2 3 4 5 6 7 8
Д27-1,8К              
Д34-2,5 34 4 2500 0,0017-0,01 166 120 137
Д34-2,5К       (0,0017-0,02)      
Д51-2,5У 51 6          
Д51-2,5К              
Д68-2,5У 68 8          
Д68-2,5К              
Д100-2,5У 102 12 2500        

Примечание. Fоб - поверхность фильтра; zд - число дисков; d - диаметр диска; п - частота вращения; φн - угол погружения в суспензию; φфн - угол фильтрования; φсн - угол сушки. 2. Число секторов zc = 12. Угол съема осадка φ0 =35°. Угол регенерации φp = 35°.

Таблица 18.8.3

Основные параметры ленточных вакуум-фильтров

Фильтр F, м2 b, мм l, мм v, м/с N, кВт
Л1-0,5У 1,0 500 2000 0,013-0,08 2,8
Л1-0,5К          
Л1,6-0,5У 1,6 500 3200 0,013-1,08 2,8
Л1,6-0,5К       (0,01-0,13)  

164

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.