Методика технологического расчета фильтров непрерывного действия.

Расчет производительности фильтра непрерывного действия проводится по общему уравнению (6.1):

а скорость фильтрования за цикл рассчитывается по уравнению (6.8):

Времени цикла t_Ц соответствует время одного оборота барабана или диска в фильтрах Б, В, Д, Т или время прохождения лентой длины L от места подачи суспензии до среза осадка на ленточном фильтре.

Так как фильтры непрерывного действия работают в режиме постоянного перепада давления, то расчет времени фильтрования t_Ф и времени промывки t_ПР производится по уравнениям (6.20) и (6.26).

В задачу расчета помимо определения производительности входит определение скорости движения фильтрующей поверхности, обеспечивающей соблюдение расчетного значения времени цикла, а также разбивка поверхности фильтра на технологические зоны.

При определении требуемой поверхности фильтрования расчет ведется в два этапа. На первом этапе определяется общая ориентировочная поверхность фильтрования, на основании которой выбирается целесообразное число фильтров и типоразмер фильтра; на втором этапе уточняется производительность выбранного фильтра и их количество.

Исходные данные для расчета должны включать толщину слоя осадка h_ОС, которая выбирается несколько выше рекомендуемой минимальной толщины h_min (по справочнику) h_OC =(1, 5 ÷ 2) h_min.

Методика расчета фильтров зависит от их конструктивных особенностей.

Расчет барабанного вакуум – фильтра с наружной фильтрующей поверхностью.

Для расчета фильтра строится схема распределения технологических зон на барабане согласно выбранной модификации фильтра, которая определяется коррозионными и другими свойствами суспензии.

Рис. 6.7. Схема распределения технологических зон на поверхности барабана.

Ориентировочная угловая скорость вращения барабана (рад/с), обеспечивающая набор осадка заданной толщины и дальнейшую его промывку и сушку определяется из уравнения:

, (6.28)

Время сушки задается на основании экспериментальных данных, а время промывки принимается:

, (6.29)

где к – коэффициент запаса, учитывающий необходимость увеличения поверхности промывки по сравнению с теоретической, к = 1, 05¸ 1, 2.

Время полного цикла (полного оборота барабана) работы фильтра равно:

, (6.30)

Требуемая общая площадь поверхности фильтра (м²) в соответствии с уравнением (6.1) будет:

,

с учетом (6.8)

, (6.31)

где V_Ф – заданная производительность по фильтрату, м³/с;

V_{Ф.УД .} – удельный объем фильтрата, рассчитываемый по уравнению (6.10)

По найденному значению F_Ф из каталогов выбирается типоразмер фильтра и рассчитывается их количество. Затем проверяется возможность осуществления процесса на выбранном фильтре путем сравнением расчетного j_Ф и стандартного углов фильтрования j_Ф.СТ.

, (6.32)

и соответствие рассчитанной частоте вращения (с ^-1) барабана:

, (6.33)

указанный для данного типа фильтра.

Если j_Ф и n не соответствуют каталожным данным, то необходимо изменить либо высоту осадка, либо меняют типоразмер или модификацию фильтра.

При уточнении расчета принимаются средние каталожные данные распределения технологических зон на барабане. Значение угловой скорости

вращения барабана принимается наименьшим из рассчитанных по следующим зависимостям:

из (6.34)

, (6.34)

При w ₂ > w ₁ угол фильтрации в распределительной шайбе может быть уменьшен при заказе фильтра.

6.4.3. Расчет мощности привода барабанного вакуум – фильтра.

Мощность привода затрачивается на преодолении следующих моментов сопротивлений:

1. Момент сопротивления М ₁, создающийся в следствие неуравновешенности слоя осадка при вращении барабана. Осадок покрывает 3/4 фильтрующей поверхности барабана, поэтому неуравновешенность создается за счет осадка, покрывающего 1/4 фильтрующей поверхности:

, (6.35)

где G – вес осадка на неуравновешенной части фильтрующей поверхности;

r – расстояние от центра тяжести этого осадка на барабане.

, (6.36)

где F₁ – площадь поверхности, не покрытая слоем осадка;

h_ОС – толщина слоя осадка;

r_ОС – плотность.

, (6.37)

где D и l – диаметр и длина барабана.

При a = p / 2 получим

, (6.38)

, (6.39)

2. Момент сопротивления срезу осадка М ₂

, (6.40)

где f – коэффициент трения;

Р – усилие срезания осадка:

, (6.41)

где к – удельное сопротивление срезанию осадка

тогда

, (6.42)

3. Момент сопротивления М ₃ трению барабана о суспензию (по опытным данным):

, (6.43)

4. Момент сопротивления М ₄ трению вала фильтра о распределительную головку:

, (6.44)

где z – число распределительных головок;

f –коэффициент трения;

r_T – радиус трения;

Р ₁ – сила прижима головки к торцу вала фильтра:

где F – площадь поверхности трения;

р – удельное давление между трущимися поверхностями вала и головки.

, (6.45)

где d ₂ и d ₃ – соответственно наружный и внутренний диаметры торца вала фильтра;

n_Я – число ячеек;

f_О – площадь отверстия ячейки.

Радиус трения

, (6.48)

5. Момент сопротивления трению в подшипниках вала:

, (6.49)

где f ₁ – коэффициент трения цапф вала в подшипниках;

d_Ц – диаметр цапфы;

G – сила веса вала с барабаном и осадком.

Полная мощность N электродвигателя для барабанного фильтра:

, (6.50)

где М_i – момент сопротивления;

n – частота вращения вала фильтра;

h - коэффициент полезного действия привода фильтра.