Гидродинамические процессы. Осаждение. Основные гидродинамические параметры процесса осаждения

Гидромеханические процессы.

В химической технологии широко распространены процессы, связанные с разделением жидкости газовых неоднородных систем. Выбор метода разделения зависит главным образом от размеров взвешенных частиц, разности плотности фаз (дисперсной и дисперсионной), от вязкости дисперсионной (сплошной) фазы.

Существуют следующие основные процессы гидромеханического разделения:

1). Осаждение (отстаивание)

2). Фильтрование

3). Центрифугирование

4). Мокрое разделение

Осаждение.

Осаждением называется процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые частицы отделяются от сплошной фаза под действием сил тяжести, центробежных сил или сил инерции, электростатических сил.

Осаждение, происходящее под действием сил тяжести, называется отстаивание.

Сущность процесса отстаивания заключается в том, что суспензия или эмульсия пропускается через камеру, на дно, в которой под действием силы тяжести осаждаются частицы.

суспензия

осветленная жидкость

4

3

1

осадок

Схема процесса отстаивания:

1. осадок

2. сгущенная суспензия

3. зона свободного осаждения

4. осветленная фаза

При отстаивании суспензии различают свободное и стесненное осаждение.

Свободное осаждение имеет место при разделении малоконцентрированных суспензий. При этом частицы, находясь на большом расстоянии, друг от друга не оказывают взаимного влияния. Скорость осаждения при этом определяется по тем же уравнениям, которые были получены при осаждении одиночных частиц (см. лекцию, лаю. раб).

Стесненное осаждение имеет место при разделении концентрированных суспензий. Частиц настолько много, что при осаждении они касаются друг друга, что влияет на скорость их осаждения. Скорость более крупных частиц увеличивается, а мелких – замедляется.

При отстаивании необходимо соблюдать следующие требования:

1. Время пребывания t_пр элементарного потока в аппарате должно быть больше или равно времени осаждения частиц, т.е. t_пр t_о.

2. Линейная скорость потока в аппарате должна быть значительно меньше. Чем скорость осаждения, т.е. .

Производительность отстойника всегда выражается в м³ осветленной жидкости.

За время осаждения t суспензия разделяется на слой сгущенной суспензии-осадка и на слой осветленной жидкости.

Количество осветленной жидкости (производительность):

, где - площадь осаждения (отстойника) или «зеркало» отстойника.

- скорость осаждения частиц.

Частица за время осаждения t_о проходит путь h со скоростью осаждения , т.о.:

- время осаждения

Производительность отстойника зависит только от скорости осаждения и не зависит от высоты отстойника.

Аппаратное оформление процессов осаждения.

Процессы отстаивания проводят в аппаратах называемых отстойниками или сгустителями. В них разделяют суспензии, эмульсии, пыли, дымы.

Отстойник – это емкость или бассейн, в который подается подлежащая разделению среда.

Частицы осели – частицы осветлились. Это отстойник периодического действия.

Классификация отстойников.

По принципу разделения продукта отстойники различают:

а) для суспензий

б) для эмульсий

в) для пылей:

по режиму работы:

а) периодического действия.

б) непрерывного действия

в) полунепрерывного действия

г) одноярусные, многоярусные, двухярусные

24. Фильтрование. Схема процесса. Способы фильтрования

Фильтрование.

Фильтрование – это процесс разделения суспензии с помощью фильтровальной перегородки, способной пропускать жидкости или газ, но задерживать взвешенные в них твердые частицы. Осадок состоит из твердых частиц и дисперсионной среды, а фильтрат является чисто дисперсионной средой.

Аппараты для фильтрования дисперсных систем называются фильтрами.

Система процесса фильтрования:

Р₁

h_oc

Р₂ 3

1

осадок

осветленная жидкость

(фильтрат)

фильтровальная перегородка

Фильтр представляет собой сосуд с фильтровальной перегородкой, над которой находится суспензия. Под действием разности давлений по обе стороны фильтровальной перегородки, которая является движущей силой процесса фильтрования, и происходит процесс фильтрования.

Фильтровальная перегородка имеет отверстие, через которое протекает фильтрат, но задерживаются частицы дисперсной фазы, образующие слой осадка.

Различают:

1. фильтрование с образованием слоя осадка.

2. глубинные (с закупориванием пор).

3. промежуточное.

В качестве перегородок используют металлические сетки, тканный материал, пористые металлические и керамические плитки.

Во избегания закупоривания пор в суспензию часто добавляют инертные нерастворимые вещества (уголь, селикогель).

Движущая сила процесса фильтрования, т.е. разность давлений ( Р=Р₁-Р₂) может создаваться различными методами. В зависимости от этого различают следующие виды процесса фильтрования:

а). фильтрование при постоянном перепаде давлений, Р=const. В этом случае давление по обе стороны фильтровальной перегородки остается постоянным, а скорость процесса фильтрование по ходу процесса будет уменьшаться, т.к. возрастает сопротивление осадка.

б). фильтрование при постоянной скорости фильтрования, . При этом Р – увеличивается, чтобы скомпенсировать сопротивление осадка.

в). фильтрование при переменных разности давлений и скорости фильтрования.

Разность давления Р может создаваться на поверхностях фильтровальной перегородки за счет:

а). гидростатического давления столба суспензии над фильтровальной перегородкой;

б). избыточным давлением, создаваемого насосом лили сжатым воздухом;

в). вакуума под фильтровальной перегородкой;

г). центробежных сил, возникающих в суспензии, находящихся во вращающемся сосуде.

Характер создания Р оказывает определяющее влияние на конструкцию фильтров.

Дата добавления: 2015-05-09