1. Литературный обзор
1.1Фильтрование
Фильтрованием называют процессы разделения неоднородных систем при помощи пористых перегородок, которые задерживают одни фазы этих систем и пропускают другие. К этим процессам относятся разделение суспензий на чистую жидкость и влажный осадок, аэрозолей на чистый газ и сухой осадок или на чистый газ и жидкость. Закономерности, характеризующие процессы разделения перечисленных неоднородных систем, наряду с общими чертами имеют также существенные отличия, причем закономерности процесса разделения суспензий установлены значительно полнее и точнее по сравнению с соответствующими закономерностями для аэрозолей.
Различают следующие виды фильтрования:
фильтрование с образованием слоя осадка на фильтровальной перегородке;
)сгущение - отделение твёрдой фазы от жидкой не в виде осадка, а в виде высококонцентрированной (сгущенной) суспензии;
)осветление - фильтрование жидкостей с незначительным содержанием твердой фазы.
Фильтрование является гидродинамическим процессом, скорость которого прямо пропорциональна разности давлений, создаваемой по обеим сторонам фильтровальной перегородки и обратно пропорциональна сопротивлению, испытываемому жидкостью при ее движении через поры перегородки и слой образовавшегося осадка. Разность давлений по обеим сторонам фильтровальной перегородки создают при помощи компрессоров, вакуум-насосов и жидкостных насосов, например поршневых и центробежных, а также используя гидростатическое давление самой разделяемой суспензии. Независимо от того, каким образом создают разность давлений, движущая сила процесса фильтрования возрастает прямо пропорционально этой разности. Однако в большинстве случаев скорость фильтрования возрастает медленнее, чем увеличивается разность давлений, так как при увеличении последней поры перегородки и осадка сжимаются и сопротивление возрастает. Сопротивление при фильтровании является суммой сопротивлений фильтровальной перегородки и слоя осадка.
Необходимая отличительная особенность всякой фильтровальной перегородки - наличие в ней сквозных пор, способных пропускать жидкость, но задерживать твердые частицы суспензии. При этом сквозные поры могут задерживать такие твердые частицы, размер которых меньше размера поперечного сечения пор в их самых узких частях. В настоящее время применяют разнообразные по свойствам фильтровальные перегородки, в частности зернистые слои песка, диатомита, угля, волокнистые слои из асбестовых и хлопчатобумажных волокон; хлопчатобумажные или шерстяные ткани, а также ткани из синтетических волокон; сетки из волосяных или металлических нитей; пористые перегородки из кварца, шамота, спекшегося стеклянного или металлического порошка, а также из твердой резины (эбонита).
Средний размер и форма пор фильтровальных перегородок определяются размерами и формой элементов, из которых они изготовлены. При этом средний размер пор тем больше, чем крупнее указанные элементы, а форма пор тем единообразнее, чем правильнее форма этих элементов. Фильтровальные перегородки почти всегда размещаются на различных опорных устройствах, которые также оказывают сопротивление движению жидкости. Так, фильтровальные перегородки из волокон и тканей размещаются обычно на опорных перегородках с отверстиями; при этом жидкость движется не только в направлении, перпендикулярном поверхности фильтровальной перегородки, но отчасти и в направлениях, параллельных этой перегородке, в тех зонах, которые находятся вблизи границы между фильтровальной и опорной перегородками.
Мутность фильтрата в начале фильтрования объясняется прониканием твердых частиц через поры фильтровальной перегородки. Фильтрат становится прозрачным, когда перегородка приобретает достаточную задерживающую способность. Это достигается либо за счет уменьшения эффективности сечения пор при проникании в них твердых частиц, либо вследствие образования сводиков над входами в поры. При уменьшении эффективного сечения пор происходит фильтрование с закупориванием пор: на поверхности фильтровальной перегородки осадок почти не образуется и твердые частицы задерживаются внутри пор. Во втором случае осуществляется фильтрование с образованием осадка, когда твердые частицы почти не проникают внутрь фильтровальной перегородки. Увеличение сопротивления прохождению жидкости при фильтровании с закупориванием пор объясняется возрастанием сопротивления фильтровальной перегородки, а при фильтровании с образованием осадка - повышением сопротивления увеличивающегося слоя осадка.
В практических условиях необходимо считаться с возможностью протекания более сложных процессов, в которых сочетаются характерные особенности процессов фильтрования с закупориванием пор и образованием осадка.
Рассмотренные взаимоотношения между фильтровальной перегородкой и твердыми частицами суспензии очень существенны и в значительной мере определяют закономерности фильтрования.
Предметы
Актуальные курсовые работы (теория) по прочим предметам