Характеристики зернистого слоя
ε – порозность - доля свободного пространства между частицами, [м3/м3]:
,
где ρ с – насыпная плотность слоя;
V Σ – общий объем слоя;
V T – объем твердых частиц.
S – удельная поверхность частицы - поверхность частицы в единице её объема. Для шарообразной частицы диаметром d , [м2/м3]:
S=6/d, .
а – удельная поверхность слоя - поверхность слоя в единице его объема, [м2/м3]:
,
где (1 – ε) – доля твердых частиц.
d e – эквивалентный диаметр каналов, определяется из соотношения:
Обозначим:
υ 0 – фиктивная скорость, то есть скорость, отнесенная к сечению всего аппарата, м/с;
υ – действительная скорость, то есть скорость, отнесенная к свободному сечению, м/с.
Соотношение между этими скоростями определится уравнением:
.
Теория фильтрования
Эта теория основана на законах движения жидкости через неподвижный зернистый слой. Как правило, движение носит ламинарный характер, так как этот режим наиболее эффективен.
Взяв за основу уравнение Дарси-Вейсбаха и, проведя в нем соответствующие замены, получим:
, (2.14)
где H ос – высота осадка, м;
r ос. – удельное сопротивления осадка, м -2.
Примем, что осадок несжимаем, то есть порозность ε = const и, следовательно, r ос.= const. Тогда из (2.14) скорость составит:
(2.15)
Распространим это уравнение на случай, когда необходимо учесть сопротивление фильтровальной перегородки z :
,
где f - площадь фильтрования;
τ – продолжительность фильтрования;
|
|
|
V – объем фильтрата.
Поскольку скорость не является постоянной величиной, то она выразится:
Отсюда может быть получено дифференциальное уравнение скорости фильтрования:
Высота осадка Н ос зависит от объема фильтрата:
,
где x – количество осадка, приходящееся на единицу объема фильтрата, м 3 /м 3 .
Таким образом, получим:
(2.16)
Фильтрование обычно протекает при постоянной скорости (υ 0 = const) или при постоянном давлении (Δ P = const):
а) υ 0 = const, t = const:
. (2.17)
б) Δ P=const, t = const:
разделим переменные и проинтегрируем уравнение (2.17):
.
Отсюда продолжительность фильтрования составит:
. (2.18)
Гидромеханические процессы
Баромембранные процессы
Баромембранные процессы – это способы разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые перегородки (мембраны).
Различают следующие баромембранные процессы: обратный осмос, ультрафильтрацию и микрофильтрацию.
Обратный осмос – это разделение на мембранах, в результате которого через мембрану проходят только молекулы воды. Процесс осуществляется при давлении p = 2…8 МПа. Размер пор составляет 0,001…0,003 мкм.
Ультрафильтрация - это разделение на мембранах, в результате которого через мембрану проходят молекулы воды, низкомолекулярных соединений и задерживаются молекулы высокомолекулярных. Давление при ультрафильтрации составляет p = 0,2…0,8 МПа, размер пор 0,04…0,05 мкм.
|
|
|
Микрофильтрация - это разделение на мембранах, в результате которого на мембране задерживаются микроорганизмы. Давление в этом случае 0,2…0,3 МПа, размер пор более 10 мкм.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 391; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!