FILTRAREA SUSPENSIILOR LICHID-SOLID LA DIFERENTA DE PRESIUNE CONSTANTA

FILTRAREA SUSPENSIILOR LICHID-SOLID LA

DIFERENŢĂ DE PRESIUNE CONSTANTĂ

Scopul lucrarii

estimarea constantelor filtrarii

calculul rezistentelor specifice ale precipitatului si stratului filtrant

Aspecte teoretice

Filtrarea este operatia de separare a fazelor unui amestec eterogen solid-fluid cu ajutorul unei suprafete poroase sau al unui strat poros prin care poate trece numai faza dispersanta, fluida. Forta motoare a procesului este diferenta de 19419w2214t presiune dintre cele doua parti ale stratului filtrant, creata prin pompare, datorita presiunii hidrostatice a stratului de suspensie sau prin vidare. Lichidul care trece prin stratul filtrant se numeste filtrat si se considera liber de solid. Solidul ramas pe suprafata filtranta formeaza precipitatul, continând o anumita cantitate de umezeala. Filtrarea unei suspensii se face în urmatoarele etape:

retinerea fazei solide de catre suprafata filtranta - la începutul acestei faze filtratul este de obicei tulbure si trebuie readus înca o data la filtrare

retinerea fazei solide se face în principal de catre stratul de precipitat format pe suprafata

spalarea precipitatului pentru îndepartarea substantei solubile, a carei solutie îmbiba precipitatul

regenerarea suprafetei filtrante: îndepartarea precipitatului, spalarea suprafetei filtrante, destuparea porilor.

Factorii care influenteaza filtrarea:

a) Suspensia - granulometria suspensiei

- structura suspensiei

- concentratia suspensiei

- natura suspensiei

- cantitatea sau debitul suspensiei

b) Materialul filtrant

- natura materialului

- dimensiunile porilor

- aria suprafetei filtrului

- rezistenta hidraulica a materialului filtrant

c) Precipitatul

- rezistenta hidraulica a precipitatului

- compresibilitatea precipitatului

- umiditatea finala a precipitatului

d) Conditiile de filtrare

- presiunea de filtrare

- temperatura de filtrare

- durata filtrarii

- viteza de filtrare

- functionarea continua sau discontinua a filtrului

Filtrarea la presiune constanta este cea mai obisnuita în practica. În aceste conditii, o data cu cresterea grosimii stratului de precipitat are loc o scadere a debitului de filtrat pâna la o valoare sub care cotinuarea filtrarii nu mai este economica. Ecuatia care descrie filtrarea la presiune constanta este: (1)

în care: s/m⁶ iar s/m³

sau s/m² si s/m.

unde:

r - rezistenta specifica a precipitatului, m^-2

R - rezistenta specifica a suprafetei filtrante, m^-1

c - fractia volumetrica de faza solida în suspensie (raportul dintre volumul precipitatului si volumul final de filtrat)

h - viscozitatea lichidului, Pa s

Dp - diferenta de presiune dintre cele doua fete ale stratului filtrant, Pa

A - suprafata filtrului, m².

Descrierea instalatiei

Instalatia este compusa dintr-un recipient continând suspensia, un filtru nuce cu diametrul suprafetei filtrante de 5 cm, o pompa de vid care asigura diferenta de presiune dintre cele doua parti ale suprafetei filtrante, un recipient de colectare a filtratului obtinut si un manometru diferential.

Modul de lucru

Se porneste agitarea în recipientul cu suspensie si este pornita pompa de vid, cu ventilul complet deschis. Se stabileste o anumita valoare a diferentei de presiune închizând partial ventilul. Se noteaza valorile volumului de filtrat colectat si ale timpului corespunzator (aproximativ 10 valori pentru fiecare) . La sfârsitul masuratorii, înaintea închiderii pompei de vid, se noteaza grosimea stratului de precipitat. Dupa oprirea pompei de vid filtratul colectat este reintrodus în recipientul cu suspensie. Se pot repeta masuratorile pentru mai multe valori ale diferentei de presiune.

Valorile obtinute vor fi prezentate în tabelul urmator:

Prelucrarea datelor experimentale

Valorile lui a si b se pot obtine diferentiind ecuatia (1):

si trecând la diferente finite

, care reprezinta ecuatia unei drepte cu panta 2·a si ordonata la origine b. Dupa liniarizarea relatiei, constantele filtrarii se pot obtine pe cale grafica sau analitica. Folosind constantele obtinute se pot calcula rezistentele specifice ale stratului filtrant si precipitatului. Densitatea fluidului manometric, 13,6 g/cm³, este necesara pentru calculul diferentei de presiune la care s-a lucrat.