板框压滤机最佳操作周期的计算

1998年第4期化工设计2l，框压滤机最佳操作周期的计算于明济南大学济南250002●———～口摘要通过对板框压滤机过滤过程的研究，引^了“当量非恒压过滤时间的概念．推导出板框压滤机．最佳的耋篁鲱恒压过滤时间赶摩，瓶框，叶关键词框堂盥塑堡鲤趣．当量非恒压过滤时间Lu，r、l巳。【7板框压滤机具有操作压强高、适用范围广和便于操作等特点，广泛应用于工业生产。板框压滤机属间歇式过滤机，过滤、洗涤、卸渣、清洗和装合等阶段依次进行，组成一个操作循环。一个操作循环的时间称为操作周期，其中卸渣、清洗和装合的时间称为辅助时间，它与过滤机结构、滤浆性质、操作水平和自动化程序有关当上述因素一定时，辅助时间为定值，而过滤时间是人为选择的。若过滤时间过长，因滤渣较厚使过滤速率较小，导致洗涤时间加长，生产能力较小；相反，若过滤时间过短，因其在一个操作周期中所占比例较小，生产能力也较小。因此，存在一个使生产能力最大的最佳操作周期。1对过滤阶段的研究‘，过滤压强AP随时间r的变化如图1所示。开始过滤时压强为零，至q时滤框被滤浆充满，压强开始增大，同时有滤液产生，此时为防止细小颗粒穿过滤布或堵塞滤布孔隙，通常先在较小压强下操作，随滤渣厚度增加压强逐渐增大，至时压强升至规定值，其后恒压过滤至结束。固1过滤压强变化示意图滤液体积随时间的变化见图2。由于T1至内过滤压强与时间的关系难以找到普遍的定量关系式表示．故令此段时间的滤液体积等于在恒压过滤阶段压强下过滤r2时间得到的滤液体积，则整个过滤阶段的滤液体积等于恒压过滤4-(r—qr图2滤液体积变化示意图2公式推导’2．1过滤阶段若将v3视为恒压过滤r2时间所得，由恒压过滤方程知嵋+2V,Va=K(1)对恒压过滤阶段，将过滤速率方程式：(2)dr一2(V+v．)整理积分(v+V,)dV=TKA2得一v雪+2V+(v—vj)=KAZ(~一)(3)将(1)、(3)两式相加得r：—V2+2广V~V(4)—i一J式中，r为过滤时间，s；V为滤液体积，；为过滤介质的当量滤液体积，；K为过滤常数，m~／s)A为过滤面积，m2；vF等于q—r2，将过滤视为恒压过滤约非过滤时间，称为当量非恒压过滤时间，s。2．2洗涤阶段此阶段为恒压操作，洗涤速率为最终过滤速率的1／4，洗水体积与滤液体积成正比，故一进出生罡一墨!±2‘洗涤速率一KA21维普资讯http://www.cqvip.com化工设计1998年第4期式中，r为洗涤时间，s；a为洗水体积与滤碌体积之比，洗水／滤液。若洗涤压强与恒压过滤阶段压强不同，或洗水粘度与滤液粘度不同，则洗涤时间应校正为==KA2其中=兰(6),tt式中，为洗涤时间的校正系数，无因次；分别为滤液粘度和洗水粘度，Pa·8；ZXP、△分别为恒压过滤阶段压强和洗涤压强，Pa。2．3最佳操作周期以生产能力最大的操作周期为最佳操作周期。生产能力以单位时间得到的滤液体积表示，过滤阶段以外的时间虽得不到滤液，但仍应计人生产时间，即以一个操作周期为基准。Q=(7)式中，Q为生产能力m3／S；TD为辅助时间，S。将(4)、(5)式代入(7)式得n—一(1+sac)+2v(1+4aC)V+JUt2(-cF+rD)当过滤机和操作条件一定时，上式右边除v以外的其它参数均为常数，求!等=0，[K(印+rD)一(1+8)俨]dV_[(1+挪)、f2+2V~(1+4nt~)Y+KA2(rF+)]一解得=【(8)当VV时，<0，用图3表示O随v的变化，可见当一个操作循环的滤液体积为Vopl时，生产能力具有最大值。将V代入(4)、(5)、(7)式，可得最佳操作周期和最大生产能力。QQ瞄0图3生产能力变化示意图3计算实例用过滤面积为25的板框压滤机过滤，在操作条件下，过滤常数为1．52×10“／s，过滤介质的当量滤液体积为0．5，洗水体积为滤液体积的lO％，洗水和滤液粘度分别为9．11x10“Pa-s和1．32×10I3Pa·8，洗涤压强与恒压过滤阶段压强相等，辅助时间为900s，过滤1640s时滤渣充满滤框，得到l1．5滤液，试求最佳操作周期和最大生产能力。解：由(4)式得=1540一等=-西s将==0．69代入(8)式得=【】=7．931801069’—L+x．×．J⋯此值为一个操作循环的最佳滤液体积，由(4)、(5)式得r：巫盟+127：872。1．52×10一x252。==38815210s一．×一×一故最佳操作周期和最大生产能力分别为’=872+388+90o=21608‰360013·22／h假设一个操作循环的不同滤液体积v，由(4)、(5)式求得相应的过滤时间和洗涤时间，进而求出相应的生产能力，结果见表l。表1不同滤液体积下操作过程各参数值VtQVtQ()((a)(／h)()(((／h)4．∞鹕1仿lo．72