Раздел 2
Анализ образования стойких остаточных загрязнений сетчатого фильтроэлемента
2.1. Характер стойких остаточных загрязнений сетчатого фильтроэлемента.
При разделении суспензий возможны следующие схемы улавливания загрязнений [2,
с. 120]:
– полное закупоривание пор;
– частичное закупоривание пор;
– образование сводиков;
– образование осадка.
Согласно [8, с. 7] полное восстановление свойств фильтровальной перегородки
возможно только при фильтровании с образованием осадка, при фильтровании с
закупоркой пор требуется интенсивная промывка с применением вспомогательных
устройств, причем полная регенерация достигается редко. При неполной
регенерации [8, с. 62] перепад давления, соответствующий началу каждого
последующего цикла, является линейной функцией числа циклов :
, (2.1)
где – начальное давление фильтрования после циклов регенерации;
– начальное давление фильтрования для новой перегородки;
– коэффициент, который характеризует степень восстановления свойств фильтрующей
перегородки при регенерации.
Исходя из этого, после каждого цикла регенерации часть ячеек сетки остается
загрязненной. Чтобы определить какие именно частицы вызывают наибольшую
сложность при регенерации сетчатого фильтра, был проведен эксперимент, целью
которого был анализ остаточных загрязнений, полученных после циклов
регенерации. Объектом исследования являлась экспериментальная модель,
устройство которой изображено на рисунке
(рис. 2.1).
Модель состоит из корпуса 1, фильтроэлемента 2, тройников 3 и 4, и
дифференциального манометра 5. Фильтроэлемент 2 представляет собой две
перфорированные плиты, между которыми зажата исследуемая сетка.
Рис. 2.1 Схема экспериментальной модели.
Экспериментальные исследования проводились на стенде, схема которого
представлена на рис. 2.2.
Методика эксперимента заключалась в следующем: используя загрязнитель известной
крупности, производим загрязнение сетки до создания заданного перепада
давления. При этом расход поддерживаем постоянным, а рабочее давление создаем
переливным грузовым клапаном.
Затем осуществляем регенерацию сетки противотоком жидкости путем переключения
распределителя и открытия крана . Для того, чтобы модель работала в условиях,
адекватных работе реального фильтра, в котором скорость при промывке
поддерживается за счет объема камеры фильтрата, был установлен гидроаккумулятор
.
К – кран на линии промывки; GA – гидроаккумулятор; GK – грузовой клапан; Q –
расходомер; R – двухпозиционный распределитель; N – насос.
Рис. 2.2 Гидравлическая схема экспериментального стенда
После выполнения определенного числа циклов, образец сетки исследовался под
микроскопом. Для сетки № 300 с размером ячейки 0,3 мм при поддержании расхода
жидкости и максимального перепада давления , были получены следующие данные:
загрязнитель, крупность которого больше размера ячейки сетки (от 0,63 до 1 мм),
удаляется противоточной регенерацией достаточно успешно. Что хорошо согласуется
с тем, что при отношении размера частицы к размеру ячейки сетки больше единицы
происходит образование осадка на поверхности сетки, который успешно удаляется
обратной промывкой. Анализ загрязнений, образовавшихся в результате 100 циклов,
показал, что частицы, размер которых существенно больше проходного сечения
ячейки сетки, в остаточном загрязнении отсутствуют (рис. 2.3). Застрявшие
частицы соизмеримы с размером ячейки сетки;
загрязнитель, крупность которого соизмерима с размером ячейки сетки,
образовывает значительные загрязнения, количество которых растет с увеличением
числа циклов (рис. 2.4). Практически все частицы в остаточном загрязнении имеют
размер ячейки сетки фильтра (рис. 2.5)
загрязнителем, крупность которого существенно меньше размера ячейки сетки (<
0,1 мм) практически невозможно достичь максимального перепада давления.
Объяснить это можно тем, что согласно [8, c. 24] при отношении размеров частиц
загрязнителя к размерам ячейки сетки меньшим 0,7 задерживания их сеткой
практически не происходит.
Аналогичные результаты дали эксперименты на сетке №150.
Рис. 2.3 Остаточные загрязнения после 100 циклов регенерации при крупности
загрязнителя от 0,63 мм до 1 мм.
а) 20 циклов б) 50 циклов с) 100 циклов
Рис. 2.4 Увеличение числа загрязнений с ростом числа циклов
Рис. 2.5 Вид частиц загрязнителя
Таким образом, основные трудности при регенерации обратным потоком жидкости
создают частицы, размер которых соизмерим с размером ячейки сетки. Следует
также отметить, что исследования стойких остаточных загрязнений в
экспериментах, показывают на выпуклость формы частиц, что является
дополнительным аргументом в пользу допущения о сферичности формы частиц в
дальнейших теоретических исследованиях процесса загрязнения (рис 2.6).
Рис. 2.6 Вид частиц, образовывающих стойкие остаточные загрязнения.
2.2 Оценка влияния запаса кинетической энергии частиц загрязнителя, на процесс
закупоривания ячеек сетки.
В существующих методиках основным силовым фактором, действующим на частицы при
загрязнении сетки, выступает – максимальный перепад давления при фильтровании.
Исходя из этого, принято считать, что для очистки ячеек сетки достаточно
приложить противодавление немногим большее, чем максимальный перепад давления,
при котором происходил процесс фильтрования, и для практического использования
рекомендуют проводить регенерацию при давлении в 1,5-2 раза большем давления
фильтрования [2, 8].
Существенный недостаток такого подхода в том, что из факторов, которые вызывают
закупорку ячеек сетки частицами, рассматриваются только силы давления, и нет
учета того, что частицы загрязнителя на подходе к сетке
- Київ+380960830922