Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.1. Поведение вращающегося фильтра в расплаве

Для получения однородных смесей жидких сред и интенсификации массообмена в химической аппаратуре применяются турбинные мешалки, создающие турбулентный режим течения жидкой среды. Турбинная мешалка (рис. 7) применяется для перемешивания кристаллических твердых частиц до образовании однородной суспензии в концентрации до 80 % [8].

7.tif

Рис. 7. Схема турбинной мешалки

Поэтому, расчеты турбинных мешалок используем с некоторым приближением для расчета закономерностей вращения фильтра в расплаве. Для расчета используем исходные данные в табл. 2. Скорость оседания твердых частиц в расплаве цинка можно ориентировочно определить по формуле:

dyakov01.wmf (2.1)

где ɷос – скорость осаждения, м/с; dт – диаметр твердой частицы, м; ρт и ρс – плотность твердых частиц и среды, кг/м3; g – ускорение силы тяжести, м/с2; µс – динамический коэффициент вязкости среды, нс/м2.

Расчет показал, что скорость осаждения твердых частиц соединения железа в расплаве цинка составляет менее 0,1 мм/с. Это объясняется малым различием плотности твердых частиц и жидкой фазы.

Твердые частицы в расплаве гартцинка при температуре фильтрации Т = 450–480 °С могут иметь максимальную концентрацию [Fe] = 2,5 % в виде соединения FeZn10 до содержания 31,7 % с плотностью твердой фазы 7,2 кг/дм3. В условиях удаления железа с алюминием в виде твердых частиц Fe2Al5 в концентрации 5,5 % с плотностью твердой фазы 5 кг/дм3.

Для предотвращения оседания осадка и равномерного распределения взвешенных частиц требуется обеспечивать скорость вращения не менее, чем определяется по формуле:

dyakov02.wmf (2.2)

где w – скорость осаждения частиц (в м/с); dм – диаметр фильтра 200 мм.

По расчету для обеспечения однородности суспензии требуется скорость вращения фильтра более 0,01 c–1. Практически используется скорость вращения n = 4 c–1.

Длительность вращения фильтра-мешалки необходимая для выравнивания концентрации перемешиваемых веществ определяется [9] по формуле:

dyakov03.wmf с, (2.3)

где V – объем аппарата (V = 0,03 м3); dм – диаметр фильтра 200 мм; n – частота вращения (в с–1); По расчету для обеспечения однородной суспензии указанного расплава требуется 47 с.

В период повышения или снижения скорости вращения фильтра достигается более равномерное распределение твердых частиц в расплаве. При остановки вращения на длительное время твердые кристаллы осаждаются и уплотняются в осадок. Для взмучивания уже осажденного осадка в котле необходимо более длительное 10–20 мин вращение фильтра.

Расчеты показали, что небольшая разница в плотности твердой фазы и суспензии создали условия малой скорости осаждения твердой фазы требующей низкой скорости перемешивания для достижения равновесного состояния суспензии.


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252