Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.2. Создание эффекта всасывания расплава в полость фильтра

При вращении фильтра возникает центробежная сила G, которая воздействует на содержимое полости, заполненной суспензией твердых частиц в жидком расплаве. Центробежная сила G (в Н), воздействующая на содержимое полости при вращении фильтра определяется по уравнению:

dyakov04.wmf (2.4)

где М – масса твердой фазы и жидкости в полости фильтра, кг; n – частота вращения фильтра, с–1; R – радиус, расстояние частицы от оси вращения фильтра, м; ɷ – угловая скорость, с–1.

При вращении фильтра наибольшая величина центробежная сила [10] действует на периферии фильтра, в щели зазора сжатых тарелей, где создается давление в щели фильтра ΔРц (в Па):

ΔРц = G/F,

где F – (в м2) площадь фильтрации F = πD∙t; G – центробежная сила (в Н); D – диаметр окружности фильтрующей щели равный диаметру фильтра, м; t – зазор щели фильтрования (зазор между сжатыми тарелями), м (рис. 8).

У заборных окон, вблизи сочленения основания конуса фильтра и ротора центробежная сила создает несколько меньшее давление:

dyakov05.wmf (2.5)

где Go – центробежная сила (в Н);

dyakov06.wmf (2.6)

r – радиус – расстояние заборных окон от оси, м; fo – площадь (сечение) заборных окон. За счет разности давлений периферии и у оси (ΔРц – ΔРо) создается поток расплава через всасывание в заборные окна и выброс через щель фильтра.

По мере циркуляции расплава через полость фильтр со скоростью 119,4 см/с у фильтрующей щели накапливается осадок твердых примесей с производительностью 8,2 кг/с (п. 9,11 табл. 3).

В начальный момент, когда осадка нет у щели, скорость циркуляции максимальна. Причем, по мере увеличения толщины осадка у щели фильтра снижается площадь F фильтрации. Поэтому, давление выброса расплава у щели снижается к нулю. Полость фильтра перестает наполняться и далее фильтр вращается вхолостую как мешалка. В табл. 3 приведены результаты расчетов.

8.tif

Рис. 8. Описание параметров фильтра. Основные узлы: 1 – ротор; 2 – нижняя тарель; 3 – верхняя тарель; 4 – фильтрующая щель t; 5 – заборные окна; 6 – осадок; h – высота конуса; r – радиус удаления заборного окна от оси; G – центробежная сила вынесенная от радиуса r; Q – нормальная составляющая центробежной силы прессования осадка

Таблица 3

Результаты расчета взаимодействия фильтра с расплавом

№ п/п

Параметр

Формула

Размерность

Значение

1

2

3

4

5

1

Ускорение поля центробежных сил у фильтрующей щели

J = R∙ω2

м/с2

142

2

Центробежная сила у фильтрующей щели

G = M∙R∙ɷ2

кгс

29,1

3

Исходная масса расплава в фильтре

M

кг

5,1

4

Давление в щели фильтра:

dyakov07.wmf

ат

88,4

5

Go – центробежная сила у окон

dyakov08.wmf

кгс

0,3

1

2

3

4

5

6

Масса 1 см услов слоя у заборн окон

m

кг

0,008

7

Давление в заборных окнах:

dyakov09.wmf

ат.

13,4

8

Разрежение в полости фильтра

ΔРц – ΔРо

ат.

75,3

9

Скорость циркуляции расплава через фильтрщель

w = (2∙G∙g)0,5

дм/с

74,4

10

Объемная скорость циркуляции v = f∙w, см3/с

V = F∙w

дм3/с

2,3

11

Производительность наполнения фильтра

Qф = V∙α∙ρт

кг/с

4,7

12

Сила выдавливания жидкой фазы из пор осад

dyakov10.wmf

кгс

0,48

13

Нормальная составляющая центросилы

Q = Gф∙sin 30

кгс

0,24

14

Сила выброса осадка из фильтра

dyakov11.wmf

кгс

126,7

Выбрасывание расплава из фильтрующей щели под действием центробежной силы создает в полости разряжение, влияющее на всасывание исходной суспензии. Возникает циркуляция расплава через полость фильтра, обеспечивает наполнение полости фильтра твердым осадком.


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