Реферат: Белки. Роль в организме человека

Из уравнения (4) видно, что производительность отстойника не зависит от его высоты, она зависит только от скорости и площади поверхности осаждения. Поэтому при необходимости высокой производительности отстойников, требующих больших площадей поверхности осаждения, их делают многоярусными.

Фильтрование. Фильтрованием называют процесс разделения суспензий с использованием пористых перегородок, которые задерживают твёрдую фазу суспензии и пропускают её жидкую фазу. Этот процесс разделения суспензий называют фильтрованием с образованием осадка. В некоторых случаях твёрдые частицы проникают в поры фильтровальных перегородок и задерживаются в них, не образуя осадка. Такое фильтрование называется фильтрованием с закупориванием пор. Обычно в пищевой промышленности применяют фильтрование через слой осадка.

Движущей силой процесса фильтрации является перепад давлений над перегородкой (или слоем осадка и перегородкой) и под перегородкой. Перепад давлений создаётся при помощи вакуума, давления сжатого воздуха, подачи суспензии поршневым или центробежным насосом или гидростатического давления.

При разделении суспензий с небольшой концентрацией тонкодисперсной твёрдой фазы часто применяют вспомогательные фильтровальные вещества – диатомит, перлит, целлюлозу, асбест, активированный уголь и пр. Вспомогательные материалы представляют собой тонкодисперсные или тонковолокнистые вещества, наносятся тонким слоем на фильтровальную перегородку и, образуя своды над порами перегородки, препятствуют их забиванию. Если вспомогательные вещества образуют слой осадка на фильтрующей перегородке, то вначале фильтруют суспензию этого вещества, жидкой фазой которой являются вода или фильтрат суспензии. Вспомогательные вещества добавляют в количестве около 1% к массе фильтруемой суспензии.

В процессе фильтрования при постоянной разности давлений скорость фильтрации уменьшается, так как сопротивление слоя осадка возрастает с увеличением его толщины. Если перепад давлений при фильтровании увеличивается с возрастанием толщины осадка, то такой процесс называют фильтрованием с постоянной скоростью.

Получаемые при фильтровании осадки делят на сжимаемые, частицы которых с повышением давления деформируются, а размер пор капилляров уменьшается, и несжимаемые, размер и форма частиц которых не меняются с увеличением давления при фильтровании.

Так как в процессе фильтрования в большинстве случаев p=const, а сопротивление слоя осадка с течением времени изменяется, то скорость фильтрации

=dV/Fd, (5)

Где V – количество фильтрата, м³ ; F- площадь поверхности фильтрации, м² ; - продолжительность фильтрования, с.

Скорость фильтрации прямо пропорциональна перепаду давлений и обратно пропорциональна общему сопротивлению слоя осадка R_ос и фильтрующей перегородки R_ф , следовательно,

dV/Fd=p/ (R_ос + R_ф ). (6)

где V – объём фильтрата, м³ ; p – разность давлений, Па; R_ос – сопротивление слоя осадка, Па; R_ф – сопротивление фильтрующей перегрузки, Па.

Если в уравнение (6) ввести удельную производительность фильтра d=dV/F (в м³ /м² ), сопротивление осадка с учётом вязкости жидкой фазы суспензии (в Па ^. с) представить как произведение удельного сопротивления r (в 1/м² ) на толщину слоя осадка, находящегося в 1 м³ фильтруемой суспензии, то уравнение (6) представится в следующем виде:

d=(rx/p + R_ф /p) d, (7)

где x – толщина осадка, м.

Интегрируя это выражение в пределах от 0 до и от 0 до , найдём продолжительность фильтрации (в с)

=rx² /2p+ R_ф /p=b² + R_ф /p, (8)

где b=rx/2p.

Удельный объём фильтрата (в м³ /м² ), прошедший через единицу площади поверхности фильтрующей перегородки за время , определяется из уравнения (8)

= - R_ф /rx+. (9)

В промышленности для разделения суспензий применяются фильтры циклического действия: рамные фильтр-прессы, патронные фильтры, листовые фильтры – и фильтры непрерывного действия: барабанные вакуум фильтры и дисковые.

Осаждение под действием центробежной силы. Недостатком осаждения в отстойниках является их большие объёмы и значительное время осаждения. Отстойники малоэффективны при осаждении мелких частиц, имеющих размеры d_э <5 мкм, или когда их плотность близка к плотности среды. Значительно увеличивается эффективность процесса разделения суспензий с применением центробежных сил.

Поле действия центробежных сил создаётся вращательным движением потока разделяемой жидкости при тангенциальном её подводе в гидроциклоны или при направлении разделяемого потока во вращающийся корпус осадительных центрифуг.

Для определения эффективности осаждения в центробежных аппаратах необходимо сравнить величину центробежной силы с силой тяжести, действующей на частицу.

При вращательном движении суспензии в центробежных устройствах на частицу действует центробежная сила ( в Н)

G_ц =m² R, (10)

где m – масса частицы, кг; - угловая скорость вращения частицы, с^-1 ; R- радиус вращения частицы, м.

Сила тяжести без учёта подъёмных сил составит

G_т =mg. (11)