Методика рассчета фильтр-пресса

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ФИЛЬТР - ПРЕССА Методика расчета фильтр - пресса (рис. 14) включает в себя определение технологических характеристик процесса фильтрования и необходимое число фильтров для обеспечения заданных общей производительности конструктивных параметрах аппарата. Кроме того, предлагается методика расчета суммарных материальных затрат на организацию процесса фильтрования в целом.Для этого предварительно необходимо вычислить свойства исходной суспензии и получаемых в ходе процесса фильтрата и осадка, а также константы фильтрования. 1. Удельное сопротивление осадка , где - среднее массовое удельное сопротивление несжимаемого осадка; s - степень сжатия осадка. 2. Количество твердой фазы, отлагаемой на фильтре 1 м3 фильтрата , где  ф - объемная масса фильтрата, кг/м3; С1 и С2 - концентрация сухого вещества соответственно в суспензии и осадке, кг/кг. Рис. 14. Автоматический фильтр-пресс ФПАКМ: а-схема (1-фильтровальные плиты; 2-стяжка; 3,11-верхняя и нижняя плиты; 4,5-коллектор соответственно фильтрата и суспензии; 6-натяжное устройство; 7-фильтроваль-ная ткань; 8-привод передвижения ткани; 9-желоб; 10-транспортер; 12-электромеханическое зажимное устройство; 13-ролики; 14-ножи съема осадка; 15-нажимная плита;); б-схема работы фильтровальных плит (I-фильтрация; II-просушка осадка; III-выгрузка осадка; А-отвод фильтрата, концентрированной и слабой промывных вод; В-подача суспензии, промывной жидкости и воздуха; С-подача воды на диафрагму; 1-плита; 2-рама; 3-секция коллектора; 4-диафрагма; 5-спирали; 6-перфорированный лист). 3. Объем влажного осадка, отлагаемого 1 м3 фильтрата , где  c - объемная масса осадка, кг / м4. Константы уравнений фильтрации и промывки , где  - динамическая вязкость фильтрата, кг • мин/м2 ; rm - удельное сопротивление осадка; p - давление фильтрации, кг/м2. , где  пр - динамическая вязкость промывки; n - число одновременно промываемых слоев осадка; pпр - давление промывки кг/м2; А - эмпирический определяемый коэффициент , где k - константа промывки;  1 - начальная концентрация растворимого вещества в промывочной жидкости, %;  2 - конечная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости, % 5. Условный объем фильтрата на единицу площади: , где R0 - константа удельного сопротивления осадка, 1/м. 6. Максимальная производительность фильтр - пресса по фильтрату , где  в - вспомогательное время, мин.; F1 - площадь фильтрования, м7. Минимальная продолжительность цикла работы фильтр - пресса . 8. Минимальный удельный объем фильтрата, полученного за время фильтрации . 9. Продолжительность процесса фильтрации . 10. Продолжительность процесса промывки . 11. Толщина осадка в раме фильтра . 12. Необходимое число фильтров - прессов , где Q - производительность подаваемой суспензии, м3/мин. 13. При расчете фильтр - пресса по оптимальным условиям определяют следующие величины - расходы по эксплуатации фильтр - пресса , где x - стоимость фильтр - пресса, тыс. руб.; i - время его амортизации, лет; z - число рабочих суток в году, сут; n1 - число рабочих часов в сутках. - стоимость рабочих операций A = a + b , где a - производственные затраты на фильтрацию, тыс. руб/ч; - стоимость вспомогательных операций B = b + d, где d - затраты на загрузку, сборку и разборку фильтр - пресса, тыс. руб/ч. 14. Оптимальная продолжительность цикла . 15. Оптимальная продолжительность фильтрации . 16. Оптимальная продолжительность промывки . 17. Минимальные затраты на один цикл работы . 18. Оптимальная производительность фильтра . Определяем соотношение , которое определяет отклонение рассчитанного максимального количества фильтр - прессов от оптимума. 19. Оптимальное число фильтров для получения фильтрата в количестве Q: . 20. Минимальные затраты при работе фильтр - пресса: . 21. Оптимальный удельный объем получаемого фильтра: . 22. Оптимальная толщина осадка в раме пресса: . 23. Затраты на работу установки при максимальной производительности: . 24. Число фильтр - прессов при их максимальной производительности: . 25. Тогда затраты на работу установки составляют: . Задача 2. Рассчитать количество фильтр - прессов, необходимое для фильтрации заданной суспензии при следующих исходных параметрах: Q - производительность подаваемой суспензии по фильтрату, м3/мин; P - давление фильтрации, Па; Pпр - давление промывки, Па; R0’ - константа удельного сопротивления фильтрующей ткани, 1/м; rm’ - константа удельного сопротивления осадка, 1/м; s - степень сжатия осадка;  - динамическая вязкость фильтрата, кг мин/м2;  пр - динамическая вязкость промывной жидкости, кг мин/м2;  ф - плотность жидкой фазы суспензии, кг/м3;  c - плотность твердой фазы суспензии, кг/м3; c1 - содержание твердой фазы в фильтруемой суспензии, кг/кг; c2 - содержание твердой фазы во влажном осадке перед просушкой, кг/кг; F1 - поверхность фильтрования, м2;  1 - начальная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости, %;  2 - конечная концентрация растворимого вещества в промывной жидкости, %; k - константа промывки;  в - вспомогательное время, мин; a - производственные затраты на фильтрацию, тыс. руб/час; x- стоимость фильтр - пресса, тыс. руб; i - время амортизации фильтр - пресса, лет; z - число рабочих суток в году, сут; n1 - число рабочих часов в сутках, ч; d - затраты на загрузку, сборку, разборку фильтр - пресса, тыс. руб/ч. Исходные данные по вариантам приведены в табл. 19 и 20. Таблица 19 Данные для расчета ФПАКМ № п/п Q, м3/ мин P= Pпр кг/м2х10-4 R0, 1/м F1 м2 rm’,  =  пр, Кг мин/м2  ф, кг/м2  c, кг/м2  1, %  2, % c1, кг/кг c2, кг/кг 1 0,152 1,0 1,065 х1010 25 8,44 х107 0,915 1240 2400 5 1,5 0,187 0,344 2 0,152 1,0 25 х10-6 1300 2500 9 1,2 0,200 0,366 3 0,152 1,5 25 1400 2600 5 1,6 0,230 0,380 4 0,152 1,5 30 1500 2800 4 1,9 0,260 0,400 5 0,152 2,0 30 1600 2750 4 2,0 0,31 0,450 6 0,152 2,0 35 1700 2960 8 1,8 0,330 0,430 7 0,170 2,5 35 1450 3200 6 2,1 0,330 0,420 8 0,170 2,5 40 1560 3100 8 2,8 0,310 0,480 9 0,170 3,0 40 1620 3260 10 2,5 0,260 0,500 10 0,170 3,0 45 1700 3600 11 2,6 0,230 0,365 11 0,170 3,5 45 1790 2980 6 2,7 0,200 0,350 12 0,170 3,5 50 1850 3280 7 3,8 0,187 0,340 13 0,190 4,0 50 1700 3300 7 3,0 0,190 0,366 14 0,190 4,0 35 1800 3470 8 4,8 0,220 0,389 15 0,190 4,5 35 1900 3000 8 3,6 0,250 0,406 16 0,190 4,5 40 1950 3100 9 2,6 0,280 0,322 17 0,190 5,0 40 1240 2980 12 3,5 0,310 0,399 18 0,190 5,0 45 2000 3250 11 2,9 0,320 0,456 19 0,21 5,5 45 1300 3000 8 3,0 0,187 0,300 20 0,21 5,5 50 1400 2650 12 4,1 0,200 0,386 21 0,21 6,0 50 1500 2960 10 4,0 0,210 0,415 22 0,21 6,0 40 1600 2900 9 4,8 0,220 0,345 23 0,21 6,5 40 1700 3180 7 3,7 0,230 0,365 24 0,21 6,5 45 1800 2000 8 3,2 0,240 0,387 25 0,23 7,0 45 2000 2800 9 4,5 0,250 0,321 26 0,23 7,0 25 1900 3240 11 3,1 0,260 0,408 27 0,23 7,5 1,065 30 8,44 0,915 1850 2600 12 4,0 0,270 0,400 28 0,23 8,0 х1010 30 х107 х10-6 1800 2700 13 4,7 0,187 0,300 29 0,23 8,5 35 1750 2550 10 2,7 0,200 0,320 30 0,23 9,0 35 1700 2750 6 2,2 0,230 0,367 31 0,23 9,5 40 1650 2600 10 3,6 0,260 0,380 32 0,25 10,0 40 1600 2300 7 4,9 0,310 0,495 33 0,25 9,0 45 1550 2360 8 4,5 0,330 0,478 34 0,25 8,0 45 1500 2500 9 2,0 0,330 0,489 35 0,25 7,0 50 1450 2400 5 2,4 0,310 0,496 36 0,25 6,0 50 1400 2680 6 3,9 0,260 0,368 37 0,25 5,0 47 1350 2400 11 3,0 0,230 0,346 38 0,25 5,0 47 1300 2300 10 4,7 0,200 0,340 39 0,25 5,0 37 1250 2650 11 3,8 0,300 0,500 40 0,25 5,0 37 1200 2870 10 2,0 0,187 0,287 41 0,23 4,0 27 1450 2370 9 2,4 0,200 0,400 42 0,23 4,0 27 1240 3080 7 3,7 0,230 0,387 43 0,23 4,0 33 1240 2900 12 3,8 0,260 0,366 44 0,21 3,0 33 1500 3040 10 5,0 0,31 0,488 45 0,21 3,0 43 1500 2000 11 3,5 0,330 0,500 46 0,21 3,0 43 1600 3000 11 3,0 0,330 0,560 47 0,19 2,0 25 1600 3250 12 4,0 0,310 0,580 48 0,19 2,0 25 1700 2650 12 4,8 0,260 0,345 49 0,19 2,0 25 1700 3100 13 5,0 0,230 0,360 50 0,170 1,0 25 1800 2480 13 2,7 0,200 0,390 Таблица 20 Дополнительные данные для расчета k  в, мин a, тыс. грн/час x, тыс. грн i, лет z, сут n1, ч/сутки d, тыс. руб/ч 3,0 10 50 6х106 10 345 25 275.