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板框压滤机最佳操作周期的计算

发布时间:2020-11-26 21:45

  1 998 年 第 4 期 化工设计 2l , 框压滤机最佳操作周期的计算 于 明济南大学济南250002 ●———~ 口 摘要 关 键 词 框 堂 盥 塑 堡 鲤 趣 . 当 量 非 恒 压 过 滤 时 间 L 通过对板框压滤机过滤过程的研究, 引^ 了“当量非恒压过滤时间 的概念. 推导出板框压滤机 的 耋 篁 鲱 恒 压 过 滤 时 间 赶 摩 , 瓶框 , 叶 . 最 佳 u, r 、 l巳 。 【 7 板框压滤机具有操作压强高 、 适用范围广和 便于操作等特点 , 广泛应用于工业生产。板框压 滤机属间歇式过滤机 , 过滤 、 洗涤 、 卸渣 、 清洗和装 合等阶段依次进行 , 组成一个操作循环。一个操...

  1 998 年 第 4 期 化工设计 2l , 框压滤机最佳操作周期的计算 于 明济南大学济南250002 ●~ 口 摘要 关 键 词 框 堂 盥 塑 堡 鲤 趣 . 当 量 非 恒 压 过 滤 时 间 L 通过对板框压滤机过滤过程的研究, 引^ 了“当量非恒压过滤时间 的概念. 推导出板框压滤机 的 耋 篁 鲱 恒 压 过 滤 时 间 赶 摩 , 瓶框 , 叶 . 最 佳 u, r 、 l巳 。 【 7 板框压滤机具有操作压强高 、 适用范围广和 便于操作等特点 , 广泛应用于工业生产。板框压 滤机属间歇式过滤机 , 过滤 、 洗涤 、 卸渣 、 清洗和装 合等阶段依次进行 , 组成一个操作循环。一个操 作循环的时间称为操作周期 , 其中卸渣、 清洗和装 合的时间称为辅助时间, 它与过滤机结构、 滤浆性 质、 操作水平和 自动化程序有关 定时, 辅 助时间为定值 , 而过滤 时 间是人为选择 的。若过滤时间过长, 因滤渣 较厚使过滤速率较 小, 导致洗涤时间加长 , 生产能力较小 ; 相反 , 若过 滤时间过短, 因其在一个 操作周期 中所 占比例较 小, 生产能力也较小。因此 , 存在一个使生产能力 最大的最佳操作周期。 当上述 因素一 1对过滤阶段的研究 过滤压强 AP 随时间 r 的变化 如图 1 所示。 开始过滤时压强为零 , 至 q 时滤框被滤浆充满, 压强开始增大 , 同时有滤液产生 , 此时为防止细小 颗粒穿过滤布 或堵塞滤布孔 隙 , 通常先 在较小压 强下操作, 随滤渣 厚度增加 压强逐渐增 大, 至 时压强升至规定值 , 其后恒压过滤至结束。 , 固 1过滤压强变化示意图 滤液体积随时间的变化见 图 2。由于 T1至 内过滤压强与时间的关系难以找到普遍的定量关 系式表示 . 故令此段 时间的滤液体积等 于在恒压 过滤阶段压强下过滤 r2时间得到的滤液体积, 则 整个过滤阶段的滤液体积等于恒压过滤 4 - (r q r 图 2滤液体积变化示意图 2公 式推导 2. 1过滤阶段 若将 v3 视为恒压过滤 r2 时间所得 , 由恒压 过滤方程知嵋+2V,Va= K 对恒压过滤阶段 , 将过滤速率方程式 (1) : (2)d r 一2(V + v . ) 整理积分 (v + V,)dV = T KA2 得 一 v雪 +2V+ (v vj) =KAZ ( ~一 ) 将( 1) 、 (3) 两式相加得 V 2 + 2广i 一 式中, r 为过滤时间, s; V 为滤液体积 , 为过滤介质的当量滤液体积 , m~/ s)A 为过滤面积, m2; vF 等于 q r2, 将过滤视 为恒压过滤约非过滤时间, 称为当量非恒压过滤 时间, s。 2. 2洗涤阶段 此阶段为恒压操作, 洗涤速率为最终过滤速 率 的 1 / 4, 洗水体积与滤液体积成正 比, 故 进出生罡一 墨 ! 2 洗涤速率 一 KA2 (3) r: V~V (4) J ; ; K 为过滤 常数 , 一1 维普资讯 化工设计 1998 年 第 4 期 式中, r 为洗涤时间, s; a为洗水体积与滤碌 体积之 比, 洗水/ 滤液 。 若洗涤压强与恒压过滤阶段 压强不 同, 或洗 水粘度与滤液粘度不同, 则洗涤时间应校正为 = = KA2 其 中 = 兰 式中, 为洗涤时间 的校正 系数 , 无因次 ; 分别为滤液粘度和洗水粘度, Pa 8; Z XP、 △ 别为恒压过滤阶段压强和洗涤压强, Pa。 2. 3最佳操作周期 以生产能力最 大的操作 周期为最 佳操作 周 期。生产能力 以单位时间得 到的滤液体积表示 , 过滤阶段 以外的时间虽得不到滤液 , 但仍 应计 人 生产时间 , 即以一个操作周期为基准。 (6 ), t t 分 Q= (7) 式中 , Q为生产能力 m3 / S; TD为辅助时间 , S。 将(4) 、 (5)式代入(7) 式得 n 一(1+ sac ) 当过滤机和操作 条件一定时 , 上式右边 除 v 以 外 的 其 它 参 数 均 为 常 数, 求 !等=0, [ K (印+ rD ) 一(1+8 )俨] dV _ [( 1+ 挪 )、 f2+ 2V~(1+ 4nt ~)Y + KA2(rF+ 解 得 =【 + 2v ( 1+4aC)V + JUt2(- cF+ rD ) )] 一 (8 ) 当 V V 时 , 0; 当 V V 时 , 0, 用 图 3 表示 O 随 v 的变化 , 可见 当一个操作循环的 滤液体积为 Vo pl时 , 生产能力具有最大值。将 V 代入(4) 、 (5) 、 (7)式 , 可得最佳操作周期和最大生 产能力 。 Q Q瞄 0 图 3生产 能力变化示意图 3计算实例 用过滤面积为 25 的板框压滤机过滤, 在操 作条件下 , 过滤常数为 1. 52 × 1 0“ / s, 过滤介质 的当量滤液体积为 0. 5 的 lO%, 洗水和滤液粘度分别为 9. 11 x 1 0“ Pa-s 和 1. 32 × 1 0I3Pa8, 洗涤压强与恒 压过 滤阶段压 强相等, 辅助时间为 900s, 过滤 1640s 时滤渣充满 滤框, 得到 l 1. 5 滤液, 试求最佳操作周期和最 大生产能力。 解 : 由( 4) 式得 =1 5 4 0一 等 将 = =0. 69代入( 8)式得 , 洗水 体积 为滤 液体积 =-西 s =【 此值 为 一个操作 循 环 的最 佳滤 液体 积, 由 (4) 、 (5)式得 】 =7. 9 3J ⋯ 1 8 0 1 0 6 9 + x . × . L r : 巫 盟 + 127 :872 。 。 1 . 52 × 10 一 x 252 = 一 = 388一 1 5 2 .10 s ×一 × 故最佳操作周期和最大生产能力分别为 = 872 + 388 + 90o = 2160 8 假设一 个操 作 循环 的不 同滤液 体 积 v , 由 (4) 、 ( 5)式求得相应的过滤时间和洗涤时间 , 进而 求出相应的生产能力 , 结果见表 l 。 表 1不同滤液体积下操作过程各参数值 3600 1 322 / h V t Q V t Q ( ) 4 . 5 . 50 6 . 50 7 . 50 ( 鹕5~6 枷798 (a) 1 仿 1 92 26l 349 ( / h) l o . 72 l 2 . 41 12 97 13 I9 ( ) 7. 938. 1 0 . l 】 . 50 ( 钾2 研I2 I64 0 ( 獬 445 6【 0 8D2 ( / h) 13. 笠 1 3 . 1 8 1 2 . 腿 12. 39 可见当一个操作 循环的滤液体积 (V ) 为 7. 93 时生产能力 ( Q) 具 有最 大值 13. 22 算出的 Q 完全 吻合 , 而滤框被滤渣充满才停止 过滤的生产能力仅为 l2. 39 / h, 与计 / h。 4结语 恒压过滤前过滤阶段的变化过程与设备和操 作条件有关 , 且难 以找到一个普遍 的定量关 系式 表示 , 以前对板框压滤机进行计算时 , 通常近似地 将整个过滤阶段视为恒压操作 , 得不到准确结果。 引入了当量非 恒压过滤时间的概念 , 可以将整个 过滤阶段按恒压过滤计算 , 使计算结果准确可靠。 ( 下转第5O页) 维普资讯 化工设计 1998 年 第 4 期 机型应是市场上 的主流机型, 因为其性价比最好 , 如 目前 CPU 不应低于 Pe~t f i um/ 106MMX , 内存不应 低于 16岫 。 笔者认为只要如此 , 所组建的 CAD 网络不仅 满足 了高速 的要求 , 而且具有经济、 实惠 、 扩展性 好的优点。如果 以后需要 向千兆以太 网升级 , 那 么只需要更换 HUB、 服务器 网卡和主干 ( 服务器 到服务器 HUB) 线路, 便可迅 速升级 到 1 00M/ 1000M 混台型以太 网。 在组建 0 投资有选择性 的引进 CAD 软件 , 以实现真正意义 上的计算机辅助设计, 提高设计质量而不仅仅是 图纸质量。应加强引进 化工工艺模拟 、 工艺三维 配管、 化工设备等 CAD 软件, 使化工设计不仅仅 停留在 AU1Do 下。对于中、 小设计单位 , 除引 进结构 、 建筑等 CAD 软件外 , 有条件 的还应 引进 水、 电、 总图、 工程概预算等 CAD 软件, 使之配套, 从而有效提 高 0 应用水平。 网络的同时, 设计部 门还应增加 4网络软件的选择 5 CAD应用人才的培训 随着 WINDOWS NT 、 w帅 0鹏 95 的逐渐成 熟, “视窗” 的概念 已深人人心 , WINDOWS 以其 良 好的图形用户界面 , 简便的操作 , 强大的管理功能 和多媒体特性越来越受用户的喜爱, 市场占有率 不断提高。虽然 , WINODWS 还存在 一些 缺点 , 但 随着它的不断完善, 可以预见在不远的将来微机 桌面平 台必将形成 WINDOWS 一统天下 的局面。 对于 0 应用 同样如此, 随着 AUT OCAD R14 版 的推出, 化工各专业 CAD 软件必将运行于 WIN- DOWS 平台下。所以, 对于觋在组建的 c ^D 网络 , 网络操作系统应选用 WINDOWS NT , 工作站平 台 应选择 WINDOWS 95 或 NT WORIS r^110N, 而现 用的 386、 486 微机一般是有 困难的, 因为内存 必 须在 16MB 以上。对于习惯了 D0s 平 台, 一时不 能适应的设计人员, 可暂时在 DOS 下单机使用 CAD 软件 , 逐步 向 WINDOWS 过渡。 组建 CAD 网络后 , 人才 的培训就成为关键之 一。 首先, 必须着力培养 12 名系统管理员, 以 便在网络故障时有一定处理能力; 其次, 应加强对 所有设计 人员的软件应用水平和使用 网络 的培 训, 使引进的CAD 软件和组建的网络真正发挥作 用 , 创造效益。 6结语 CAD 应用 的网络化是工程设计 部门的一条 必由之路。对于化工企业来说, 其设计部 门的 0 网络必将成为企业 组成部分。我们希望企业设计部 门帮中、 小设计 单位应加快 自身 的 CAD 应用 的发展。缩短和大 型设计院(公司)的差距, 进而使我国的化工 0 应用水平跨上一个崭新的台阶。 参考文TRANET 网的一个重要 献(收稿 日期(略) 19971118) (上接第 22 页) 这种处理方 法在其它方 面亦有应 用, 如将过滤介质的阻力表示成一定厚度滤渣的 阻力, 由此引人了过滤介质的当量滤液体积; 将阀 门的阻力表示成 一段管路 的阻力, 由此引人 了局 部阻力的当量长度。导出了一个操作循环的最佳 滤液体积l的计算公式, 可以准确计算最佳操作周 期和最大生产能力 , 这对于选择操作条件提高板 框压滤机的生产能力具有实用价值。若滤渣不洗 涤, 则操作周期中只有过滤时间和辅助时 间两部 分, 上述计算方法仍适用, 只是将公式中的 a等于 零 即可。 参考文献 1 刘道德 , 刘 中. 化 学工程 , 1992, 加(4) : 66 2国家 医药管理局上海 医药设计院 . 化工工 艺设计 手册 (上册) . 北京 : 化学工业出版社。 1 988: 939952 3天津大学化工原理教研室. 化工原理( 上册) . 第 2 版. 天津 : 天 津科学技术 出版社 , 1987: 193~200 (惨改回靖19 980l 一1 3) 维普资讯


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