Namangan muhandislik-qurilish instituti qurilish fakulteti Qurilish materiallari, buyumlari va konstuktsiyalarini ishlab chiqarish

V - filtrat hajmi, m³ ;
G’ - filtrlash yuzasi, m²;
t - filtrlash vaqgi, s;
A_r - bosimlar farqi, N/m²;
t_s - dinamik qovushoqlik, Pa s
; R_v — chukma va filtr to’siqlar qarshiligi, m.
1 m³ filtrat olinganda xch (m³) mikdorda cho’kma hosil bo’ladi deb qabul qilamiz. Unda,
_{ } (2)
bu yerda
h₄ - chukma qatlami balandligi, m.
Bu formuladan:
_{ } (3)

CHo’kma qatlamining qarshiligi uning balandligiga proportsional deb faraz qilamiz.

_{ } (4)

bu yerda r₀ — cho’kmaning solishtirma qarshiligi, m².

Agar (3.42) ni (3.40) ga qo’ysak, ushbu ko’rinishga ega bo’lamiz:
_{ } (5)

(3.43) tenglik filtrlash jarayonining asosiy tenglamasi deb ataladi.

Filtr to’siq qarshiligi hisobga olinmasa, kuyidagi tenglama holatiga kelamiz
_{ } (6)
bu yerda
w - filtrlash tezligi.Filtrlash jarayonining boshlang’ich fursati uchun, ya’ni V = 0 da, R + n -A p/ffm ). bo’lgan holat uchun tenglamani integrallasak ( 0 - V va O - goralikda), ushbu tenglama kelib chiqadi:
_{ } (7)

Olingan ushbu tenglama siqiladigan va siqilmaydigan cho’kmalar uchun qo’llasa bo’ladi va u filtr hajmi ortishi bilan filtrlash tezligi kamayishini ko’rsatadi. tenglamani filtrlash ga nisbatan yechsak, ushbu ifodaga erishiladi:

_{ } (8)
yoki hisobga olsak

SHunday qilib, filtrlash vak^i olingan filtrat hajmi kvadratiga to’gri proportsionaldir.
Oxirgi tenglamani filtrning solishtirma ish unumdorligi (Vf = U/G’) ga nisbatan yechsak, kuyidagi ko’rinishga ega bo’lamiz:

O’zgarmas tezlik i» = const holat uchun (3.43) dan ushbu tenglamani olamiz:

yoki

bu tenglamadan:

yoki

SHunday qilib, filtrlash vaqt ortishi bilan bosimlar farqi ko’payadi
ya’ni olingan filtrat hajmi kvadratiga to’g’ri proportsional.
Filterni solishtirma ish unumdorligi

Amalda cho’kma hajmining filtrat hajmiga nisbati x ch, cho’kma qatlamining solishtirma hajmiy qarshiligi g_ch va filtr to’siq qarshiliklari tajriba yo’li bilan anikdanadi.
Agar, G’ = 1 m² bo’lgan hol uchun (3.45) tenglamani ushbu ko’rinishda yozish mumkin:

bu yerda: S - filtr to`siq gidravlik qarshiligini xarakterlovchi filtrlash konstantasi, m³/m²; K - filtrlash rejimi va suyuqlikdagi cho’kmaning fizik-kimeviy xossalarini hisobga oluvchi filtrlash konstantasi, m²/s.


Agar, (3.53) tenglamaga o’zgartirish kiritsak, ushbu ko’rinishga ega bo’lamiz:

Ko’rinib turibdiki, (3.56) tenglik abstsissaga a qiya burchak ostida joylashgan to’g’ri chiziq tenglamasi. Ush bu burchak tangensi t g a = 2 / K teng va u ordinata o’qida ot = 2S/K kesmani ajratadi (3.15-rasm).
U

shbu to’g’ri chiziqni qurish uchun abstsissa o’qiga o’lchangan Vh ..., V„ qiymatlari, ordinata o’qiga esa T/Vh T2/V2 , r J'V n larning tegishli qiymatlari qo’yiladi.
So’ng, aniqlangan K va S qiymatlar yordamida (3.54) va (3.55) tenglamalardan gch va Yaft lar topiladi.
CHo’kma va filtrat hajmlarini o’lchash natijasida esa - x ch qiymati topiladi.
3.12. Filtrlar
Ishlash printsipiga qarab, filtrlar quyidagilarga bo’linadi: o’zgarmas bosimlar farqi yoki o’zgarmas filtrlash tezligida ishlaydigan filtrlar; filtr to’siqda hosil qiladigan bosimlar farqiga qarab, vakuum yoki ortiqcha bosim ostida ishlaydigan kurilmalar; jarayonni tashkil etishga qarab, uzlukli yoki uzluksiz ishlaydigan kurilmalar.
Bosim ostida ishlaydigan kurilma bir necha tur ga, ya’ni gidrostatik bosim, nasos yoki kompressor yordamida hosil qilingan, vakuum va markazdan qochma kuch ta’sirida hosil bo’lgan bosimlarda ishlaydigan filtrlarga bulinadi.
Texnologik maqsadlarga qarab, kurilmalar ikki turga bulinadi: a) suyuqliklarni tozalash filtrlari; b) gazlarni tozalash filtrlari.
Filtr to’siqlarning turiga qarab, donasimon materiallar, turli gazlamalar va qattiq materiallar (keramika, to’r) yordamida turli jimsli sistemalarni tozalaydigan filtrlarga bo`linadi.
Qumli filtr. Bu qurilma donasimon materialli filtrlar guruhiga oid (3.16-rasm).

3.16-rasm. Kumli filtr. 1 - turli disklar; 2 - kum; 3 - qobiq; 4 - havo jumragi; 5 - suspenziya kirish trubasi; 6 - paxta; 7 - filtrlovchi tuqima; 8 - filtratni chiqarish trubasi.

Filtrlash tezligi 250...750 kg/(m²- soat).

Ushbu filtr tuzilishi sodda, filtrlash sifati esa — yuqori.
Lekin, hajm birligida filtrlovchi yuza kam va jarayon tezligi past bo’lgani uchun, filtrning ish unumdorligi juda kichik. Undan tashqari, filtr qumni almashtirish qiyin va ko’p vaqt talab qiladi.
Nutch - filtr vakuum yoki ortiqcha bosim ostida ishlashi mumkin (3.17-rasm). CHo’kmani chiqarib tashlash uchun filtrga bir parrakli aralashtirgich o’rnatilgan.
Suspenziya va siqilgan havo alohida shtutserlar orqali uzatiladi.
Olingan filtrat esa, to’kish jumragi 4 oraliqali chiqariladi.

Filtrning ish sikli quyidagi bosqichlardan iborat: suspenziya bilan to’ldirish; bosim ostida filtrlash; filtr to’siqiqdan cho’kmani tushirish; filtr to’siqni qayta tiklash. Bunday filtrlarda cho’kmani yuvish jarayonini ham bir vaqtda o’tkasa bo’ladi.

S

uspenziyalarni filtrlash paytida filtr to’siq sifatida karton, belting va sintetik tolalarni qo’llash mumkin. Sintetik tolalarning afzalligi shundaki, ular yuqori mexanik mustahkamlik, termik va kimyoviy chidamlilikka ega. Sintetik tolalardan, zichligi asta sekin o’zgaradigan, filtr to’siqlar tayyorlash mumkin.
Bunday filtr qattiq faza miqdori kam bo’lgan suspenziyalarni filtrlashda juda qo’l keladi, chunki zarrachalar uning butun balandligi bo’ylab cho’kadi. Filtrning tashqi qatlamida yirik, ichki qatlamlarida esa mayda zarrachalar ushlanib qoladi. Bunday selektiv filtrlash jarayon tezligi yuqori bo’lishi, g`ovakchalar yuzasini to’lib qolish oldini oladi va filtrning xizmat mudatini uzaytiradi.
Romli filtr - press. Bunday filtrlar suspenziyalar (masalan: vino, pivo, sug mahsulotlar) ni tozalash uchun qo’llaniladi (3.18-rasm).
Filtrlovchi blok orasida filtr to’qima yoki karton joylashgan almashuvchi rom va plitalardan tashkil topgan. Rom va plitalar yo’naltiruvchi 6 da siquvchi vint 7 yordamida qisib qo’yiladi. Odatda filtr metall stanina 8 da o’rnatiladi.Har bir rom va plitada suspenziyani kiritish va yuvish suyuqligini chiqarish kanallari bor (3.19-rasm).Plitalarning ikkala tomonida yig’uvchi kanallar 4 bo’lib, yuqori qism drenaj va pastki qismi esa, aylanma kanallar bilan ulangan. Suspenziya bosim ostida kanal orqali romning ichkarisiga filtr materialdan o’tadi (3.20 a-rasm), keyin esa yuzasidagi kanalchalar orqali pastga tushadi.
Filtrat plitaning pastki qismida joylashgan kanalcha orqali chiqib, umumiy tarnovga tushadi. Romning ikkala tomoni cho’kma bilan to’lganda, filtrlash jarayoni to’xtatiladi va teskari yo’nalishda yuqori bosimli suyuqlik yuborilib, cho’kma yuviladi va aylanma kanallar orqali chiqariladi.
S



Hundan keyin yuvish uchun suv yuboriladi va jarayon tugagach plita chapga surilib, cho’kma to’kiladi. (3.20 b-rasm) Filtr - pressning ish sikli ushbu jarayonlardan iborat: ishga Davriy ishlaydigan filtr qurilmalarda yordamchi jarayonlarni bajarish uchun ish siklining 30% ga yaqin vaqti sarflanadi va cho’kmani to’kish ko’p mehnat talab qiladi. Bu turdagi filtrlarda filtr to’qimalar sarfi katta va ularni almashtirish qiyin.
Uzluksiz ishlaydigan qurilmalarda ushbu kamchiliklar bartaraf etilgan, chunki bu filtrlarda filtrlash, cho’kmani kuritish, yuvish, ajratish jarayonlari bir vaqtda sodir bo’ladi.
Filtr - press (F P A K M ). Bunday filtrda cho’kmani to’kish mexanizatsiyalashgan. Ushbu qurilma kamerali, avtomatlashnirilgan filtr bo’lib, temperaturasi 80°S, kontsentratsiyasi 10...500 kg/m³ li mayin dispers suspenziyalarni ajratish uchun qo’llaniladi. Bu turdagi filtr davriy ishlaydigan bo’ladi
Ko’pincha bu filtr - presslarda bir - biriga zich joylashgan bir qator to’rtburchak shakldagi filtrlardan iborat (3.21-raem).
To’rtburchak filtrlarning bunday joylashishi solishtirma filtrlash yuzasining ko’payishiga olib keladi.
A

gar filtr L holatda bo’lsa, kollektor 8 dan kameraga ajratish uchun suspenziya, yuvish uchun suyuqlik va cho’kmani qisman quritish uchun siqilgan havolar ketma -ket keladi. So’ng filtrat, yuvish suyuqligi va havo kanallar 12 orqali kollektor 10 ga chiqariladi
Filtrning B holatida kanallar 9 orqali bo’shliq 11 ga bosim ostida suv uzatiladi.
Natijada egiluvchan elastik diafragma G yordamida cho’kma siqiladi. Undan keyin, V holatda plitalar suriladi va hosil bo’lgan tirqishlardan cho’kma to’kiladi
Barabanli vakuum - filtr. Bu turdagi filtrlar kontsentratsiyasi 50 500 kg/m³ bo’lgan suspenziyalarni uzluksiz ravishda ajratish uchun ishlatiladi (3.22-rasm). Qattiq zarrachalar kristall, atorf va kolloid tuzilishga ega bo’lishi mumkin. Filtr ish unumdorligi qattiq zarrachalar tuzilishiga bog’liq va yuqorida keltirilgan ketma - ketlikda pasayib boradi.
Filtrning asosiy qismi gorizontal baraban bo’lib, u elektr yuritkich yordamida asta - sekin aylantiriladi. Odatda uning 0,3...0,4 qismi suspenziyali tog’oraga tushib turadi. Tog’ora ichida silkinib turuvchi aralashtirgich suspenziya tarkibini bir xil bo’lishini ta’minlaydi, ya’ni uning tarkibidgi Baraban ikkita silindrdan tuzilgan bo’ladi.
Tashqi silindr elaksimon bo’lib, uning ustiga sim to’r tortilgan.
S

im to’rning usti esa, filtr to’qima bilan qoplangan. Barabanning filtrlovchi to’siqlaridan filtrat vakuum ostida so’rib olinadi. Filtrning ustida suspenziyadagi qattiq zarrachalar cho’kma qatlamini hosil qiladi. Bu cho’kma pichoq yordamida barabanning ustki qismidan uzluksiz ravishda kesib olinadi. Barabanning ichki qismi to’siqlar yordamida alohida sektorlarga bo’lingan. Bu cho’kma pichoq yordamida barabanning ustki qismidan uzluksiz ravishda kesib olinadi. Barabanning ichki qismi to’siqlar yordamida alohida sektorlarga bo’lingan.
Bu turdagi filtrlarning ishchi yuzasi 5... 150 m³ bo’ladi. Kamchiliklari: filtrlash yuzasi katta bo’lgani uchun ko’p joy egallaydi; filtrning narxi qimmat bo’ladi.
Diskli filtr. Bu filtrlar mayin dispers suspenziyalarni ajratish uchun mo’ljallangan bo’lib, qo’shimcha moddalar o’tirindi qatlami bilan bosim ostida ishlaydi. Isitadigan g’ilofli vertikal idish ko’rinishiga ega bo’lgan diskli filtrlarda ishchi bosim -0,5 MPa, g’ilof ichidagi bosim esa - 0,3 MPa. Filtr ichida g’ovak o’q 6 bo’lib unga metalldan yasalgan teshikli disk filtr element 7 lar o’rnatilgan (3.23-rasm). Disklar, o’z navbatida, polipropilen yoki boshqa filtr to’qima bilan qoplanib, halqasimon qisqichlar yordamida mahkamlanadi. Diskli filtrlarda qisman quritilgan cho’kmani markazdan qochma kuch yordamida to’kish imkoniyati bor. Filtrlovchi disklar o’rnatilgan ichi bo’sh o’q elektr yoki gidravlik yuritkich yordamida aylantiriladi. O’qning aylanish chastotasi 250 min-1 bo’lib, teflon salnik yordamida zichlanadi.
Filtrlashdan avval suspenzatorda qo’shimcha moddalardan suspenziya tayyorlanadi va filtrlovchi elementlarga o’girindi cho’kma hosil qilinadi.
Buning uchun, filtrlovchi elementlarda 15...30 mm qalinlikda o’tirindi cho’kma paydo bo’lmaguncha, nasos yordamida tayyor suspenziya uzatiladi.
F

iltrat filtrlovchi diskdan o’tib, g`ovak o’qdagi teshiklar orqali ichi bo’sh o’qga tushadi va filtrdan suspenzatorga chiqariladi. Xuddi shu yo’sinda suspenziya filtrlanadi. Jarayon tugagandan so’ng, cho’kma yuviladi va havo yordamida qisman quritiladi.
Lentali filtr. Bu filtr rom, uzatuvchi 1 va taranglovchi 6 barabanlardan, hamda ikki baraban orasiga tortilgap teshikli, cheksiz uzunlikdagi rezina lenta 4 dan tarkib topgan (3.24-rasm).
Teshikli rezina lenta ostida vakuum kamera 3 bo’lib, u pastki qismi bilan filtrat 8 va yuvuvchi suyuqlik chiqarish kollektorlari 9 bilan ulangan. Hosil qilinayotgan vakuum hisobiga lenta vakuum — kameraning tepa qismiga yopishib turadi.
Filtr to’qima esa, taranglovchi g’ildirakchalar 7 yordamida cheksiz rezina lentaga siqib qo’yiladi.
Filtrlovchi sentrifugalar davriy va uzluksiz ishlaydigan bo’lib, o’qining joylashiga qarab vertikal va gorizontal bo’ladi. Jarayon mobaynida hosil bo’ladigan cho’kmani to’kishiga qarab qo’lda to’kadigan, gravitatsion, markazdan qochma va uzlukli to’kadigan sentrifutalarga bo’linadi.
Davriy ishlaydigan filtrlovchi sentrifugada suspenziya baraban tepasidan yuklanadi (3.25-rasm). Suspenziya yuklangandan so’ng baraban harakatga keltiriladi, ya’ni aylantirib boshlanadi. Markazdan qochma kuch ta’sirida suspenziya baraban devoriga uloqtiriladi. Suyuq dispersion faza filtr to’siq orqali o’tadi, cho’kma esa unda ushlanib qoladi. Filtrlash sikli tugaganda so’ng, cho’kma qopqoq 3 orqali qo’l yordamida olib tashlanadi.
CHo’kmani o’zi to’kadigan sentrifugada cho’kma gravitatsion kuch ta’sirida qurilmadan chiqarib yuboriladi (3.26-rasm).
Filtr to’qimaga nov 5 dan suspenziya uzatiladi. Filtrat vakuum ostida kameralarga va kollektor orqali yig’gichga yuboriladi. Hosil bo’lgan cho’kmaga purkagich 2 dan yuvuvchi suv beriladi va kameralarga so’rib olinib, so’ng kollektor 9 orqali yig’gich 10 ga chiqariladi.
Uzatuichi barabanda filtr to’qima rezina lentadan ajraydi va yo’naltiruvchi g’ildirakchani aylanib o’tadi. SHunda, cho’kma filtr to’qimadan sirpanib tushadi va cho’kma yig’gichga to’kiladi. Filtr to’qima ikkita g’ildirakcha 7 lar orasidan o’tguncha yuviladi, quritiladi va tozalanadi.

Odatda bunday sentrifugalar teshikli baraban o’rnatilgan vertikal o’qli qilib yasaladi. Baraban kichik chastota bilan aylanganda suspenziya yuklovchi diskka beriladi. Barabanning pastki qismi konussimon shaklda bo’lib. konuslik burchagi cho’kmaning tabiiy qiyalik burchagidan ortiq qilinadi. Filtrlash sikli tamom bo’lganda va baraban to’liq to’xtaganidan so’ng og’irlik kuchi ta’sirida cho’kma baraban devoridan sirpanib tushadi va qurilma tubidagi shtutser orqali chiqariladi.

Uzluksiz ishlaydigan, markazdan qochma kuch ta’sirida cho’kmani to’kadigan sentrifuga konussimon teshikli baraban va uning ichida aylanuvchi shneklardan tarkib topgan. SHnekning aylanish tezligi barabannikidan ozgina kam bo’ladi. SHnek aylanishi davrida uning o’ramlari barabanda o’tirib qolgan cho’kmani pastga olib tushadi. CHo’kmani to’kish markazdan qochma kuch ta’sirida amalga oshiriladi. SHuni alohida ta’kidlash kerakki, markazdan qochma kuch ta’sirida to’kish paytida cho’kma maydalanmaydi va yaxlitligi buzilmaydi.
Filtrlash jarayonini intensivlash
Xalq xo’jaligida turli sanoatlar tayyor mahsulotining salmog’i ortib borishi va yuqori gidravlik qarshilikka ega cho’kmalarning turi, miqdorining ko’payishi, filtrlar ish unumdorligini oshirishni taqozo etadi.
Bu muammoni hal etish uchun filtrlarning filtrlash yuzasi va jarayon tezligini oshirish yo’llari bilan erishish maqsadga muvofikdir. Hozirgi kunda barabanli vakuum - filtrlarning yuzasi 140 m², disklilarniki 300 m², lentali filtrlarniki 25 m² gacha yetkazilgan.
Suspenziyalar ajratishda optimal sharoitlarni yaratish uchun konstruktiv, texnologik va fizik - kimyoviy usullardan foydalaniladi.
Konstruktiv guruh usullariga kuyidagilar kiradi: filtrlash jarayonini avtomatlashtirish; reversiv (cho’kma qalinligi kam bo’lganda), dinamik (cho’kma uzluksiz yuvilib turiladigan hollarda), turli tarkibli (silindrik yuzalarda egrilik radiusi kichik cho’kma qatlamlari hosil bo’lganda) va tebranma filtrlash.
Texnologik guruh usullariga quyidagilar kiradi: cho’kma qatlami, bosimlar farqi, suspenziya kontsentratsiyalarining optimal qiymatlarini, hamda uning tarkibidagi qattiq zarrachalarni oldingan mayin va dag’al dispers fraktsiyalarga dastlabki klassifikatsiyalash.
Fizik kimyoviy guruh usullariga ega kuyidagilar kiradi: cho’kma solishtirma qarshiligini kamaytirish maqsadida suspenziyaga fizik - kimyoviy ta’sir etish. Ushbu tadbirlarni suspenziya olish jarayonida yoki undan keyin ham o’tkazish mumkin.
Birinchi holatda suspenziya hosil qilishda tegishli sharoitlarni (temperatura, kontsentratsiya va boshqalar) amalga oshirish maqsadida qattiq zarrachalar o’lchamini kattalashtirish, kristallik zarrachalar (atorf zarrachalar o’rniga) olish imkoniyati va kolloid, yopishqoq aralashma hosil bo’lish oldini olish mumkin. Natijada ayrim suspenziya cho’kmalarining solishtirma qarshiligi 10 va undan ortiq marta pasaytirilishi mumkin.
Ikkinchi holatda, ya’ni suspenziyaga agregirlovchi yoki qo’shimcha moddalar qo’shish, suspenziya solishtirma qarshiligini keskin kamayishga olib keladi.
Filtrlarni hisoblash
Suspenziyalarni filtrlash jarayoniga ko’pgina omillar ta’sir etganligi sababli filtrlarni hisoblash juda murakkab masaladir. SHuning uchun, quyida keltirilgan hisoblash sxemalari bir qator tahminlar va suspenziyalarni ajratish qonuniyatlarini soddalashtirishlar asosida ishlab chiqilgan.
SHunday tahminlardan biri, og’irlik kuchi ta’sirida qattiq zarrachalar cho’kmaydi deb, faraz qilinadi. Amaliyotda zarrachalar cho’kmasligi uchun suspenziya aralashtirilib turiladi.
Hisoblashlarda esa tajriba yo’li bilan topilgan filtr to’siq va cho’kma gidravlik qarshiliklarining o’rtacha qiymati ishlatiladi.
Uzluksiz ishlaydigan filtrlar hisobi. Boshlang’ich ma’lumotlarda filtr ish unumdorligi berilgan bo’ladi. Undan tashqari, filtrlash yuzasi berilishi mumkin yoki qabul qilinadi. Demak, yuqorida ko’rsatilgan parametrlar ma’lum bo’lsa, ya’ni filtrning berilgan yuzasi bo’yicha filtrlar soni, filtrat miqdori va filtrlash jarayoni davomiyligi aniqlanadi.
Barabanli vakuum filtrni (filtr to’siq gidravlik qarshiligini hisobga olmaymiz) hisoblashning umumiy ketma - ketligini ko’rib chiqamiz. 1. Filtr qurilmaga eng yuqori ish unumdorlik ta’minlash uchun cho’kma qatlam qalinligining ruxsat etilgan eng kichik qiymati qabul qilinadi.
Masalan, barabanli vakuum - filtr uchun tahminan 5 mm (cho’kma xossalariga qarab) deb, qabul
qilinsa bo’ladi. 2. xch = h₄ -’tenglamadan V ni toggamiz:
3. Yaft = 0 deb qabul qilib, V ning qiymatini (3.45) formulaga qo’yib va uni t ga nisbatan yechib,

zarur qalinliqtsagi cho’kma hosil qilish vaqtini aniqlaymiz:
Hisoblash tenglamalaridan foydalanib yoki tajriba yo’li bilan yuvish bosqichining davomiyligi t_yu ni topamiz. 5. Baraban sektsiyalari umumiy soni p dan: a - suvsizlantirish zonasida p ta sektsiya; b - suvsizlantirish zonasida p ta sektsiya, cho’kmani to’kish va filtr to’qimani tiklash zonasida P_uu ta sektsiya band deb qabul qilamiz. 6. Har bir bosqichning davomiyligi ushbu tenglamalardan aniqlanadi: a - suvsizlantirish:
bu yerda Pf_yu = P — ( p_1s + p_2s + p g g ) filtrlash va yuvish zonalaridagi baraban sek- siyalarining soni:



cho’kmani to’kish va filtr to’qimani tiklash:

7. Ushbu tenglikdan siklning umumiy davomiyligi tts (s) hisoblanadi:

Barabanning aylanish tezligi w (ayl/min) esa, kuyidagi

nisbatdan topiladi:

Filtrlash zonasining markaziy burchagi quyidagiga teng bo’ladi:

Filtrning ish unumdorligi Q (m³/sugka):

Agar, filtrat bo’yicha umumiy ish unumdorlik ma’lum bo’lsa, zarur barabanli vakuum - filtrlar soni ushbu nisbatdan aniqlanadi: