Гидродинамическое фильтрование

На основе обзора современного состояния в области гидродинамического фильтрования показаны перспективы применения гидродинамических фильтров. Приведена классификация известных конструктивных схем гидродинамических фильтров по трем признакам: наличию-отсутствию шламовой жидкости, разновидностей форм корпуса и фильтровальной перегородки, способам создания дополнительного силового поля. Отмечены достоинства и недостатки каждого типа гидродинамического фильтра. Рассмотрены основные подходы к описанию гидродинамического фильтрования на основе детерминированного подхода. Особое внимание уделено гидродинамическим фильтрам с дополнительной закруткой потока типа «цилиндр в цилиндре» и «цилиндр в конусе». Предложены перспективные направления исследования гидродинамического фильтрования.

Во многих отраслях промышленности существует проблема очистки дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой от твердых частиц. Одним из перспективных направлений в области разработки аппаратов очистки жидкостей от механических примесей может стать сочетание фильтрования с силовым воздействием на поток, создающее дополнительное поле массовых сил, позволяющее улучшить условия очистки и восстановить пропускную способность фильтра самоочисткой фильтровальной перегородки от накопленного осадка. К таким устройствам относятся гидродинамические фильтры, реализующие принцип гидродинамического фильтрования [1]. От традиционного фильтрования гидродинамическое отличается тем, что очищаемая жидкость имеет касательную к фильтровальной поверхности компоненту скорости vk (рис. 1 а, б). Гидродинамический эффект заключается в непрерывном удалении накопленного слоя осадка, а также в повышении тонкости очистки за счет того, что через ячейки фильтровального материала не проходят частицы, размер которых меньше размера самих ячеек. Реализация последнего эффекта требует высокой касательной скорости vk потока по отношению к скорости фильтрации v0. В разумных пределах соотношения данных скоростей гидродинамический

эффект проявляется для крупных частиц загрязнения размером более 300 мкм. Для уменьшения размера частиц, способных к удалению с фильтровальной перегородки, используется сочетание гидродинамического фильтрования с дополнительным силовым воздействием (рис. 1 в, г). В этом случае появляются дополнительные силы, обычно центробежные и вибрационные, которые оказывают дополнительное воздействие на частицу загрязнения вблизи фильтровальной перегородки и не дают ей закрепиться на поверхности.

Схема фильтрования

Рис. 1. Схема фильтрования:

а - традиционного; б - гидродинамического; в, г - гидродинамического с силовым воздействием

Область применения гидродинамических фильтров достаточна обширна. Они могут использоваться в химической, нефтехимической, горной, металлургической промышленности, в коммунальном хозяйстве. Достоинство данных аппаратов в том, что при гарантированном соблюдении требуемой в технологическом процессе тонкости очистки, которая определяется размером ячейки фильтровального материала, обладают самоочищающейся способностью, в результате чего увеличивается время до регенерации, ресурс работы фильтра.

Наболее перспективно использование гидродинамических фильтров с силовым воздействием при очистке высоковязких и реологически сложных сред, проявляющих псевдопластические неньютоновские свойства. К ним относятся некоторые минеральные масла, растворы полимеров, сильнозагряз-ненные воды. При обычном фильтровании таких сред происходит быстрое забивание пор фильтровального материала, обусловленное облитерацией, требуются большие энергозатраты на очистку из-за высокой вязкости жидкости. Сочетание фильтрования с силовым воздействием создает дополнительный градиент скорости жидкости, что приводит к снижению эффективной вязкости, и, как следствие, к снижению облитерации и энергозатрат на очистку. В данной статье рассмотрены существующие в настоящее время схемы гидродинамических фильтров и основные подходы к описанию происходящих в них процессов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >