Dr inż. Wojciech Skrzypiński Inżynieria Chemiczna - Ćwiczenia Zestaw 05 2011/2012

1. Wyprowadzić zależność między ilością osadu przypadającą na jednostkę objętości uzyskanego filtratu - c_m [kg/m³] a ułamkiem masowym w zawiesinie -
   [kg osadu/kg zawiesiny] oraz wilgotnością osadu. Oznaczenia: m_f - masa filtratu, kg, m_s - masa suchego osadu, kg, m_w - masa wilgotnego osadu, kg, m_z - masa zawiesiny, kg, w - wilgotność osadu, %.

2. Wodę pitną produkuje się na filtrze piaskowym. Wysokość warstwy filtrującej wynosi 2 m, a początkowa wysokość warstwy cieczy nad piaskiem wynosi 5 m. W momencie startowym strumień objętości filtratu wynosi 0,5 m³/h. Obliczyć czas, po którym poziom wody opadnie do wysokości warstwy filtrującej, jeżeli pole przekroju urządzenia filtrującego wynosi 2,75 m².

3. Obliczyć grubość warstwy osadu, która powstaje na filtrze o powierzchni 0,25 m² po 20 minutach filtracji, jeżeli strumień objętości filtratu wynosi 0,035 m³/h. Gęstość filtratu wynosi 1000 kg/m³. Gęstość ciała stałego wynosi 2500 kg/m³, a porowatość powstającego placka filtracyjnego wynosi 0,65. Udział ciała stałego w zawiesinie na wlocie i wylocie wynosi odpowiednio 0,1 i 0,01.

4. Podczas badań filtracji plackowej prowadzonej pod stałym ciśnieniem (przy stałej różnicy ciśnień po obu stronach przegrody) na filtrze doświadczalnym o powierzchni 1m² uzyskano następujące wyniki eksperymentalne: po czasie 3,2 min zebrano 1,5 dm³, a po czasie 22,4 min 5,6 dm³ filtratu. Obliczyć po upływie jakiego czasu można uzyskać 20 dm³ filtratu.

5. Na prasie filtracyjnej o powierzchni 0,2 m² wykonano badania procesu filtracji przy różnicy ciśnień po obu stronach przegrody wynoszącej 1⋅10⁵ Pa. W ciągu 600s uzyskano 10 dm³ filtratu, zaś po upływie następnych 600 s dalsze 5 dm³. Zawiesina i osad charakteryzują się następującymi właściwościami:

gęstość filtratu
- 1000 kg/m³,

gęstość osadu suchego
- 1400 kg/m³.

porowatość osadu
- 0,4,

stężenie zawiesiny
- 5% mas.,

stosunek masy osadu wilgotnego do masy osadu suchego
- 1,5,

współczynnik ściśliwości osadu
- 0,2,

Należy obliczyć grubość osadu jaki wydzieli się na podobnej konstrukcyjnie prasie filtracyjnej o polu powierzchni 1 m² podczas filtracji tej samej zawiesiny w ciągu 600 s przy różnicy ciśnień wynoszącej 2⋅10⁵ Pa oraz określić masę otrzymanego osadu wilgotnego i masę osadu po usunięciu z niego wilgoci.

6. Filtr o polu powierzchni 0,186 m² używany jest do filtrowania szlamu ściśliwego przy stałym strumieniu objętości filtratu wynoszącym 6⋅10^-5 m³/s. W badaniach laboratoryjnych stwierdzono, że po uzyskaniu ciśnienia 0,7⋅10⁵ Pa otrzymano 13,3⋅10^-3 m³ filtratu, a po uzyskaniu ciśnienia
1,41⋅10⁵ Pa - 26,5⋅10^-3 m³ filtratu . Filtr ten ma pracować przy stałej szybkości filtracji do chwili, gdy spadek ciśnienia na filtrze wyniesie 4,57⋅10⁵ Pa, a następnie przy takim spadku ciśnienia do czasu otrzymania 0,12 m³ filtratu. Do przemycia osadu używa się 0,02 m³ cieczy o lepkości filtratu. Rozładowanie i czyszczenie filtra trwa 30 min. Zaniedbując opór przegrody filtracyjnej obliczyć czas potrzebny do wyprodukowania 1,2 m³ filtratu.

---