Projekt z aparatury chemicznej
i biotechnologicznej

Filtr próżniowy bębnowy i urządzenia towarzyszące

Przygotował: Robert Rosłan
Prowadzący: Dr inż. H. Bieszk

Gdańsk 2011/2012

1. Dane wyjściowe

1.1Dane do obliczeń powierzchni filtru

Nr	QVF[m^3/h]	T[s]	q[m^3/m^2]
11	16,7	396	0,179

1.2 Dane do obliczeń rurociągu i pompy

Nr	a[m]	a[m]	c[m]	d[m]	cS[%]	QVZ[m^3/h]
11	4	5	4,5	3	19%	21,543

Q_VF – natężenie przepływu filtratu
T – całkowity czas trwania cyklu

q – wydajność właściwa filtru

a, b, c, d – długości przewodów rurociągu

c_S – udział objętościowy fazy stałej w zawiesinie

Q_VZ – natężenie przepływu zawiesiny

Wybrane ciało stałe BaSO₄
ρ_S=4500[kg/m³]

2. Schemat połączenia urządzeń

5	Zbiornik
4	Zbiornik
3	Filtr
2	Pompa
1	Mieszalnik
L.p.	Nazwa:

Rysował	Robert Rosłan	Podziałka	Nazwa rysunku: Schemat połączenia urządzeń
Sprawdził	Dr inż. H.Bieszk
Politechnika Gdańska Katedra Aparatury i Maszynoznawstwa Chemicznego	Data	Nr rysunku	Norma/Katalog

3. Część obliczeniowa

A. Obliczenia i dobór filtru
Dane:
I – Powierzchnia filtru
QVF=16,7[m^3/h] T=397[s] q=0,179[m^3/m^2]
T=397[s]
cS=19[%] ρS=4500[kg/m^3] ρI=1000[kg/m^3]
IV – Lepkość fazy ciekłej zawiesiny
cS=19[%] μL=0,001[Pa*s]
B. Obliczenia i dobór elementów rurociągu
QVF=16,7[m^3/h]
II – Obliczenie średnicy rurociągu tłocznego
QVZ=21,543[m^3/h] ρM=1665[kg/m^3] uT=1,80[m/s]
III – Prędkość czynnika w rurociągu
QVZ=21,543[m^3/h] ϕT=0,065[m] ϕS=0,080[m]
IV – Ustalenie charakteru przepływu
ϕS=0,08[m] uS=1,19[m/s] ϕT=0,065[m] uT=1,80[m/s] ρM=1665[kg/m^3] μ=1,90*10^-3[Pa*s]
IV – Określenie współczynnika szorstkości względnej
ϕS=0,08[m] ϕT=0,065[m] k=0,2[mm]
V – Charakterystyka przepływu oraz współczynniki oporów przepływu
ReS=64496,84 ReT=79744,74 εS=2,50*10^-3 εT=3,08*10^-3
VI – Obliczeniowa długość rurociągu
a=4[m] b=5[m] c=4,5[m] d=3[m]
VII - Całkowita wartość spadku ciśnienia w rurociągu
ϕS=0,08[m] uS=1,19[m/s] ϕT=0,065[m] uT=1,80[m/s] ρM=1665[kg/m^3] λS=0,0249 λT=0,0263 LS=13,36[m] LT=42.79[m]
C. Obliczenia i dobór pompy.
I - Wysokość podnoszenia pompy
ρM=1665[kg/m^3] g=9,81[m/s^2] Δp=55478,12[Pa] Hg=c=4,5[m]
II - Ciśnienie wytwarzane przez pompę
ρM=1665[kg/m^3] g=9,81[m/s^2] H=7,9[m]
D. Obliczenia dotyczące pozostałych elementów instalacji.
I – Objętość mieszalnika
QVZ=21,543[m^3/h] t=30[min]
II – Objętość odbieralnika
QVF=16,7[m^3/h] t=0,5[h]
III – Wyznaczenie grubości ścianek mieszalnik
DW=2[m]
IV – wyznaczenie grubości ścianek odbiorników
DW=1,6[m] Rm=380[MPa]
V – Dobór mieszadła
DW=2[m]

4. Część graficzna i dobór elementów instalacji.

4.1. Filtr bębnowo próżniowy.

Dane techniczne:

Powierzchnia filtracyjna [m^2]	16
Średnica bębna A [mm]	2500
Długość bębna B [mm]	2250
Obroty bębna regulowane skokowo [Obr/min]	od 0,24 do 1,45
Moc silnika napędu bębna [kW]	2,6
Maks kąt filtr. [o]	165
Maks kąt suszczenia [O]	150
Ilość podwójnych wahnięć mieszadła [1/min]	19 lub 30
Skok mieszadła [mm]	200
Moc silnika napędu mieszadła [kW]	2,2
Ilość głowic [szt.]	1
Masa filtru [t]	6,0
Masa filtru z napełnieniem [t]	10,0
Długość całkowita filtru C [mm]	4000

4.2. Pompa

Rys. Charakterystyka pompy

Rys. Pompa NK 65-160/165

Dane techniczne pompy:

Typ pompy	65-160/165
Typ silnika	MG 90LC-D
P2 [kW]	1,5
PN [bar]	16
DNS [mm]	80
DNd [mm]	65
a [mm]	100
h2 [mm]	200
Ss	8x19
Sd	4x19
L NK [mm]	835/931
L NKE [mm]	835/931
Masa NK [kg]	122/121
Masa NKE [kg]	128/128
Masa NK SS [kg]	125/124
Masa NKE SS [kg]	132/131
l1 [mm]	1000
l2 [mm]	170
l3 [mm]	660
b1 [mm]	340
b2 [mm]	450
b3 [mm]	400
d [mm]	24
a2 [mm]	60
h [mm]	80
h3 [mm]	240
h4 [mm]	350/407

4.3. Mieszalnik

Dane techniczne:

VNOM [m^3]	16
DW [mm]	2000
L [mm]	5605
LC [mm]	4500

4.4. Odbieralnik

Dane techniczne:

VNOM [m^3]	10
DW [mm]	1600
L [mm]	5400
LC [mm]	4500

4.5. Mieszadło

Wybrano mieszadło szybkoobrotowe AMS2 z katalogu firmy TOFAMA S.A.

Dane techniczne:

L [mm]	4000
Typ wirnika	śmigłowy
d [mm]	500
Obroty wirnika [Obr/min]	750-1000
Moc silnika [kW]	3,0
Masa [kg]	74,5 do 105
Sposób mocowania	stały kołnierzowy

4.6. Zawór zasuwowy

Wybrano zawór zasuwowy typ 126 z katalogu firmy TOFAMA S.A.

Dane techniczne:

DN	80
PNOM [MPa]	1,6
L [mm]	180
A [mm]	423
ϕK [mm]	200
DK [mm]	200
D1 [mm]	133
I [mm]	180
g [mm]	22
f [mm]	3
D0 [mm]	160
n x d0 [mm]	8x19
s [mm]	80
masa [kg]	24
wymiar czopa [mm]	16,4x28

4.7. Zawór grzybkowy

Wybrano zawór grzybkowy kwasoodporny z katalogu firmy MGJ PROGRESS wg. DIN 3840

Dane techniczne:

DN[mm]	F/F[mm]	H[mm]	ϕWH[mm]	n[szt.]	waga[kg]
65	290	245	200	8	28,40

5. Część opisowa.

A. Opis instalacji
Elementy instalacji:
1. Zbiornik cylindryczny pionowy z mieszadłem, mieszalnik.

2. Zawór zasuwowy.

3. Pompa NK 65-125/120-110.

4. Zawór grzybkowy.

5. Filtr bębnowy próżniowy.

6. Dwa zbiorniki cylindryczne pionowe, odbieralniki.

7. Rurociąg transportujący z 4 kolankami 90˚.

Zadaniem projektowanej instalacji jest filtracja zawiesiny BaSO­­₄.

Opis cyklu pracy:

Wszystkie elementy instalacji są połączone zgodnie ze schematem połączenia urządzeń.

Zawiesina z mieszalnika, po otwarciu zaworu zasuwowego, jest przetłaczana rurociągiem przez pompę do filtru bębnowego próżniowego. Przepływ doprowadzanej zawiesiny jest regulowany przez zawór grzybkowy, umieszczony w rurociągu tłocznym, przed filtrem. W filtrze następuje rozdzielenie faz i produkty filtracji są odprowadzane do odpowiednich odbieralników. Po opróżnieniu mieszalnika następuje zamknięcie zaworu zasuwowego i ponowne napełnienie mieszalnika zawiesiną. Jednocześnie opróżniane są odbieralniki z filtratu i popłuczyn.

Elementy instalacji zostały wykonane z materiałów odpornych na działanie zawiesiny i wody. Stal z jakiej wykonano poszczególne elementy instalacji są wykonane ze stali kwasoodpornej, natomiast zbiorniki ze stali StS3 pokrytej farbą zabezpieczającą.

B. Opis elementów rurociągu

Elementy rurociągu:

Rurociąg w instalacji składa się z dwóch części, ssawnej i tłocznej, doprowadzających zawiesinę z mieszalnika do filtru bębnowego próżniowego za pomocą pompy.

Część ssawna:
Średnica tego rurociągu wynosi DN=80[mm]. Tą część zbudowano z odcinków prostoliniowych rury, kolanka 90˚ i zaworu zasuwowego.

Część tłoczna:

Średnia części tłocznej wynosi DN=65[mm]. Składa się z odcinków prostoliniowych rury, 3 kolanek 90˚ oraz zaworu grzybkowego.

Rury:

Walcowane, bez szwu, zgodne z normą BN-86/0648-63.

Kolanka:
Cztery kolanka dwukołnierzowe 90˚, służące do połączenia odcinków prostoliniowych rur.

Zawory:
Zasuwowy służący do zamykania przepływu zawiesiny do pompy z mieszalnika oraz grzybkowy w celu regulacji natężenia zawiesiny dopływającej do filtru.

C. Opis pompy
W projektowanej instalacji użyto pompy NK 65-160/165 z katalogu firmy Grundfos. Jest to pompa normalnie ssąca, odśrodkowa, czterobiegunowa. Pompy NK można stosować również w instalacjach klimatyzacyjnych lub zasilaniu w wodę. Konstrukcja pompy umożliwia rozebranie całego łożyskowania z wirnikiem bez demontażu z korpusu rurociągu. Stal użyta do wykonania pompy została pomalowana zanurzeniowo zabezpieczającą farbą epoksydową. Zadaniem pompy jest przetłaczanie zawiesiny BaSO­₄ z mieszalnika do filtru bębnowego próżniowego.

D. Opis filtru bębnowego próżniowego

Filtr użyty do zaprojektowania instalacji wybrano z katalogu: „SWW 0751-52 XI. Filtry do procesów chemicznych”. Powierzchnia filtracyjna wybranego filtru wynosi 16m². Filtry bębnowe próżniowe są najbardziej rozpowszechnioną grupą filtrów w przemyśle. Ich budowa i ciągły sposób działania rozwiązuje wiele problemów związanych z filtracją zawiesin. Ich zastosowanie rozciąga się na wiele gałęzi przemysłu przez co można je spotkać w większości instalacji filtracyjnych.

Filtr bębnowy próżniowy zbudowany jest z wanny, bębna, głowicy sterującej, mieszadła, napędu bębna i urządzenia do odbioru osadu. Możliwe są liczne modyfikacje budowy filtru w zależności od wymagań. Działanie takiego filtru opiera się na różnicy ciśnień po obu stronach przegrody filtracyjnej. Powierzchnia filtracyjna posiada liczne komory których liczba i średnica zależy od przeznaczenia filtru. Na skutek działania próżni, cząsteczki osadu przylegają do przegrody filtracyjnej tworząc warstwę osadu. Filtrat przepływa przez kolektory, a następnie poprzez głowicę sterującą i oddzielacze próżniowe jest odprowadzany na zewnątrz. Potem pozostały osad jest płukany cieczą płuczącą, która odprowadzana jest na zewnątrz. Osad jest suszony, odłączany od próżni i odprowadzany z powierzchni filtracyjnej.

E. Opis zbiornika

Zbiornik jest pionową konstrukcją spawaną, zbudowaną z cylindrycznego płaszcza stalowego oraz dennic elipsoidalnych. Konstrukcja nośna wykonana została z 4 łap wsporczych oraz 4 nóg rurowych. Zbiornik wyposażony jest w właz z pokrywą, króciec wlotowy, wylotowy, odpowietrzający i króciec stanowiący podstawę nośną układu napędowego mieszadła. Materiał użyty do konstrukcji zbiornika do stal StS3, malowana zanurzeniowo w bezołowiowej farbie epoksydowej, a następnie malowany natryskowo tą samą farbą.

Spis Treści:

Dane wyjściowe 2

Schemat instalacji 3

Obliczenia:
filtru 4

Rurociągu 4

Pompy 6

pozostałych elementów instalacji 7

Część graficzna i dobór elementów
filtr 8

pompa 9

mieszalnik 10

odbieralnik 10

mieszadło 11

zaworu zasuwowy 11

zaworu grzybkowy 12

Część opisowa:

opis instalacji 12

opis rurociągu 13

opis pompy 13

opis filtru bębnowego próżniowego 13

opis zbiornika 14

Literatura:

Bieszk H. „Urządzenia do procesów mechanicznych w technologii chemicznej” Gdańsk 2001.

www.grundfos.pl

www.tofama.pl