Szűrési gyakora kerees szűrőrésse. 1. Eéei bevezeés szűrés nyoáskünbség, in hajóerő haására végbeenő hiroinaikai eváaszási űvee. Céja a foyaék-sziár renszerek (szuszenziók) vagy gáz-sziár renszerek (oros evegő), ieve gáz-foyaék renszerek széváaszása. Foyaék-sziár renszerek szűréséné a szuszenzió (szűrőkzegen) órusos szecsehaaz réegen vezejük kereszü, aey a ebegő sziár részecskéke visszaarja, a foyaéko eig áengei. 1. ábra. szűrés evi vázaa 1-szuszenzió, -iszaréeg (iszaeény), 3-szűrőkzeg, 4-arórács, 5-szűre (firáu) sziár anyag ehá fennara a szűrőkzeg feüeén, a foyaék eig a szűrőfeüe eő és uán evő nyoáskünbség haására ááraik a szűrőkzeg órusain. szűrés eőrehaaásáva erakoó iszaréeg aga is szűrőréege kéez. erakóo iszaréeg vasagsága nő érékben befoyásoja a szűrő ejesíényé. 1.1. z iszaréeg eenáása Darcy ár 1830-ban anuányoza Dijonban a víz hookréegen kereszü kiaakuó szűrési sebességé. Mérései az igazoák, hogy a szűrési sebesség egyenesen arányos a nyoás-künbségge, e foríva arányos a foyaékfázis viszkoziásáva és az iszaréeg vasagságáva: 1
v 1 B (1) aho v a szűrési sebesség, a szűreérfoga [ 3 ], a szűrőfeüe [ ], a szűre inaikai viszkoziása [Pa s], az iszaréeg (iszaeény) vasagsága [], a szűrési iő [s], az iszaréegen kiaakuó nyoásesés [N/ ], B a szűrőréeg un. ereabiiási (áereszési) együhaója [ ]. z (6.1-1) kifejezés sszhangban van a szecsehaazon kereszü rénő aináris áraás eéeéve, onosabban a Bake-Kozeny-egyenee, [Fonyó-Fábry knyv (3.61) egyenee, 94 o.]. Kifejezve abbó az áagos sebessége: v 1 3 ε K (1 ε ) ω aóik, aeybő a zárójees kifejezés sszevonásáva és a B ereabiiási együhaó beírásáva kajuk a Darcy-fée egyenee. () sszefüggésben K áanó, ω a sziár részecskék fajagos feüee [ / 3 ], ε a reaív hézagérfoga [ 3 / 3 ]. z (1) egyenebő az iszaréeg nyoásesés kifejezése: B z [ -1 ] érékegységű ( /B) iszaréeg eenáás heye, szokásos az /B (αc)/ hasznáaa, aho α a fajagos iszaeenáás [/kg], c eig az egységnyi érfogaú szűrebő fehaozóó részecskék ege [kg/ 3 ]: α c. (4) iszaréeg eenáása heye az ( α c ) z ( / B) () (3) sszefüggés hasznáaa azér cészerűbb, er ebben kifejezésre ju az iszaréeg eenáás függősége a szűreérfogaó: nvekvő szűreérfogahoz nvekvő eenáás arozik. Részeesebben ez az jeeni, hogy az iszaréeg vasagság kifejezheő az iszaréegre feír anyagéregbő: ( 1 ε ) ρ c ( + ε ), aho ρ a részecskék sűrűsége. z uosó ag az iszaréegbe zár szűreérfoga. Ez ehanyagohaóan kicsi, így jó kzeíésse: c ( 1 ε ) ρ (5)
3 () és (5) egyenebő kajuk: c K 3 ) 1 ( ω ε ρ ε, i. z α fajagos iszaeenáás bevezeéséve K ρ ε ω ε α ) 1 ( (6) a () egyene a (4) egyeneé aaku á: c α. 1.. szűrőkzeg eenáása szűrés űveeéné a szűre ááraásához az iszaréeg eenáása ee [(αc)/], ovábbi eenáások egyőzése szükséges. Ezek: -a szűrőkzeg (szűrővászon) eenáása és -a szűrőberenezés vezeékeinek és szerevényeinek eenáása. ovábbiakban e ké eenáás éréke sszevonjuk, R-e jejük és a szűrőkzeg eenáása néven együesen kezejük. (4) egyenehez hasonó forában feírva a szűrőkzeg nyoásesésé: R (7) aho R a szűrőkzeg eenáása [1/]. szűrő berenezés ejes eenáása a és nyoásesések sszege: + + R c α (8) (6.1-8) egyenee árenezve az un. Caran-fée szűrési egyenee kajuk: + R c α (9)
szűrés áanó nyoáson végezve a (9) egyene inegráhaó: 0 αc + R 0 0 vagyis: αc + R Ebbő a szűreérfoga: αc R αc + R αc 1.. Szűrési áanók eghaározása (10) (11) (1) (9) egyene az aábbi aakban is feírhaó: aho: és Mive a + b (13) αc a, az egyenes ereeksége R b, az egyenes engeyeszee az orináán, (14) a érések egy oyan iagraon ábrázohaók, aho szűreérfoga függvényében: érékeke ábrázojuk a 4
β aho a b. ábra. Szűrési konsansok eghaározása. α c g β. z egyenes ereeksége a, és engeyeszee b éré- kébő a ké szűrési áanó: α c és R száíhaó. 1.3. Oiáis szűrési iő eghaározása. Jejük a eheséges egnagyobb szűrési iő ax -a. Ennek nagyságá ké ényező szabja eg: 1) a szűrenő oa ennyisége ( sszes szűre érfoga), ) az a ény, hogy a szűrő iszaérfogaa koráozo ( isza ) ax, égeig ( isza ) ax ax k aho ax az iszaréeg axiáis vasagsága, a eszűr szűreérfoga, k áanó. Gyakran eőforu, hogy, > ( ) isza ax, k iyenkor a feogozanó oao bb részeben ke eszűrni. z egy részeben feogozanó oa ennyiségé azonban ne cészerű a szűrő iszaérfogaa aaján a (15) egyenebő egáaíani, er az iszaeény vasagoásáva áraási eenáása is egnő, a (1) egyeneben efiniá szűrési sebesség eig cskken. Beáhaó, hogy a cskkenő sebesség ronja a szűrés gazaságosságá. Ezér a ényeges szűrési iő ax -ná kisebbre szokák váaszani. Egy ejes szűrési erióus ieje ( ) ké részre bonhaó: (15) 5
a.) egy un. áásiőre ( á ), aey agába fogaja a osás, a szűrőeény eávoíásá, a vászon osásá és kerees szűrőrésekné a berenezés ssze- és szészereésének iejé, és b.) a ényeges szűrési iőre ( sz ) á + sz (16) z oiáis szűrési iő eghaározásáná voakéen az iőegység aa eszűr szűreérfoga (szűrési ejesíény) axiuá keressük, vagyis a kvekező kifejezés axiuá:. (17) + á sz szűreérfoga-szűrési iő sszefüggés a (1) egyene írja e. ( ) függvénykacsoao jejük foráisan: f( ) (18) (18) egyenenek o van szésőéréke, aho: f ( ) 0 Tr ifferenciáhányaosa: (19) f ( ) Ebbő: f f ( ) f ' ( ) f ( ) 0 (0) '( ). (1) agyis, az oiu heyén a ifferenciáhányaos egegyezik a / o hányaossa. 6
o á o 3. ábra. Oiáis szűrési iő grafikus eghaározása. feni egyenee egegyszerűbben grafikusan ojuk eg. Ábrázojuk a eszűr érfogao az iő () függvényében (3 ábra). z origóbó eghúzzuk a grbéhez rajzohaó érinő, ey az oiáis szűrési iőnek egfeeő axiáis irányangens jeeni és egfee a axiáis (/ ) -szűrési ejesíénynek. feni ószer áaánosan akaazhaó inen szakaszos űvee oiuának eghaározására, aennyiben a erék árá nagyérékben az eőáíási iő haározza eg. 7
1.4. Szűrési gyakora eírása 1 keverőoor, beőnyíás, 3 aagoóaráy, 4 keverőaá, 5 - csa, 6 csa, 7 szűrőrés, 8 szűrearáy, 9 nyoásszabáyozó-csa, 10 anoéer, 11 eereszőcsa 4. ábra Szűrőrés foyaaábrája aboraóriui éréshez haszná szűrőrés foyaaábrája áhaó a 4. ábrán. érés egkezése eő győzőjünk eg róa, hogy az 5, 11 csaok zár, a 6, 9 csaok eig nyio áásban vannak (4. ábra). érés egkezése eő sszeszerejük a szűrőrés, aj a vezeékek csaakozaása uán eforíjuk 90 -ban. Szuszenáunk 10 vízben 100-150 g száraz Perfi 50-e (őr eri). 10 szuszenzió araazó eény fekeverjük, aj a aagoónyíáson kereszü a 3 aráyba jük. Einíjuk a keverés. Megnyijuk a vákuuszivayú csajá, aj ezárjuk a 9 szeee. Megvárjuk, íg a renszer eéri a érésvezeő áa egao vákuuo (0,5-0,6 bar nyoáskünbség kz). Ha a vákuu egfeeő, az 5 csa nyiásáva eginíjuk a szűrés. Ezze egyiőben iníjuk a soer is. Mérjük a 0,5, 1, 1,5 sb. ier szűreérfogahoz arozó iőke. 8 aráy oaán a szűreennyiség eovashaó. érés során a egao nyoáskünbség éréke a 9 csa iőszakos kinyiásáva ujuk beáíani. szűrés aig végezzük, aíg a 3 eényben évő zagy e ne fogy. Ezuán ég 3 ercig evegő szívaunk á a renszeren, hogy a kiszűr erfi szárazabb, knnyebben kezeheő egyen a szűrőrés üríésekor. Mérés végezéve eváaszjuk a 3 aráy a résrő a 6 szee f. Ezuán sünk -3 ier vize a 3 8
aráyba, keveressük rvi ieig, aj engejük e, így kiiszu a cső és a aráy is. Ezuán assan nyissuk ki a 9 csao, és zárjuk e a vákuuszivayú csajá. vákuu egszűnése uán szészerejük a szűrőrés, a szűrővásznakró sszegyűjjük a erfi. neves szűrőeény a érőaszara készíe féeénybe heyezzük, és a érés végezéve a féeénnye együ a száríószekrénybe heyezzük. szűrőrés akarészei eossuk. szűree eereszjük a ároóeénybe. Összeszerejük a szűrőrés. Megérjük a szűrés befejezése (9 ier szűre véeezése) és a kvekező üzekées áao éreje kz ee ún. hoiő vagy áásiő is! érési jegyzőknyv araazza a ér aaoka: a nyoáskünbsége, vaain a ér iőke. Mérési aaa Szűrőfeüe (): (száíanó a fehaszná szűrővászon feüeébő) Nyoáskünbség (): Áásiő ( á ): Mérési ábáza (kb 0 sor szükséges): (érékegység) (érékegység) Száísák ki a ké szűrési áanó (αc és R). Grafikus szerkeszésse haározzák eg az oiáis szűrési iő és az ehhez arozó oiáis szűre érfogao! (ennyiben a ú hosszú áásiő ia ne unak érinő húzni a () grbéhez, végezzék e a szerkeszés és a száoás 10 in becsü áásiőve a ér hosszabb áásiő heye!) z oiáis szűrési iő és az oiáis szűreérfogao haározzák eg száíássa is a szűrési áanók fehasznáásáva. o α c á á o á + R, aho az így száío o ne araazza az áásiő, ez ég hozzá ke ani a kao száérékhez, hogy az egy oiáis szűrési α c sarzs iejé egkajuk! Hasonísák ssze a száoássa és szerkeszésse kao érékeke! érési eirao a anszéki unkakzsség korábbi unkáinak fehasznáásáva készíee: Székey Ei Eenőrize: Mizsey Péer 9