základy procesního inženýrství - Vysoká škola báňská - Technická ...

3 Hydromechanické operace
hmotnostní procento částic
v jednotlivých rozmezích průměru d / mm
25
% 20
15
10
5
0
pod 0.001 mm
0.001-0.002
0.002-0.004
0.004-0.008
0.008-0.016
0.016-0.032
0.032-0.064
0.064-0.128
nad 0.128 mm
hmotnostní procento částic
o průměru menším než d
100
0
0.001 0.01 0.1
průměr částic d / mm
Obr. 3.38. Distributivní diagram velikosti částic Obr. 3.39.Kumulativní diagram velikosti částic
(pro jeden druh cementu)
%
80
60
40
20
analýza a zvážením zbytku na jednotlivých sítech dostaneme hmotnostní
zastoupení jednotlivých tříd velikosti (frakcí). Tu zaznamenáváme buďto
jako nějakou formu distributivní funkce (obr.3.38) nebo jako funkci
kumulativní, kterou lze snáze vykreslit jako funkci spojitou (obr.3.39).
Při matematickém popisu této funkce zpravidla používáme
logaritmických stupnic velikosti (protože neexistují částice velikosti záporné).
Spojitou distributivní funkci můžeme např. získat jako derivaci funkce
kumulativní. Za předpokladu konstantní hustoty zhruba kulovitého tvaru
částic můžeme vypočítat také jiné typy distribucí: např. počtu částic
zvoleného průměru, objemu částic s vybranou plochou povrchu,
můžeme také vypočítat celkový povrch všech částic (to je důležité třeba
pro rychlost rozpouštění nebo v případě, že povrch částic působí jako
katalyzátor), případně další užitečné veličiny nebo funkce,
charakterizující daný soubor částic. Pro zjištění rozdělení velikosti částic
používáme vedle sítové analýzy i dalších laboratorních metod; pro
nejmenší částice používáme počítání částic v mikroskopu – obvykle za využití počítačové analýzy
obrazu.
Filtrace
Pod pojmem filtrace se skrývají dva rozdílné typy operací:
koláčová filtrace, při které se hrubší částice shromáždí nad povrchem přepážky s malými otvory
(např. běžná filtrace na papírovém filtru v laboratoři),
hloubková filtrace, při které se částice menší než rozměr pórů přepážky, usazují uvnitř pórů vyšší
filtrační vrstvy (např. čištění vody průtokem pískovým filtrem).
V této kapitole se budeme zabývat jen koláčovou filtrací, problémy hloubkové filtrace ponecháme do
kapitoly o adsorpci a dalších procesů, využívajících povrchových interakcí částic s propustnou vrstvou
a s tím související nestejnou rychlostí postupu částic různého typu.
Při periodické koláčové filtraci je vstupním proudem disperze pevných částic v tekutině – obvykleji je
to suspenze v kapalině, ale někdy i částice unášené proudícím plynem (např. ve vysavači). Filtrační
přepážka propouští samotnou tekutinu – filtrát; na přepážce se hromadí částice, tvořící filtrační
koláč.
Filtrační přepážka v nejběžnějších případech je tvořena textilní plachetkou. Obecně může být
tvořena jakýmkoliv vláknitým materiálem (papír, plst, plachetka z přírodních, polymerních,
skleněných nebo kovových vláken), porézním materiálem (keramika, frita - slinutá skleněná drť,
porézní kov) nebo síťovinou. Materiál volíme podle chemické povahy a teploty zpracovávané
suspenze a ohledu na možnost periodické obměny přepážky (praní plachetky). Filtrační přepážka se
totiž postupem času může ucpávat. Porézní materiál může být mechanicky samonosný, častějším
56
Obr. 3.40. Laboratorní
vibrační stolek se sadou sít