Способ обезвоживания дисперсных капиллярнопористых материалов

Способ обезвоживания дисперсных капиллярнопористых материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в торфяной, сельскохозяйственной , пищевой, химической отраслях промышленности. Сущность изобретения: способ обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов включает воздействие на тонкий слой торфа пульсирующей нагрузкой, причем минимальное давление пульсирующей нагрузки выбирают из соотношения (0,05- 0,15)Е, где Е -условно-мгновенный модуль упругости материала. 1 ил. ел с На чертеже показаны схема взаимодействия рабочих органов пресса и характерная диаграмма пульсирующего давления. На станине 1 смонтированы фильтрующие рабочие органы в виде жесткого перфорированного кольца 2 и гибкой ленты 3, синхронное движение которых осуществляется от привода. Между кольцом 2 и шбкой лентой 3 образуется по дуге окружности рабочее прессовое пространство, угон глина оо о 00 81-Ь . СО

СОЮЗ C0BI. ТСКИХ социАпистических

РЕСПУБЛИК (я>s С 10 Г 5/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) л I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4901129/03 (22) 09,01.91 (46) 07.04.93. Бюл. N 13 (71) Тверской политехнический институт (72) В.И.Горячез, Е.И.Киселев, В.M.Íàóìîвич и В.А.Савчук (73) Смешанное товарищество в форме малого научно-производственного предприятия по искусственному обезвоживанию торфа иИОТи (56) 1. Горячев В.И, Состояние и перспективы применения искусственного обезвоживания торфа. Обзор. — M.: ЦБНТИ

Минтоппрома РСФСР, 1985. с, 70, 2. Тараторин Л.B. Исследование процесса механического обезвоживания верхо вого торфа низкой степени разложения в ленточно-роликовом прессе непрерывного действия: Автореферат кандидатской диссертации, — Калинин: 1978, с. 25.

3, Зыков Б.И, Исследование процесса прессования торфа низкой степени разложения повторными нагрузками. Автореферат кандидатской диссертации, — Калинин:

КПИ, 1967, с, 22.

Изобретение относится к способам обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов. например торфа, лигнина, травяной резки, и может быть использовано в торфяной, сельскохозяйственной, целлюлозно-бумажной, пищевой, химической и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективногти процесса обезвоживания.

„.,5U„„1808004 А3 (54) СПОСОБ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Использование: в торфяной, сельскохозяйственной, пищевой, химической отраслях промышленности, Сущность изобретения; способ обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов включает воздействие на тонкий слой торфа пульсирующей нагрузкой, причем минимальное давление пульсирующей нагрузки выбирают из соотношения (0,050,15)Е, где Š— условно-мгновенный модуль упругости материала. 1 ил.

I а

I00 C)

1 ОО !

На чертеже показаны схема азаиллодеиствия рабочих органов пресса и характерная диаграмма пульсирующего давления.

На станине 1 смонтированы фильтрующие рабочие органы в виде жесткого перфорированного кольца 2 и гибкой ленты 3, синхронное движение которых осугцествл яется от привода. Между кольцом 2 и ибкой лентой 3 образуется по дуге окружности рабочее прессовое пространство. угол клина

1808004 которого регулируется с помощью нажимных опор 4, Способ обезвоживания дисперсных кап иллярно-пористых материалов осуществляют следующим образом.

При обработке в прессе влажного капиллярно-пористого материала между жестким 2 и гибким 5 фильтрами под нажимными роликами 4 в материале возникает напряжение, по характеру аналогичное представленным на схеме, Выдавливаемая вода первоначальна заполняет поры фил ьтра и затем под действием сил гравитации стекает вниз. Для того, чтобы исключить обратное впитывание фильтра дисперсный материал постоянно держат в сжатом состоянии, В случае, если давление падает до нуля, неизбежен подсос воды в материал иэ фильтра.

Кинетика обезвоживания дисперсного материала в состоянии трехфазной системы (сухое вещество + вода + воздух) под действием пульсирующего давления протекает следующим образом, В начальный момент приложения силы на влагонасыщенный материал внешней нагрузки Ро она полностью воспринимается жидкой фазой. По мере повышения нагрузки до Р1 и удаления воды иэ материала происходит постоянное перераспределение давления в слое на твердую фазу. При этом эффективные напряжения в твердом веществе возрастают, а поровое давление в воде падает. Причем, иэ-за более осушенных периферийных слоев, распределение на пряжений в воде по высоте носит неравновесный характер и процесс фильтрации жидкости быстро затухает.

Если прекратить деформирование слоя и даже несколько уменьшить величину внешней нагрузки до P Рг < Р ;. где

Р (0,05-0, 1 5) Еумгн, то в наружных более сухих слоях материала возникает обратная условно-мгновенная упругая деформация, Увеличение высбты материала от Н1 до Hz эа счет упругости, в основном, периферийных монослоев приведет к повышению их пористости и соответственно к улучшению их фильтрационных свойств, Благодаря энергии, аккумулированной в газообразной среде, поровое давление быстро релаксирует, способствуя при этом перераспределению воды в материале. Неравномерность по влажности и эффективным напряжениям по высоте слоя значительно выравнивается.

Через некоторое время вновь увеличим внешнюю нагрузку и снова сбросим до величины Р, способствующей проявлению упругой деформации. Такие пульсации давления на материал повышают козффициент фильтрации, например, торфа на 4050 эа счет восстановления фильтрационных свойств наружных слоев.

Качественная оценка способа обезвоживания дисперсных капиллярно-пористых материалов проводилась по изменению влагосодержания отжатого в ленточно-кольцевом прессе подстилочного торфа в зависимости от величины изменения давления при пульсациях на разгрузочной ветви.

Пример 1 (по прототипу). Использовался верховой торф со степенью разложения 10-15 с исходным средним влагосодержанием 9,75 кг/кг с.в., добытый

"5 из залежи в виде порезанных кусков и прошедший подготовку в вИде однократного диспергирования (расчесывания) в валковозубчатой дробилке.

Продолжительность обезвоживания со20 ставила 43 с, величина удельной загрузки

2 кг по сухому веществу на м поверхности фильтров и максимальное пиковое давление на торф в процессе отжатия составляло

2,9 МПа. Минимальное давление на торф

25 сбрасывали до нуля.

Были испытаны 5 образцов. Влажность торфа (в ) после испытания составила:

1 образец — 79,7

2 -"- — 79,0

3 -"- — 80,1 — 78,9

5 -"- — 79,5 среднее значение 79,4%.

Пример 2, Испытания проводились

35 аналогично примеру 1, но минимальное значение при пульсации составляло 0,15Е (МПа), что соответствует давлению 0,65

МПа,. Е=0,65:0,15=4,2 МПа.

Были испытаны 5 образцов, После отжа40 тия воды влажность торфа (в ) составляла

1 образец — 77,4

2 -"- — 77,2

3 -"- — 78,1

4 41 — 77,7

45 5 -"- — 78,1 среднее значение составило 77,7 .

Пример 3. Испытания проводились аналогично примеру 2, но минимальное дав. ление при пульсации составляло 0,05Е

50 (МПа), что соответствуетминимальномудавлению при пульсации 0,2 МПа, E=0,2:0.05=4

МПа.

Были испытаны 5 образцов. После отжатия воды влажность торфа (в ) составила:

1 образец — 75,3

2-"- . — 74 6

3 -"- — 74,9

4 -"- — 76,1

5 -"- — 75,1 среднее значение составило 75,2 /.

Пример 4. Испытания проводились аналогично примеру 1, но минимальное давление при пульсации составило 0,2 Е (МПа). что соответствует минимальному давлению при пульсации 0,8 МПа. Е=0,8:0.2=4 МПа.

Были испытаны 5 образцов, после отжатия воды влажность торфа (в $) составила:

1 образец — 80,3

2 -"- — 80,2

3 -"- — 80.4

4 -"- — 80,1

5 — 80,1 среднее значение составило 80,2 .

Эффективность использования предлагаемого способа подтверждается следующими технико-зкономическими расчетами.

Так, для завода по производству кипованного торфа на экспорт мощностью 20 тыс.т в год с применением методов искусственного обезвоживания (механическое отжатие + тепловая сушка) при досушке торфа от влажности 79,4 до 507 требуется испарить

18500 т воды в год.

Годовая производительность вибрационной сушилки ВСУ-1, работающей в режиме с температуоой теплоносителя, равной

350-400 С,составляет 7200 т испаренной влаги в год. 8 итоге на досушку торфа требуется установить четыре сушилки.

5 Применение предлагаемого способа позволило получать торф влажностью

75,2 . В этом случае при досушке до 50 влажности в сушилках испаряется 20300 т воды в год, а потребность в сушилках для

10 завода снижается до трех штук.

Формула изобретения

Способ обезвоживания дисперсных ка15 пиллярно-пористых материалов, включающий пульсирующее механическое воздействие на слой материала с возрастающей по мере обезвоживания амплитудой, отличающийся тем, что, с целью

20 повышения эффективности процесса обезвоживания, минимальное давление пульсирующей нагрузки на слой материала выбирают иэ соотношения (0,05-0,15)Е, МПа, где Š— условно-мгновенный модуль

25 упругости материала.