Большая Советская Энциклопедия (ФИ)
Шрифт:
Фильтр лабораторный
Фильтр лаборато'рный , устройство, применяемое в лабораторной практике для разделения суспензий на жидкую и твёрдую фазы либо для определения параметров фильтрования: скорости, сопротивления фильтровальной перегородки и слоя осадка, его сжимаемости и др. (в последнем случае Ф. л. моделирует работу промышленного фильтра ). Ф. л. представляет собой стеклянный сосуд (трубка, воронка) либо с впаянной близко к основанию фильтровальной перегородкой из пористого стекла, либо с перфорированным дном, покрытым сверху бумажной, тканевой, сетчатой и др. фильтровальными перегородками. При работе Ф. л. поддерживается либо постоянный перепад давления по обе стороны фильтровальной перегородки, либо определённый темп его наращивания.
Лит.: Алексеев
Фильтр обратный
Фильтр обра'тный, устройство в водоподпорном гидротехническом сооружении , состоящее из нескольких слоев сыпучих материалов (песка, гравия, щебня, гальки) с увеличивающейся (в направлении фильтрации ) крупностью зёрен каждого слоя. Ф. о. устраивают главным образом в земляных плотинах и др. сооружениях, возводимых на нескальных основаниях, для предотвращения выноса фильтрационным потоком мелких частиц грунта из тела сооружения и его основания.
Фильтр электрический
Фильтр электри'ческий, см. Электрический фильтр .
Фильтраторы
Фильтра'торы, водные животные, питающиеся мелкими планктонными организмами или взвешенными частицами (детрит), отцеживаемыми из воды. Активные Ф. (многие ракообразные, оболочники, беззубые киты и др.) сами создают ток воды через наружные или находящиеся внутри тела фильтрационные приспособления при помощи движения ресничек, конечностей, сокращения мускулатуры и т.п. Пассивные Ф. используют течения. Например, у морских лилий их расправленные лучи с многочисленными перистыми выростами образуют сложную фильтрующую сеть, неподвижно ориентированную навстречу течению. Фильтрация часто сочетается с улавливанием оседающих частиц (седиментаторы). К Ф. относятся многие представители морской и пресноводной фаун. Некоторые Ф. (например, мидии) играют большую роль в очищении морской воды от мути в прибрежных районах.
Фильтрация
Фильтра'ция, движение жидкости (воды, нефти) или газа (воздуха, природного газа) сквозь пористую среду в естественных пластах грунта под поверхностью земли. Ф. также является просачивание воды сквозь грунты и даже бетон (например, через тела земляных и бетонных плотин). Для аналогичных процессов, проводимых в промышленных и лабораторных условиях, часто также применяется термин «Ф.» наряду с термином фильтрование .
Расход фильтрующейся жидкости или газа (фильтрационный расход) обычно определяется зависимостью: Q = kShw /L, а скорость Ф. – т. н. законом Дарси: W = kI, где k – эмпирический коэффициент Ф., S – полная площадь поперечного сечения фильтрационного потока (не только сечения пор, но и твёрдых частиц), hw – напор, теряемый по длине L пути Ф., hw /L = I – напорный градиент или гидравлический уклон, показывающий величину падения напора на единицу длины пути Ф. Скорость Ф. меньше действительной скорости жидкости или газа в порах, т.к. движение происходит только через ту часть площади сечения S, которая занята порами. Закон Дарси справедлив при ламинарном течении в порах фильтрующей среды, что большей частью и имеет место в действительности (песчаные, глинистые и т.п. грунты, бетон). При Ф. в крупнозернистых материалах, например в каменной наброске, где имеет место турбулентное течение , скорость Ф. определяется др. зависимостями, например: W = k'lm, где k' и m – фильтрационные характеристики грунта, причём первая аналогична коэффициенту Ф., а вторая меняется от 1 до 1 /2 .
Лит.: Аравин В. И., Нумеров С. Н., Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде, М., 1953; Полубаринова-Кочина П. Я., Теория движения грунтовых вод, М., 1952; Щелкачев В. Н., Лапук Б. Б., Подземная гидравлика, М. – Л., 1949; Богомолов Г. В., Гидрогеология с основами инженерной геологии, 2 изд., М., 1966.
Фильтровальная ткань
Фильтрова'льная ткань, см. в ст. Ткань техническая .
Фильтровальные перегородки
Фильтрова'льные перегоро'дки, материалы (естественные или искусственные) или изделия, имеющие пористую структуру (проницаемую для жидкости и газа) и применяемые для фильтрования . Ф. п., применяемые в промышленности и лабораторной практике, должны обладать следующими свойствами: 1) соответствующей пористостью (размеры пор должны быть такими, чтобы частицы осадка задерживались на перегородке), 2) химической стойкостью к действию фильтруемой среды, 3) достаточной механической прочностью, 4) теплостойкостью при температуре фильтрования. Различают гибкие и негибкие Ф. п. К гибким Ф. п. относятся металлические перегородки в виде перфорированных листов и сеток из стали, меди, алюминия, никеля, серебра и др. материалов. Такие Ф. п. особенно удобны при работе с химически агрессивными жидкостями, в условиях повышенных температур и больших механических напряжений. К гибким Ф. п. относятся также неметаллические перегородки в виде тканей (см. Ткань техническая ), слоев несвязанных волокон (нетканые). Неметаллические Ф. п. бывают асбестовые, стеклянные, хлопчатобумажные, шерстяные, поливинил-хлоридные, лавсановые и т.п. Негибкие Ф. п. могут быть жёсткие (в виде дисков, плит, патронов и листов), которые изготовляются прессованием в формах с последующим спеканием из керамических, металлических, стеклянных и синтетических порошков, и нежёсткие, состоящие из соприкасающихся (но не связанных жестко) частиц каменного, древесного и животного углей, кокса, диатомита, песка, глины и т.п. материалов.
Лит.: Пискарёв И. В., Фильтровальные ткани. Изготовление и применение, М., 1963; Смирнова К. А., Пористая керамика для фильтрации и аэрации, М., 1968; Шибряев Б. Ф., Павловская Е. И., Металлокерамические фильтрующие элементы. Справочник, М., 1972.
А. Ф. Кудряшов.
Фильтрование
Фильтрова'ние, процесс разделения суспензий или аэрозолей при помощи фильтровальных перегородок (ФП), пропускающих жидкость или газ, но задерживающих твёрдые частицы. Ф. осуществляется в специальных аппаратах – фильтрах . Наряду с термином «Ф.» для название этого процесса употребляется и термин «фильтрация». Ниже рассматривается наиболее важный вид Ф. – разделение суспензий.
При Ф. суспензий отделяемые от жидкости твёрдые частицы чаще всего образуют на ФП слой влажного осадка, который при необходимости может промываться водой и др. жидкостями или продуваться воздухом с целью его осушки. Твёрдые частицы очень вязких и малоконцентрированных тонкодисперсных суспензий могут проникать в поры ФП и задерживаться там, не образуя осадка. Возможно также Ф., при котором твёрдые частицы одновременно проникают в поры и образуют осадок. Для предотвращения или замедления закупорки пор применяют вспомогательные вещества (диатомит, перлит, асбест, целлюлозу и др.), которые либо наносят на ФП, либо добавляют в суспензию. Принцип действия этих материалов заключается в том, что они образуют защитные сводики над порами. Жидкость, прошедшая через ФП, называется фильтратом.
Фильтруемая жидкость при движении через слой осадка и ФП встречает гидравлическое сопротивление, для преодоления которого необходимо создание перепада давления (вакуума под ФП или избыточного давления над ней). При постоянном перепаде давления скорость Ф. падает по мере увеличения толщины слоя осадка и, следовательно, возрастания гидравлического сопротивления. В случае подачи суспензии на ФП поршневым насосом Ф. происходит при непрерывном росте перепада давления с постоянной скоростью. Если же суспензия подаётся центробежным насосом, изменяются непрерывно как перепад давления, так и скорость Ф. С повышением температуры скорость Ф. возрастает благодаря понижению вязкости суспензии.
Различают следующие виды Ф.: а) собственно разделение суспензий – отделение содержащихся в них твёрдых частиц, задерживаемых на ФП, через которую удаляется подавляющее количество жидкости; б) сгущение суспензий – повышение в них концентрации твёрдой фазы путём удаления через ФП некоторой части жидкой фазы; в) осветление жидкостей – очистка от содержащегося в них небольшого количества тонких взвесей. Осадки, получаемые при Ф., бывают несжимаемые (их пористость в процессе Ф. постоянна) и сжимаемые (пористость уменьшается). В случае несжимаемых осадков (например, частиц песка, кристаллов карбоната кальция) поток жидкости через ФП ламинарен и скорость Ф. пропорциональна перепаду давления и высоте слоя осадка. В случае сжимаемых осадков (например, гидроокисей металлов) эта зависимость более сложна и индивидуальна для каждой суспензии. Сжатие осадка приводит к увеличению гидравлического сопротивления и уменьшению скорости Ф. Для предотвращения сжатия к тонкодисперсным суспензиям добавляют коагулянты и флокулянты, способствующие агрегированию мелких частиц и повышению пористости осадка.