Фильтр акустический

Фильтр акусти'ческий,устройство для выделения определённой полосы частот из сложного звука; является акустическим аналогом электрического фильтра.Простейший Ф. а. – резонатор Гельмгольца (см. Резонатор акустический ) .Теория Ф. а. разработана методом электромеханических аналогий на основе теории электрических фильтров с использованием уже установленных для последних классификации и терминологии. Ф. а., пропускающие все частоты от нулевой до некоторой заданной, называются низкочастотными; высокочастотные Ф. а. пропускают все частоты выше заданной и не пропускают низких частот. Ф. а., пропускающие более или менее узкий диапазон частот между двумя заданными частотами, называются полосовыми.

  НизкочастотныйФ. а. ( рис. 1 , а) представляет собой совокупность одинаковых полостей, соединённых узкими трубками (электрический аналог, рис. 1 , б) .В первом приближении можно считать, что вся кинетическая энергия системы сосредоточена в воздухе, движущемся в трубках, а потенциальная – связана с упругой деформацией воздуха в полостях. Верхняя граница полосы пропускания этого Ф. а.: , где Sи lплощадь поперечного сечения и длина трубки, V– объём полости, с– скорость звука в воздухе.

  ВысокочастотныйФ. а. ( рис. 2 , а) состоит из узкой трубы с просверленными в ней на одинаковом расстоянии отверстиями (электрический аналог, рис. 2 , б). В этой системе кинетическая энергия сосредоточена в воздухе, движущемся вблизи отверстий, а потенциальная связана с воздухом в трубе. Под действием низкочастотных составляющих поля воздух в отверстиях интенсивно колеблется, поэтому для этих составляющих в системе происходит «короткое замыкание». На высоких частотах воздух в отверстиях не успевает колебаться, поэтому высокочастотные составляющие свободно проходят по трубе. Комбинацией низкочастотного и высокочастотного Ф. а. можно получить полосовой Ф, а., полоса пропускания которого определяется размерами отверстий и резонаторов.

 Ф. а. широко применяется в технике для снижения шума, создаваемого потоком отработанных газов в реактивных двигателях и в двигателях внутреннего сгорания (автомобильный глушитель – пример Ф. а.). В архитектурной акустике они используются для уменьшения передачи шума по вентиляционным каналам и трубам. В этом случае Ф. а. часто применяется в сочетании с облицовкой воздушных каналов и труб звукопоглощающими материалами. Основным свойством Ф. а. – способностью выделять полосу частот из сложного звука – обладают плоскопараллельные пластинки; они называются интерференционными Ф. а. и применяются для выделения звуковых волн, распространяющихся по определённому направлению. Например, пластинка, толщина которой равна целому числу полуволн на заданной частоте, выделит составляющую звукового поля этой частоты, распространяющуюся в нормальном к ней направлении.

  Лит.:Ржевкин С. Н., Курс лекций по теории звука, М., 1960; Тартаковский Б. Д., Ультразвуковые интерференционные фильтры с изменяемыми частотами пропускания, «Акустический журнал», 1957, т. 3, № 2, с. 183–91.

Рис. 2. Схемы высокочастотного акустического фильтра а и его электрического аналога б.

Рис. 1. Схема низкочастотного акустического фильтра а и его электрического аналога б.

Фильтр водопроводный

Фильтр РІРѕРґРѕРїСЂРѕРІРѕ'дный,сооружение РІ составе РІРѕРґРѕРїСЂРѕРІРѕРґРЅРѕР№ очистной станции для удаления РёР· РІРѕРґС‹ взвешенных веществ пропусканием её через зернистые материалы (кварцевый песок, дроблёные антрацит, мрамор Рё С‚.Рї.). Р¤. РІ. представляет СЃРѕР±РѕР№ открытый (самотёчный), обычно железобетонный, или закрытый (напорный) стальной резервуар, РІ котором РЅР° дренажной системе ( дренаже ) Рё поддерживающем гравийном слое уложен слой фильтрующего материала. Движение РІРѕРґС‹ через фильтрующий слой РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ РїРѕРґ действием разности давлений РЅР° РІС…РѕРґРµ РІ фильтр Рё РЅР° выходе РёР· него. Для обеспечения требуемой степени осветления РІРѕРґС‹ Рё восстановления РїСЂРѕРїСѓСЃРєРЅРѕР№ способности Р¤. РІ. периодически осуществляется очистка фильтрующего материала промывкой или РґСЂ. способами. Важнейшая характеристика работы Р¤. РІ. – скорость фильтрования (количество РІРѕРґС‹ РІ Рј ³ ,пропускаемой через 1 Рј ²РїР»РѕС‰Р°РґРё фильтра РІ течение 1 С‡) .

В Р’ зависимости РѕС‚ количества Рё качества поступающей (РёСЃС…РѕРґРЅРѕР№) РІРѕРґС‹, требований Рє степени очистки Рё РґСЂ. факторов применяются Р¤. РІ. следующих основных типов: медленные, скорые (СЃРј. СЂРёСЃ. ), сверхскоростные (СЃРѕ скоростью фильтрования соответственно 0,1–0,2; 5,5–12 Рё 25–100 Рј ³ /С‡) ;предварительные; крупнозернистые. Медленные фильтры применяют РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј для очистки маломутных РІРѕРґ, обычно без предварительной коагуляции загрязнений; скорые, как правило, – СЃ предварительной коагуляцией Рё осветлением РІ отстойниках или осветлителях СЃРѕ взвешенным слоем. Разновидность СЃРєРѕСЂРѕРіРѕ Р¤. РІ. – двухпоточный фильтр РђРљРҐ (Академии коммунального хозяйства), РІ котором фильтруемая РІРѕРґР° подаётся одновременно СЃРЅРёР·Сѓ Рё сверху, Р° осветлённая – отводится через дренажную систему, расположенную РІ толще фильтрующего слоя. Сверхскоростные, предварительные Рё крупнозернистые фильтры используют главным образом для частичного осветления РІРѕРґС‹.

  Дальнейшее совершенствование Ф. в. связано с изысканием новых эффективных фильтрующих материалов, созданием рациональных дренажных и распределительных систем, оптимизацией технологических режимов водоочистки и ее автоматизацией.

  Лит.:Минц Д. М., Теоретические основы технологии очистки воды, М., 1964; Клячко В. А., Апельцин �. Э., Очистка природных вод, М., 1971; Абрамов Н. Н., Водоснабжение, 2 изд., М., 1974.

  П. П. Пальгунов.

Скорый однослойный фильтр с центральным каналом (в разрезе и в плане): 1 - песок; 2 - гравий; 3 - дренажная система из дырчатых труб; 4 - сборные желоба для отвода промывной воды; 5 - подача осветляемой воды на фильтр; 6 - отвод профильтрованной воды; 7 - подача воды для промывки фильтра; 8 - отвод промывной воды; 9 - центральный канал. Работа фильтра: при фильтровании задвижки а, б открыты, в, г - закрыты; при промывке задвижки а,б закрыты, в, г - открыты.

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 В, Н., Количественный анализ, 4 изд., 1972. См. также лит. к ст. Фильтрование .

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.

В  Расход фильтрующейся жидкости или газа (фильтрационный расход) обычно определяется зависимостью: Q= kSh _w/L,Р° скорость Р¤. – С‚. РЅ. законом Дарси: W= kI,РіРґРµ k –эмпирический коэффициент Р¤., S– полная площадь поперечного сечения фильтрационного потока (РЅРµ только сечения РїРѕСЂ, РЅРѕ Рё твёрдых частиц), h _w– напор, теряемый РїРѕ длине Lпути Р¤., h _w/L= I –напорный градиент или гидравлический уклон, показывающий величину падения напора РЅР° единицу длины пути Р¤. Скорость Р¤. меньше действительной скорости жидкости или газа РІ порах, С‚.Рє. движение РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґРёС‚ только через ту часть площади сечения S,которая занята порами. Закон Дарси справедлив РїСЂРё ламинарном течении РІ порах фильтрующей среды, что большей частью Рё имеет место РІ действительности (песчаные, глинистые Рё С‚.Рї. грунты, бетон). РџСЂРё Р¤. РІ крупнозернистых материалах, например РІ каменной наброске, РіРґРµ имеет место турбулентное течение,скорость Р¤. определяется РґСЂ. зависимостями, например: W= k'l ^m ,РіРґРµ k'Рё m– фильтрационные характеристики грунта, причём первая аналогична коэффициенту Р¤., Р° вторая меняется РѕС‚ 1 РґРѕ ¹/ ₂.

  Лит.:Аравин В. �., 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 �. В., Фильтровальные ткани. �зготовление и применение, М., 1963; Смирнова К. А., Пористая керамика для фильтрации и аэрации, М., 1968; Шибряев Б. Ф., Павловская Е. �., 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.

  Ф. – эффективный метод разделения жидких неоднородных систем, широко применяемый в лабораторных и промышленных условиях (в химической, пищевой, нефтеперерабататывающей, горнорудной и др. областях промышленности). Ф. используется также для газов очистки.

  Лит.:Жужиков В. А., Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий, 2 изд., М., 1968; Малиновская Т. А., Разделение суспензий в промышленности органического синтеза, М., 1971; Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, 8 изд., М., 1971.