第三节 过滤、离心分离设备
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食品工程原理沉降与过滤精讲
例（习题4，p.147 ）O/W 混合物，滴径 0.05mm, 油水
质量比1：4。温度38℃，料液流量 2t/h, 油的相对密度
为0.9，求沉降槽的沉降面积。（符 Stokes 定律）
解 dp = 5×10-5m
查38℃水：μw = 0.691 ×10-3Pa·s
则油滴
ρo
ρw = 993 kg/m 3 = 1000×0.9 = 900kg/m
4.7A 离心分离因数
离心力（ centrifugal force ）：
Fc ? mrω2 (N)
重力 Fg = mg
3. 过滤的推动力和阻力
过滤推动力是上下游的压力差 Δp 过滤按其推动力的来源分四类：
（1）重力过滤 一般 Δp<50kPa
（2）加压过滤 Δp可达 500kPa
（3）真空过滤 一般 Δp<85kPa
（4）离心过滤 Δp可↑103～104倍
4. 过滤的程序
（1）过滤阶段
（3）滤饼脱湿
（2）滤饼洗涤
应使 uL< uc
2. 沉降器尺寸
L ? h0 uL u0
L uL ? u0 h0
3. 生产能力 qv ? bh0u L
qv
?
bh0 u 0
L h0
?
u0bL
?
u0 A0
4.2C 连续式沉降器
分离条件为：
u0 ? u1
u1
设： qm－料液中固
体的质量流量 ,
kg s/s
C0－料液中清液含量 , kg L/kgs CR－增浓液的清液含量 , kgL/kgs
忽略过滤介质阻力， Ve= 0
V 2 ? kA 2 p1? st
离心与膜分离设备
h=
滤饼 体积 x0V = = 0.011m 滤饼 面积 A
为达到这一生产能力所需滤框的厚度：
H=
过滤速度
W=
V 22.80 = = 0.0054m 3 / s τ + τ f 70 × 60
h× 2 11× 2 = = 27.5mm 0.8 0.8
（3）根据以上计算结果选出合符要求的压滤机型。 如本例可选IPF1250×1500型压滤机，因根据型号可算 出框厚为30mm，即 总过滤面积 ÷ 2
五、离心分离设备 （一）、离心分离原理与分离因素 离心分离是在液相非均匀体系中， 利用离心力来达到液液分离，液固分离 的方法，通称为离心分离。分为离心沉 降(依靠惯性离心力的作用而实现的沉降 过程叫作离心沉降)和离心过滤。 离心力场中流体粒子沉降速度：
d2 v= ( ρ s ρ )ω 2 r 18
过滤、 过滤、离心与膜 分离设备
四、过滤机的生产能力及 计算 五、离心与膜分离设备
2010-10-12
3、转筒真空过滤机 、
2010-10-12
1）转筒真空过滤机的结构 ） 转筒真空过滤机是工业上应用最广的一种连续操作的过 滤设备。设备的主体是一个能转动的水平圆筒，圆筒表面 有一层金属网，网上覆盖滤布，筒的下部浸入滤浆中，圆 筒沿径向分割成若干扇形格，每个都有单独的孔道通至分 配头上。圆筒转动时，凭借分配头的作用使这些孔道依次 分别与真空管及压缩空气管相通，因而在回转一周的过程 中每个扇形格表面即可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松 、卸饼等项操作
2010-10-12
例：某工业发酵液用用一直径为1.75m，长0.98m转筒真空 过滤机于60kPa真空度（450mmHg）下进行过滤操作，操作 温度30℃，发酵液黏度为1.56×10-3Pas,实验测得滤饼比阻与 压 力 差 关 系 为 r0=0.12 × 1 0 1 0 P0.7， x0 = 0.3 转 筒 转 速 为 ， 0.5r/min，浸没角125°，滤布阻力可忽略，试求： 1) 过滤机的生产能力。 2) 转筒表面最终滤饼厚度。
离心分离与过滤
孔径小于0.1mm的细筛网则用于处理后出水的最 终处理或用于回用前。
（三） 水力筛网（靠水力作用旋转）
导水叶片
图2-9 水力筛网构造示意图
7.2.3 微滤机
微滤机是截留细小悬浮物的筛网装置。 微滤机是一个 鼓状的金属框架，上面覆盖有不锈钢丝编织成的支撑网 和工作网。
1—旋转鼓筒 2—水池 3—水槽 5—冲洗滤网的设备 6—集渣斗 7—排渣管
2、按滤料分单层滤料滤池、双层滤料滤池、混合滤料滤池。 3、按滤料冲洗状态分固定床式和移动床滤池。 4、按驱动力分为重力式滤池和压力式滤池。 5、按滤料的不同分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。
是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借 传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由 于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离 的目的。
离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处 理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废 水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收 羊毛脂。
3、去除化学絮凝过程产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物。去除化 学法除磷时水中不溶性磷。
4、在活性炭吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续 处理装置的安全性和处理效率。
5、在深度处理厂中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，从 而提高回用的连续性和可靠性。
6、通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。
0.25
41.3
95.5
热处理
初次沉淀与腐殖污泥混合 9.57
0.05
22.9
99.2
化学调节
初次沉淀与腐殖污泥混合 4.8
0.08
58.2
98.4
热处理
初次沉淀经消化
（三） 水力筛网（靠水力作用旋转）
导水叶片
图2-9 水力筛网构造示意图
7.2.3 微滤机
微滤机是截留细小悬浮物的筛网装置。 微滤机是一个 鼓状的金属框架，上面覆盖有不锈钢丝编织成的支撑网 和工作网。
1—旋转鼓筒 2—水池 3—水槽 5—冲洗滤网的设备 6—集渣斗 7—排渣管
2、按滤料分单层滤料滤池、双层滤料滤池、混合滤料滤池。 3、按滤料冲洗状态分固定床式和移动床滤池。 4、按驱动力分为重力式滤池和压力式滤池。 5、按滤料的不同分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。
是依靠一个可以随转动的圆筒（又称转鼓），在外借 传动设备驱动下产生高速旋转，其中液体也随同旋转，由 于其中不同密度的组分产生不同的离心力，从而达到分离 的目的。
离心机设备紧凑、效率高，但设备复杂，只适用于处 理小批量的废水、污泥脱水、很难用一般过滤法处理的废 水和分离回收废水中的有用物质，如从洗羊毛废水中回收 羊毛脂。
3、去除化学絮凝过程产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物。去除化 学法除磷时水中不溶性磷。
4、在活性炭吸附或离子交换之前，作为预处理设施，可提高后续 处理装置的安全性和处理效率。
5、在深度处理厂中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，从 而提高回用的连续性和可靠性。
6、通过进一步去除废水中污染物质，可以减少后续的消毒费用。
0.25
41.3
95.5
热处理
初次沉淀与腐殖污泥混合 9.57
0.05
22.9
99.2
化学调节
初次沉淀与腐殖污泥混合 4.8
0.08
58.2
98.4
热处理
初次沉淀经消化
生物化学实验技术(6)离心技术
使用及应用
离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。 离心时，转鼓滤布内装入待过滤的悬浮液。当转速逐渐加快而高速运转 鼓内悬浮液受离心力作用，液体穿过滤布被甩出转鼓外。 时 ， 鼓内悬浮液受离心力作用 ， 液体穿过滤布被甩出转鼓外 。 滤液经外壳 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 下部排出．固体则留在布袋内，从而达到固液分离目的。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单，性能良好。 这类采用间歇式人工卸料的离心机结构及操作均较简单 ， 性能良好 。 其缺点是取出滤饼费力、耗时，而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面， 其缺点是取出滤饼费力 、 耗时 ， 而且由于驱动和制动装置设在转鼓下面 ， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便。为了克服以上缺点， 容易引起液体渗漏腐蚀及带来维修保养的不便 。 为了克服以上缺点 ， 人们 设计了上悬式离心机，这种离心机的传动系统安装在转鼓上方，具有稳定、 设计了上悬式离心机 ， 这种离心机的传动系统安装在转鼓上方 ， 具有稳定 、 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 卸料较快、固体颗粒破碎少和不受液体腐蚀的优点。 在生化、微生物工业中，过滤式离心机已用于味精、柠檬酸、 在生化 、 微生物工业中 ， 过滤式离心机已用于味精 、 柠檬酸 、 抗菌 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤，脱水效率很高。 素及某些生化药物和酶制剂等结晶或较大固体颗粒的过滤 ， 脱水效率很高 。
二、沉降式离心机
这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、 这类离心机品种较多．根据其结构又可分为管式、钵式、碟片式 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 和倾析式。它们的卸料方式也很多，如人工、离心力、刮刀、螺旋、 喷嘴、自动卸料等。 喷嘴、自动卸料等。 1．台式或地面式普通离心机 这是一类结构最简单的实验室常用的 ． 中速离心机，转速在3， 低、中速离心机，转速在 ，000~6，000rpm 。其转子一般用角式 ， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动， 或外摆式，多用交流整流子电动机驱动，但电动机的碳刷易磨损而 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大， 导致离心机损坏；转速是用电压调节器调节，起动电流大，速度升 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 降不够均匀。操作一般在室温下进行，但个别机种也配有冷却装置， 如贝克曼公司的TJ 台式离心机的可调温度为0~20℃。 如贝克曼公司的 -6R台式离心机的可调温度为 台式离心机的可调温度为 ℃ 2. 高速冰冻离心机 这类实验室常用的离心机最高转速可达 ， 这类实验室常用的离心机最高转速可达18， 000~25，000 rpm，因此需有冷却离心腔的致冷设备，并用热电偶 ， ，因此需有冷却离心腔的致冷设备， 监测腔内的温度，一般温度控制在0~4℃。 其转动部分是各种角式 监测腔内的温度 ， 一般温度控制在 ℃ 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 或外摆式转子，有的还配备区带转子、连续流动式转子或其它转子。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式。 速度控制比台式离心机精密准确。 操作方式除间歇式外也有连续式
化工原理第三章离心沉降
d
3 P
ut2 r
阻
力=
d
2 P
u
2 r
42
7/1/2019
当三力达到平衡时，则：
6
d
3 P
P
ut2 r
6
d
3 P
ut2 r
d
2 P
4
ur2
2
0
【定义】颗粒在径向上相对于流体的运动速度 ur 便
是此位置上的离心沉降速度。可推得：
径向速度
7/1/2019
ur
4dP P ut2
3 r
切向速度
——离心沉降速度基本计算式
2、离心沉降速度与重力沉降
3
ur
4dP P ut2
3 r
【表达式】重力沉降速度公式中的重力加速度改为 离心加速度；
【数值】重力沉降速度为颗粒运动的绝对速度，基 本上为定值；离心沉降速度为绝对速度在径向上的 分量，随颗粒在离心力场中的位置（r）而变。
往往很大）
7/1/2019
旋风分离器的技术规格
规格型号
CZT-3.9 CZT-5.1 CZT-5.9 CZT-6.7 CZT-7.8 CZT-9.0
7/1/2019
进口风速 m/s
11－15 11－15 11－15 11－15 11－15 11－15
风量 m3/h
790-1080 1340-1820 1800-2450 2320-3170 3170-4320 4200-5700
清液或含有微细颗粒的液体则从顶部的中心管排出称为溢送至配碱岗位回收液送盐水工序效蒸发器电解液电解液大罐加料泵螺旋式预热器效蒸发器效蒸发器效蒸发器旋液分离器中间槽段蒸发器冷却器澄清槽高位槽离心机加料槽烧碱生产蒸发流程图20161262016126结构特点是直径小而圆锥部分长
化工原理(第四版)谭天恩 第三章 机械分离与固体流态化
13/69
《化工原理》电子教案/第三章
二、沉降设备
气 固 体 系---用于除去>75m以上颗粒 降 尘 室 重 力 沉 降 设 备 液 固 体 系 沉 降 槽
液固体系 旋液分离器
离 心 沉 降 设 备 旋风分离器 气固体系 ---用于除去>5～10m 颗粒
4d s g u0 3
如图3-2中的实线所示。
Re0=du0/ 1或2
24 层流区 Re0
u0
d 2 s g 18
----斯托克斯定律
作业：
10/69
《化工原理》电子教案/第三章
1、自由沉降
离心沉降速度 离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量 颗粒受力：
加料 清液溢流 清液
耙 稠浆
除尘原理：与降尘室相同
连续式沉降槽
19/69
《化工原理》电子教案/第三章
增稠器（沉降槽） 特点：
属于干扰沉降 愈往下沉降速度愈慢-----愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘 度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大； 沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗 粒被加速而大颗粒则变慢。 有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现 象，使沉降加快。
9 B dc Nu i s
含尘 气体 A
B
净化气体
N值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速 1225 ms-1范围内，一般可取N =34.5，风速愈大，N也 愈大。 思考：从上式可见，气体 ，入口B ，气旋圈数N ，进口气速ui ，临界粒径越小，why？
D
结论：旋风分离器越细、越长，dc越小
这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决 定。
《化工原理》电子教案/第三章
二、沉降设备
气 固 体 系---用于除去>75m以上颗粒 降 尘 室 重 力 沉 降 设 备 液 固 体 系 沉 降 槽
液固体系 旋液分离器
离 心 沉 降 设 备 旋风分离器 气固体系 ---用于除去>5～10m 颗粒
4d s g u0 3
如图3-2中的实线所示。
Re0=du0/ 1或2
24 层流区 Re0
u0
d 2 s g 18
----斯托克斯定律
作业：
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《化工原理》电子教案/第三章
1、自由沉降
离心沉降速度 离心加速度ar=2r=ut2/r不是常量 颗粒受力：
加料 清液溢流 清液
耙 稠浆
除尘原理：与降尘室相同
连续式沉降槽
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《化工原理》电子教案/第三章
增稠器（沉降槽） 特点：
属于干扰沉降 愈往下沉降速度愈慢-----愈往下颗粒浓度愈高，其表观粘 度愈大，对沉降的干扰、阻力便愈大； 沉降很快的大颗粒又会把沉降慢的小颗粒向下拉，结果小颗 粒被加速而大颗粒则变慢。 有时颗粒又会相互聚结成棉絮状整团往下沉，这称为絮凝现 象，使沉降加快。
9 B dc Nu i s
含尘 气体 A
B
净化气体
N值与进口气速有关，对常用形式的旋风分离器，风速 1225 ms-1范围内，一般可取N =34.5，风速愈大，N也 愈大。 思考：从上式可见，气体 ，入口B ，气旋圈数N ，进口气速ui ，临界粒径越小，why？
D
结论：旋风分离器越细、越长，dc越小
这种过程中的沉降速度难以进行理论计算，通常要由实验决 定。
过滤与离心设备课件PPT
（四）板框压滤机工艺计算
1. 物料衡算
总物料衡算 m=m1＋Vρ ）－m 滤液物料衡算 m（1－x1）－m1x2=Vρ 滤渣物料衡算 mx1=m1（1－x2） 由此可计算得每批操作得到的滤液量、 由此可计算得每批操作得到的滤液量、滤 渣量及滤渣中的液体含量。 渣量及滤渣中的液体含量。
2．板框压滤机选择及台数
滤板和滤框
滤板和滤框一般由铸铁铸成， 滤板和滤框一般由铸铁铸成，也可由硬 橡胶、塑料等制成。 橡胶、塑料等制成。 无菌过滤时，一般应采用不锈钢制造。 无菌过滤时，一般应采用不锈钢制造。 每台板框压滤机有一定的总框数， 每台板框压滤机有一定的总框数，其数 目由生产能力和悬浮液固体浓度确定， 目由生产能力和悬浮液固体浓度确定， 需要框数少时，可插入盲板 盲板以切断滤浆 需要框数少时，可插入盲板以切断滤浆 流通的孔道。 流通的孔道。
IFP自动板框压滤机工作原理图 IFP自动板框压滤机工作原理图
（l）过滤与洗饼 ）
（2）降框、卸饼及洗刷滤布 ）降框、
全自动板式 密闭过滤机
自动压滤机结构复杂，价格昂贵， 自动压滤机结构复杂，价格昂贵，在 一定程度上限制了它的应用和发展。 一定程度上限制了它的应用和发展。
板框压滤机的选用步骤
板框压滤机的型号
BAY4/450BAY4/450-30U BMS、BAS、 常用的板框压滤机有 BMS、BAS、 BMY及 BAY等类型 等类型。 BMY及 BAY等类型。 表示板框压滤机、 其中 B表示板框压滤机、 M表示明 表示暗流、 表示手动压紧、 流、A表示暗流、S表示手动压紧、 表示液压压紧。 Y表示液压压紧。
凹腔板式压滤机示意图
板式密闭过滤机
板 式 压 滤 机
板式或板框式压滤机结构简单， 板式或板框式压滤机结构简单，价格 过滤面积大，耐受压力高， 低，过滤面积大，耐受压力高，动力 消耗小。 消耗小。 适用于较难处理物料的过滤。 适用于较难处理物料的过滤。 这种压滤机不能连续操作， 这种压滤机不能连续操作，劳动强度 辅助操作时间长，滤布易损坏。 大，辅助操作时间长，滤布易损坏。
离心原理及设备
dr dr / dt ds2 s r2 r12 rl2
dZ dZ / dt
18
V
对上式积分，r从rl→r1，Z从0→l, 有：
V
r12 rl2
•
d
2 s
s
2
ln r1 / rl
18
对于大多数管式离心机，rl和r1可认为近似相
强。
• 由上式知，离心机的转鼓直径大，则分离因
数大，但 r 的增大对转鼓的强度有影响。
• 高速离心机的特点是转鼓直径小，转速可达 15000r/min。
（三）离心分离设备分两类
1. 按操作原理分类：
• 一类是过滤式离心分离设备，习惯 上称为离心澄清机；
• 另一类是沉降式离心分离设备，又 称离心沉降机。
• 加长转鼓长度的目的在于增加物 料在转鼓内的停留时间。
• 这类离心机分两种：
• 一种是GF型，用于处理乳浊液而进行 液—液分离操作；
• 另一种是GQ型，用于处理悬浮液而进 行液—固分离的澄清操作。
• 用于液—液分离操作是连续的，而用 于澄清操作是间歇的。
• 离心机的转鼓由三部分组成，顶盖、 带空心轴的底盖和管状转筒。
• 区别是离心分离机的每只碟片在离开轴线一定 距离的圆周上开有几只对称分布的圆孔，许多 这样的碟片叠置起来时，对应的园孔就形成垂 直的通道。
碟式离心机的分离原理
• 当碟片间的悬浮液随着碟片高速旋 转时，固体颗粒在离心力作用下沉 降于碟片的内腹面，并连续向鼓壁 沉降，澄清液则被迫反方向移动至 转鼓中心的进液管周围，并连续被 排出。
离心沉降所需时间为：T D D1
2t
所以： h D D1 2t
第三章沉降与过滤
增大，但增大ω更有效。从
转筒机械强度考虑，r 不宜 过大。
角速度ω
同一颗粒所受离心力与重力之比称为离心 分离因数：
因为离心力比重力大得多，所以离心分离用于颗 粒更小的非均相物系的分离。
二. 离心沉降速度
如果ρ p＞ρ ，则颗粒沿径向沉降，
受力分析
ζ——阻力系数
• 与重力沉降不同：
①将重力加速度变为离心 加速度；
第三章、沉降与过滤
本章学习的目的
第一节、概述 第二节、重力沉降 第三节、离心沉降 第四节、过滤 总结
过滤实验
本章学习目的
通过本章学习能够利用流体力学原 理实现非均相物系分离（包括沉降分离 和过滤分离），掌握过程的基本原理、 过程和设备的计算及分离设备的选型。
第一节、概述
三、增稠器
悬浮液在任何设备内都可构成重力沉降。
大量悬浮液的分离通常采用连续式沉降器或称增稠 器。增稠器通常是一个带锥形底的圆池，悬浮液从增稠
器中心距液面下0.3-1.0m处连续加入，在整个增稠器的
横截面上散开，液体向上流
动，清液由四周溢出。固体
颗粒沉降至底部，器底设有 缓慢旋转的齿耙，将沉渣慢 慢移至中心，用泥浆泵从底 部出口管连续排出。
在化工生产中经常涉及到由固体颗粒和流体
组成的两相流动物系。 非均相物系的分离依据：分散物质与分散介质 之间物性的差异，如密度，颗粒粒径等。 分离方法——机械法，使分散质与分散介质之
间发生相对运动实现分离。 沉降 过滤
非均相物系分离的主要目的： ① 收集分散物质 ； ② 净化分散介质 ； ③ 环境保护与安全生产。 总之，非均相物系的分离在工业生产中具
★评价旋风分离器的主要指标： 分离效率和气体经过分离器的压力损失。
第三节 离心分离与离心机
⑵离心力作用下的颗粒运动 当我们对含有细小颗粒的悬浮液施加一个
指向容器底部的离心力后，在离心力的作用下 迫使这些颗粒克服扩散，加速沉降运动。 离心分离就是利用离心机转子高速旋转产 生的强大的离心力，加快液体中颗粒的沉降速 度，把样品中不同沉降系数和浮力密度的物质分离开。 在离心分离实际操作中，由于离心机可产生很大的离心力(远远大于 重力)，故可用来分离一般方法难以分离的悬浮液或乳浊液。 衡量离心分离机分离性能的重要指标是分离因数。 What is the“separation factor”？
3.温度
特别在生物化工生产中，对不同料液的离心分离往往有不同的温度要 求。例如：红细胞的离心分离就需要选择冷冻离心机。 因此，在选择离心机时须根据被分离样品的性质及工艺要求，确定所 选离心机的操作额定温度范围。
4.材料
离心机材料的选择与料液的性质有关，具有腐蚀性的料液须选择耐腐
蚀的材料。
5.转鼓
离心机转鼓的型式与离心得到的沉积物集聚形式 有关。 如：三足式离心机可使固体颗粒贴附在转鼓滤网
浮，颗粒的密度越小，上浮越快。 关，并且又与重力场的强度及液体的粘度有关。 此外，颗粒在介质中沉降时还伴随有扩散现象。扩散与颗粒的大小有 关，颗粒越小，扩散现象越显著。 颗粒的扩散是无条件的，绝对的；而沉降是相对的，有条件的，要受 到外力才能运动。
颗粒的沉降运动
我们知道，颗粒在重力场下的运动速度与颗粒的大小、形态和密度有
④型号标记
S
三 足 式 离 心 机
卸 料 方 式
特 性 代 号
【卸料方式】 S－人工上部卸料；D－吊带上部卸料；X－人工下部卸料；G－刮刀上
部卸料（机械）；C－抽吸上部卸料。 【特性代号】 Z－自动；C－升降式；F－电机为防爆型；ZY－自动，全部操作执行
机械分离与固体流态化习题解答
• 3-7
• 在实验室内用一片过滤面积为0.05 m2滤液在 36KPa（绝）下进行吸滤。在300s内共吸出 400cm3滤液，再过600s，又吸出400cm3滤液，求 （1）减压过滤下的过滤常数K和qe ；（2）估算 在收集400 cm3滤液所需时间。滤液黏度为 1mPa·s。
• 3-8
三、过滤的基本理论
• 1.颗粒床层的物理模型与基本参数
• 颗粒床层→ 一组平行细管--流体通道 • ① 细管内表面之和=滤饼内颗粒的全部表面 • ② 细管的全部流动空间=滤饼内的全部空隙体积
• 2.基本参数
• ① 空隙率ε：床层的空隙体积/床层的总体积 • ② 比表面积a：颗粒表面积/颗粒体积 • ③ 孔道(细管)当量直径de。
• 颗粒在降尘室停留的时间时间为： 位于降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间为：
分离满足的条件：
分离所需最低沉降速度： 降沉室的生产能力与其高度无关。
能被分离的最小颗径： （若斯托克斯定律适用）
净化气体
含尘气体 粉尘
隔板
多层隔板降尘室示意图
当降尘室用水平隔板分为N层，则每层高度为H/N。水平速 度u不变。此时： ➢尘粒沉降高度为原来的1/N倍；
代入公式得：
m-----颗粒的质量 ，kg； a------加速度，m/s2 θ------时间 ，s。 沉降刚开始时速度为零，因此阻力也为零，故加速度a有 最大值，颗粒加速下降。沉降过程中阻力随速度增加而增大 直至速度达到某一数值后，三力平衡，即合力为零。此时， 加速度为零，颗粒开始做匀速运动。可见，以上过程可分为 两阶段，先加速后匀速。
• 滤浆由总管入框 框内形成滤饼 滤液穿过滤 饼和滤布 经每板上旋塞排出(明流)
• 从板流出的滤液汇集于某总管排出(暗流) • 洗涤
固液分离技术
第三节 离心分离技术--离心注意事项
• 二、离心注意事项
• 1、常规注意事项
• （1）打开离心机电源开关，进入待机状态。使用 前后应注意转头内有无漏出液体残余，应使之保 持干燥。转换转头时应注意使离心机转轴和转头 的卡口卡牢。
• （2）选择合适的转头与离心管：（按实际离心量 来选择离心管容量），离心时离心管所盛液体不 能超过总容量的2/3，否则液体易于溢出；
• 1.1、使用方法： • a 在过滤介质表面涂一层助滤剂 • b 助滤剂混入悬浮液中一起过滤 • 1.2、常用助滤剂：硅藻土，珍珠岩，活性炭
第二节 过滤—改善过滤方法**
• 2、反应剂： • 利用加入的反应剂之间或反应剂与发酵液中的
杂质发生反应，生成不溶性沉淀，从而提高过 滤速率。
• 2.1、反应剂助滤机理： • a 反应剂生成的沉淀能防止菌丝体黏结。 • b 沉淀本身作为助滤剂，并能沉淀胶状物和悬
• 2、差速区带离心法（35页）
• 样品在密度梯度介质中进行离心，利用沉降系数 的差异使物质得以分离。
• 密度梯度中的最大密度小于目标产物的密度，料 液中的各组分就会由于沉降系数差异以不同速率 下降
• 常用介质：蔗糖、甘油等。
• 样品铺在密度梯度溶液表面，离心后形成若干条 界面清楚的不连续区带。
第三节 离心分离技术--离心操作 -离心方法
四、离心机的离心管 • 2、离心管选用 • 从容量、强度、离心转速、耐热性、耐腐
蚀性 • 适当时候要测试介质或样品对离心管稳定
性影响。
第三节 离心分离技术--离心基本原理和计算
• 离心加速度、离心力和相对离心力
• 1、加速度：
• a = VT 2 （ VT----切向速度，m/s）
过滤介质和助滤剂
第三章
பைடு நூலகம்
第一节 第二节 第三节
第三章内容小结
第
三
1.生物材料的预处理
章
预
处
理
2.细胞破碎
与
固
液
分
离
3.固液分离
第三章
第一节 第二节 第三节
1.了解预处理的目的 2.掌握去除杂蛋白和金属离
子的方法和原理
1.掌握常用细胞破碎的方法 2.掌握各种方法的优缺点和 适用范围 3.掌握高压匀浆法、高速 珠磨法、超声波法、酶法 破壁等概念
1.了解固液分离的方法 2.了解固液分离常用设备
复习思考题
1. 去除发酵液中杂蛋白有哪几种方法？
2. 去除发酵液中钙、镁、铁离子的方法有哪些？ 3. 影响絮凝效果的主要因素有哪些？ 4. 细胞破碎有哪些方法？各有什么特点？ 5. 超声波破碎细胞的原理？
6. 术语：凝聚作用，絮凝作用，渗透压冲击法， 错流过滤，超声波破壁，酶法破壁，高压匀 浆法，高速珠磨法，反复冻融法，渗透压冲 击法，液氮研磨法，丙酮粉
一、过滤
（一）过滤方式 1、常规过滤 2、错流过滤
第三章
第一节 第二节 第三节
错流过滤
第三章
第一节 第二节 第三节
（二）、过滤设备
1、板框过滤机
第三章
第一节 第二节 第三节
2、真空鼓式过滤机
第三章
第一节 第二节 第三节
（三）过滤介质和助滤剂
1、过滤介质：滤布或膜 2、助滤剂：要求为惰性物质、无毒、有一定
细毒及硬度，成本低廉。 常用有：硅藻土、纸浆、石棉、纤维素等
第三章
第一节 第二节 第三节
二、离心分离
1、过滤式离心机
食品分离机械与设备(一)
Chapter 4
分离机械与设备
食品分离机械与设备(一)
第四章 食品分离机械与设备
第一节* 过滤机械 第二节* 离心机械 第三节 旋流分离机械 第四节 溶剂萃取设备 第五节 膜分离设备 第六节 超临界流体萃取设备 第七节 分子蒸馏设备
食品分离机械与设备(一)
主要内容、重点与难 点
主要内容：分离的方法与分类、过滤机械、离心 机械、各种分离机械的分离原理
重点：过滤机械中板框式过滤机械和离心机械中 的卧式螺旋卸料离心机的结构、工作原理和工作 过程及其应用
难点：过滤分离的工作过程和分离机械的分离原 理的比较。
食品分离机械与设备(一)
几种典型的过滤装置：
中空纤维超滤
二氧化碳过滤器
活性碳过滤器
食品分离机械与设备(一)
概述
食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质， 根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特 点而将物质分开的一种操作过程。
作等。
食品分离机械与设备(一)
5.2 缺点
➢ 过滤的滤液不均匀； ➢ 滤布磨损严重； ➢ 间歇式操作，装卸板框的劳动强度大，生产效率低； ➢ 滤饼洗涤慢；
食品分离机械与设备(一)
食品分离机械与设备(一)
食品分离机械与设备(一)
4 .工作过程 板框压滤机video
食品分离机械与设备(一)
5 特点
5.1优点：
✓ 过滤面积大； ✓ 过滤推动力大（最大可达1MPa，一般在0.3~0.5MPa）； ✓ 无运动部件，动力消耗小； ✓ 使用可靠、结构简单、制造方便、造价低、便于检查操
✓ 洗涤：停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液 ，须用清水或其他液体洗涤，以得到纯净的固粒产品 或尽量多的滤液；
分离机械与设备
食品分离机械与设备(一)
第四章 食品分离机械与设备
第一节* 过滤机械 第二节* 离心机械 第三节 旋流分离机械 第四节 溶剂萃取设备 第五节 膜分离设备 第六节 超临界流体萃取设备 第七节 分子蒸馏设备
食品分离机械与设备(一)
主要内容、重点与难 点
主要内容：分离的方法与分类、过滤机械、离心 机械、各种分离机械的分离原理
重点：过滤机械中板框式过滤机械和离心机械中 的卧式螺旋卸料离心机的结构、工作原理和工作 过程及其应用
难点：过滤分离的工作过程和分离机械的分离原 理的比较。
食品分离机械与设备(一)
几种典型的过滤装置：
中空纤维超滤
二氧化碳过滤器
活性碳过滤器
食品分离机械与设备(一)
概述
食品生产的分离操作是将不同物理、化学等属性的物质， 根据其颗粒大小、相、密度、溶解性、沸点等表现出的不同特 点而将物质分开的一种操作过程。
作等。
食品分离机械与设备(一)
5.2 缺点
➢ 过滤的滤液不均匀； ➢ 滤布磨损严重； ➢ 间歇式操作，装卸板框的劳动强度大，生产效率低； ➢ 滤饼洗涤慢；
食品分离机械与设备(一)
食品分离机械与设备(一)
食品分离机械与设备(一)
4 .工作过程 板框压滤机video
食品分离机械与设备(一)
5 特点
5.1优点：
✓ 过滤面积大； ✓ 过滤推动力大（最大可达1MPa，一般在0.3~0.5MPa）； ✓ 无运动部件，动力消耗小； ✓ 使用可靠、结构简单、制造方便、造价低、便于检查操
✓ 洗涤：停止过滤后，滤饼的毛细孔中包含有许多滤液 ，须用清水或其他液体洗涤，以得到纯净的固粒产品 或尽量多的滤液；
化工机械与设备知识要点
化工机械与设备知识要点第一节泵1、泵：用来输送液体并增加液体能量的一种机器。
2、泵的种类：容积式泵（活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵）；叶片式泵（离心泵、轴流泵、混流泵、旋涡泵）；其他类型泵（喷射泵、空气升液器）。
3、化工生产对泵的特殊要求：耐腐蚀、耐高温和低温、无泄露和少泄露、流量和出口压力能相应调整、较高的抗汽蚀性能。
4、化工生产密封形式：静密封、机械密封、动密封。
5、影响密封的主要因素：磨损与损坏、操作条件、装配时调整不当、密封件的材料性能、密封压盖类零件的刚度不够、回路不畅导致泄露。
6、离心泵的主要部件：叶轮（闭式叶轮、半开式叶轮、开式叶轮）、泵壳、轴封装置（填料密封、机械密封）。
7、离心泵的主要性能参数：流量（Q ）、扬程（H，又称压头卜功率（P）、效率（n ）。
8、泵内部损失：容积损失、水力损失、机械损失。
9、离心泵的特性曲线：H- Q 曲线、N- Q 曲线、n - Q 曲线。
10、离心泵的调节：调节离心泵出口阀的开度、改变叶轮转速、改变叶轮的直径。
11、允许汽蚀余量：考虑流速的影响，离心泵入口处液体的动压头与静压头之和必须大于饱和液体的静压头，其差值以△ h表示。
能保证不发生汽蚀的厶h的最小值，称为允许汽蚀余量。
12、离心泵的串联与并联操作：并联操作增大流量、串联操作增加扬程。
13、往复泵：依靠活塞（柱塞）在泵缸中往复运动，使泵缸内工作空间的容积发生变化，产生吸排作用的泵。
它是一种容积式泵。
14、往复泵的分类：单动泵、双动泵。
15、往复泵的主要性能：流量（Q ）、扬程（H，又称压头）。
16、旋涡泵:是一种特殊类型的离心泵。
17、螺杆泵:是旋转泵的一种，主要类型有：单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵。
18、齿轮泵:是旋转泵的一种。
19、屏蔽泵:又称无填料泵，是离心泵的一种特殊类型。
20、真空泵：第二节风机1、风机：一种压缩和输送气体的机器。
2、风机按其风压不同可分为：通风机、鼓风机、压缩机、真空泵。
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。08:5 5:3808: 55:3808 :553/2 3/2022 8:55:38 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 22.3.23 08:55:3 808:55 Mar-22 23-Mar-22
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 08:55:3 808:55: 3808:5 5Wednesday, March 23, 2022
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。3/23/2
022 8:55:38 AM08:55:382022/3/23
适用于过滤黏度较大的悬浮液、腐蚀性物料 和可压缩物料
3. 使用方法
（1）操作流程
检查 装合 备料 压滤 洗涤 停车
（2）注意事项
①观察压力表是否正常，做好记录。检查滤板与滤 框的接触面是否有泄漏。 ②滤液为清液时，表明过滤正常。若发现浑浊或带 滤渣，应停止过滤，及时检查滤布及安装情况。
（3）日常维护
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7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 22年3 月上午8 时55分 22.3.23 08:55 March 23, 2022
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8、业余生活要有意义，不要越轨。20 22年3 月23日 星期三8 时55分 38秒08 :55:382 3 March 2022
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9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 8时55 分38秒 上午8时 55分08 :55:382 2.3.23
重液的离心沉降速度 大，离开轴线向外运 动，轻液的离心沉降 速度小，则向轴线流 动
3、离心机的使用
（1）运行步骤 运行前检查 开车
运行中检查
（2）日常维护
①轴温<65℃，电动机温度<90℃。 ②定期洗鼓。 ③自然停车。 ④严格执行润滑规定。
停车
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。22.3. 2322.3. 23Wed nesday, March 23, 2022
带式真空过滤机 分类
转筒式真空过滤机
滤布再生
1、转筒式真空过滤机
转鼓式真空过滤机工作原理图.swf
1.转筒 2.分配头 3.喷嘴 4.刮刀 5.滤浆槽 6.摆式搅拌器
2、带式真空过滤机
（三）袋式过滤器
可用于液固分离、气固分离
压滤时滤袋紧贴笼架 反吹时滤袋膨胀恢复 到原来的直径，滤饼 龟裂掉落 卸饼后水冲，滤袋再生
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5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 22.3.23 22.3.23 08:55:3 808:55: 38Mar ch 23, 2022
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6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2022年 3月23 日星期 三上午8 时55分 38秒08 :55:382 2.3.23
1.滤袋 2.电磁阀 3.喷嘴 4.自控器 5.骨架 6.灰斗
（四）离心分离设备
离心分离： 在液相非均匀体系中，利用离心力来达到液液 分离，液固分离的方法，通称为离心分离。
过滤式（分离机）
分类 沉降式（澄清机）
1、离心过滤机
三足式离心机结构
1.底盘 2.支座 3.缓冲弹簧 4.摆杆 5.转鼓壁 6.转鼓底 7.拦液扳 8.机盖 9.主轴 10.轴承座 11.制动手柄 12.外壳 13.电动机 14.制动轮 15.滤液出口
物料内有障碍物—清除
滤框不合格—更换 （2）压紧程度不够 有障碍物—清除
（3）滤液浑浊— 滤布破损—更换 顶紧中心偏斜—调整或更换顶杠
（4）顶杠弯曲 导向架装配不正—调整 顶紧力过大—适当降低压力
顶杠 导向架
（二）真空过滤机
工作原理： 在过滤介质一侧形成负压实现过滤 工作工程： 过滤 洗涤 吸干 卸饼
通过压紧装置加压，使液体通过滤布，滤渣 则被截留在滤框中。
a.过滤板
b.滤框
c.洗涤板
一个操作周期： 组装
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过滤
洗涤
卸饼 清理
滤液 1.过滤板 2.滤框 洗涤液
过滤
3.洗涤板
洗涤滤渣
2. 板框式压滤机特点
优点： 构造简单，制造方便，所需辅助设备少，过 滤面积大，推动力大，便于检查操作情况， 管理简单，使用可靠。 缺点： 装卸板框的劳动强度大，生产效率低，滤渣 洗涤慢，不均匀，经常拆卸和在压力下操作， 滤布磨损严重
多孔固体介质—最小截留1～3µm颗粒 堆积介质—固体含量很少的悬浮液
高分子多孔膜
微滤膜：0.1～1μm 超滤膜：0.01～0.1μm
二、过滤设备
（一）板框式压滤机
1. 构件和工作原理 板框式压滤机由a.过滤板、b.滤框、c.洗涤板 在支撑架上排列而构成，排列顺序a-b-c-b-a， 滤框两侧覆以滤布。
①注意各部连接零件有无松动，应随时予紧 固。 ②压紧轴或压紧螺杆应保持良好的润滑，防 止有异物。 ③压力表应定期校验。 ④拆下的板框，存放时应码放平整。 ⑤每班检查液压系统工作压力和油箱内油量 是否在规定范围内。 ⑥禁止将含杂质或含水分的油加入油箱。
4. 常见故障及处理方法
滤框、滤板磨损—更换 （1）局部泄漏 滤布没铺好或破损—调整或更换
转鼓壁上有孔并装有滤布
通过转鼓转动，产生径向离心力，形成径 向压差，使液体通过滤布而滤渣被截留下 来
三足式离心机的转鼓直径一般在lm左右， 转速小于2000r／min，过滤面积为0.6～ 2.7m2，可分离10µm到数毫米的颗粒。
2、离心澄清机
碟片
转鼓：悬在转鼓 轴的顶端 转鼓芯：在转鼓 内部，由50-80个 形状与尺寸相同 的碟片按一定间 距叠装而成
第三节 过滤、离心分离设备
一、过滤过程
定义：
用多孔物质作介质，从悬浮液中分离固体颗
粒的操作
压滤式
压力差 吸滤式
过滤方式
恒压过滤
恒速过滤
过滤过程示意图
过滤介质：能让液体通过、固体粒子截留的介质 滤饼：截留在过滤介质上的粒子 滤液：经过滤介质滤过的液体
织物介质—最小截留5～65µm颗粒
工业常用 过滤介质
碟片式离心机的 两种操作：
①液-固分离(即 底浓度悬浮液 的分离)，称澄 清操作
②液-液分离(或 液-液-固)分离 (即乳浊液的分 离)，称分离操 作
固体颗粒在离心力的 作用下向上层碟片的 下表面运动，而后沿 碟片下表面向转子周 围下滑，液体则沿转 子中心上升，从套管 中排出
每只碟片在离开轴线 一定距离的圆周上开 有几个对称分布的圆 孔，形成垂直的通道