过滤原理
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.
第三节 不可压缩滤饼过滤
一、过滤基本方程：
ddV t α
μ
cAV 2Δ
μR pA Δ p
令： a1 c b1 R
dt 则：d Va1
V A2Δ
pb1
1 AΔ
p（6-15）
.
二、恒压过滤
P不变的情况下，将式（6-15）积分
得到
t
a1
V2 2A2Δ
pb1
V AΔp
可写成如下形式：
t V
aV
b
.
以t/V对V作图（参见图6-3），则可得出一 条直线
第六章 过滤原理
本章主要内容
1、过滤的定义、基本原理、基本分类、过滤介质 2、可压缩滤饼与不可压缩滤饼过滤、过滤基本方程
及在恒压过滤、恒速过滤、及变压变速过滤过程 中的应用。 3、影响过滤的基本因素
.
第一节 概 述
1、过滤作业定义： 工业上，通过某种介质将固体与液体（或气体） 分离开来的作业，称为过滤作业。
表6-1 例题6.1过滤试验数据 V, m3 0.04 0.07 0.10 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54
2、基本原理： 在压强差作用下，悬浮液中的流体（气体或液体） 透过可渗性介质（过滤介质），固体颗粒被介质 所截留，从而实现流体和固体的分离 。
.
3、过滤具备两个条件： （1）具有实现分离过程所必需的设备（包括 过 滤介质）； （2）在过滤介质两侧要保持一定的压力差 （推动力）。
4、过滤过程的两个显著特点： （1）流体通过多孔介质的流动属于极慢流动， 即渗流运动。 （2）悬浮液在过滤过程中，过滤阻力是不断 增加的。
n 271k0gm 3
水,20C,0.00N1sm2
悬浮液： 浓度c=10kgm-3
压滤机：一块板框：430×430×30mm
.
当V=0.56m3时，板框充满滤饼。 选与3686s相应的值0.30m3作为恒压操作的起始 点，
从过滤试验中所得到的数据如表6-1所示，恒 压过滤的压力为150.000Nm-2，过滤起始阶段的压 力由人工控制。 试确定这一试验中的滤饼比阻α和过滤介质阻力R。
.
如果从实际恒压过滤阶段起始处的t s，V s
点开始对式（6-15）进行积分，可得到下列基本
方程来计算和R值。
Vt V tss 2A μ2Δc(pVVs)Aμ
R Δ
p
.
例题 6.1
根据中间试验结果，计算滤饼比阻和过滤介质阻
力R。
过滤试验是根据下列条件，在一台板框式压滤机
进行的： 固体颗粒： 液 体：
达西过滤基本方程为：
Q
μ
AΔp ( RRc
)
.
若 ： 滤饼的阻力与沉积的滤饼质量成正比
则：
Rc= α ω
ω—单位面积上所沉积的滤饼质量（kg·m-2）， α—滤饼比阻（m·kg-1） 将R c代入上式，则：
Q
Δp A αμω μR
.
● 单位面积上沉积滤饼的质量ω ： ω是时间的函数，在时间t内：
.Hale Waihona Puke Baidu
5、过滤分为两大类（工业上）：
表面过滤（ 滤饼过滤）——在介质的一侧形 成一层由被截留的固体颗粒所构成 的滤饼。
深层过滤——固体颗粒被阻留在过滤介质内， 不形成滤饼。
两种过滤情况见图（6-1）
.
两种不同的过滤方式 a—滤饼过滤；b—深层过滤 1—悬浮液；2—滤饼；3—过滤介质
.
6、过滤推动力类型及大小：
重力过滤 推
真空过滤
动 力
加压过滤 增
离心过滤 大
7、过滤介质：
过滤介质是指一些具有许多毛细孔的物体，它 具有截留固体颗粒而让液体通过的功能。
.
常用的过滤介质主要有三类：
a、织物介质——天然或人造纤维编织而成的滤 布。（棉麻布、尼龙布）
b、粒状介质——如细砂、砾石、玻璃渣、木炭 等均可作为过滤介质。
ωA=cV c—悬浮液中所含固体的浓度（kgm-3） V—滤液累积体积（m3）
● 滤饼比阻α： ＊比阻是待过滤物料的重要性质，影响它的主要因素
有孔隙率ε、颗粒比表面积s0、颗粒密度ρs 。
.
科泽尼—卡曼推出：
α
k0s02 s
1ε3ε
＊不可压缩滤饼的滤饼比阻α应为一个常数。 但由于滤饼在液流作用下变得密实，滤饼比 阻α将随时间而变化 。
.
第二节 流量速率与压力降的关系
一、清洁的过滤介质
滤饼过滤开始时，介质表面尚未形成滤饼，过 介质本身受到全部压力降（即推动力）。
达西（Darcy）过滤基本方程为：
Q
K
AΔp μL
.
—粘度
Q—滤液的流速
L—通过滤饼层厚度 A—滤饼层表面积
Δp—推动力
K—为与滤饼层渗透性有关的常数
令 R=L/K（R为过滤介质阻力）
c、 多空陶瓷介质——此类介质在低温下煅烧 而成，具有大量的微细孔道。
.
8、滤饼类型： 分不可压缩滤饼和可压缩滤饼
过滤过程中，流过滤饼的流体，通过表面的动量 传递，给固体颗粒一个曳（Ye）应力，此力通过点 接触的颗粒向前传递，沿流动方向逐渐积累。若 滤饼结构在此积累的曳应力的作用下，颗粒不相 互错动，滤饼的空隙度不产生变化，则称这种滤 饼为不可压缩滤饼，否则为可压缩滤饼。
.
＊实际过滤中，滤饼均为可压缩滤饼， α随压力 降Δp的变化而变化。
可用平均滤饼比阻av代替：
1 1 pc d(pc)
av pc 0
a
在一个限定的压力范围内 ：α=α0（Δpc）n α0—单位压力降下的滤饼比阻， n—压缩性指数（由实验获得的）
.
平均滤饼比阻α a v表示为：
αav( 1n )0(αΔc)pn
则
Q
AΔP μR
.
如果被过滤的液体是一种澄清液，压力降 不变时，使滤液流量不变，滤液累积体积 将随时间的延长作线性增加，如图
当含有固体颗 粒的悬浮过滤 时、过滤速率 逐渐下降
滤液累积体积与时间的关系
.
二、表面形成滤饼的过滤介质
当有滤饼存在时，滤液受到两个阻力 R——过滤介质的阻力 （假定是一个常数 ） Rc——滤饼的阻力 （随时间延长而增大 ）
.
压滤机工作原理
1-矿浆入料口；2-固定尾板；3-滤板；4-滤布；5-滤饼；
6-活动头板
.
10-5Δp,Nm-2①
0.4 0.5 0.7 0.8 1.1 1.3 1.3 1.3 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
t, s 447 851 1262 1516 1886 2167 2552 2909 3381 3686 4043 4398 4793 5190 5652 6117 6610 7100 7608 8136 8680 9256
第三节 不可压缩滤饼过滤
一、过滤基本方程：
ddV t α
μ
cAV 2Δ
μR pA Δ p
令： a1 c b1 R
dt 则：d Va1
V A2Δ
pb1
1 AΔ
p（6-15）
.
二、恒压过滤
P不变的情况下，将式（6-15）积分
得到
t
a1
V2 2A2Δ
pb1
V AΔp
可写成如下形式：
t V
aV
b
.
以t/V对V作图（参见图6-3），则可得出一 条直线
第六章 过滤原理
本章主要内容
1、过滤的定义、基本原理、基本分类、过滤介质 2、可压缩滤饼与不可压缩滤饼过滤、过滤基本方程
及在恒压过滤、恒速过滤、及变压变速过滤过程 中的应用。 3、影响过滤的基本因素
.
第一节 概 述
1、过滤作业定义： 工业上，通过某种介质将固体与液体（或气体） 分离开来的作业，称为过滤作业。
表6-1 例题6.1过滤试验数据 V, m3 0.04 0.07 0.10 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54
2、基本原理： 在压强差作用下，悬浮液中的流体（气体或液体） 透过可渗性介质（过滤介质），固体颗粒被介质 所截留，从而实现流体和固体的分离 。
.
3、过滤具备两个条件： （1）具有实现分离过程所必需的设备（包括 过 滤介质）； （2）在过滤介质两侧要保持一定的压力差 （推动力）。
4、过滤过程的两个显著特点： （1）流体通过多孔介质的流动属于极慢流动， 即渗流运动。 （2）悬浮液在过滤过程中，过滤阻力是不断 增加的。
n 271k0gm 3
水,20C,0.00N1sm2
悬浮液： 浓度c=10kgm-3
压滤机：一块板框：430×430×30mm
.
当V=0.56m3时，板框充满滤饼。 选与3686s相应的值0.30m3作为恒压操作的起始 点，
从过滤试验中所得到的数据如表6-1所示，恒 压过滤的压力为150.000Nm-2，过滤起始阶段的压 力由人工控制。 试确定这一试验中的滤饼比阻α和过滤介质阻力R。
.
如果从实际恒压过滤阶段起始处的t s，V s
点开始对式（6-15）进行积分，可得到下列基本
方程来计算和R值。
Vt V tss 2A μ2Δc(pVVs)Aμ
R Δ
p
.
例题 6.1
根据中间试验结果，计算滤饼比阻和过滤介质阻
力R。
过滤试验是根据下列条件，在一台板框式压滤机
进行的： 固体颗粒： 液 体：
达西过滤基本方程为：
Q
μ
AΔp ( RRc
)
.
若 ： 滤饼的阻力与沉积的滤饼质量成正比
则：
Rc= α ω
ω—单位面积上所沉积的滤饼质量（kg·m-2）， α—滤饼比阻（m·kg-1） 将R c代入上式，则：
Q
Δp A αμω μR
.
● 单位面积上沉积滤饼的质量ω ： ω是时间的函数，在时间t内：
.Hale Waihona Puke Baidu
5、过滤分为两大类（工业上）：
表面过滤（ 滤饼过滤）——在介质的一侧形 成一层由被截留的固体颗粒所构成 的滤饼。
深层过滤——固体颗粒被阻留在过滤介质内， 不形成滤饼。
两种过滤情况见图（6-1）
.
两种不同的过滤方式 a—滤饼过滤；b—深层过滤 1—悬浮液；2—滤饼；3—过滤介质
.
6、过滤推动力类型及大小：
重力过滤 推
真空过滤
动 力
加压过滤 增
离心过滤 大
7、过滤介质：
过滤介质是指一些具有许多毛细孔的物体，它 具有截留固体颗粒而让液体通过的功能。
.
常用的过滤介质主要有三类：
a、织物介质——天然或人造纤维编织而成的滤 布。（棉麻布、尼龙布）
b、粒状介质——如细砂、砾石、玻璃渣、木炭 等均可作为过滤介质。
ωA=cV c—悬浮液中所含固体的浓度（kgm-3） V—滤液累积体积（m3）
● 滤饼比阻α： ＊比阻是待过滤物料的重要性质，影响它的主要因素
有孔隙率ε、颗粒比表面积s0、颗粒密度ρs 。
.
科泽尼—卡曼推出：
α
k0s02 s
1ε3ε
＊不可压缩滤饼的滤饼比阻α应为一个常数。 但由于滤饼在液流作用下变得密实，滤饼比 阻α将随时间而变化 。
.
第二节 流量速率与压力降的关系
一、清洁的过滤介质
滤饼过滤开始时，介质表面尚未形成滤饼，过 介质本身受到全部压力降（即推动力）。
达西（Darcy）过滤基本方程为：
Q
K
AΔp μL
.
—粘度
Q—滤液的流速
L—通过滤饼层厚度 A—滤饼层表面积
Δp—推动力
K—为与滤饼层渗透性有关的常数
令 R=L/K（R为过滤介质阻力）
c、 多空陶瓷介质——此类介质在低温下煅烧 而成，具有大量的微细孔道。
.
8、滤饼类型： 分不可压缩滤饼和可压缩滤饼
过滤过程中，流过滤饼的流体，通过表面的动量 传递，给固体颗粒一个曳（Ye）应力，此力通过点 接触的颗粒向前传递，沿流动方向逐渐积累。若 滤饼结构在此积累的曳应力的作用下，颗粒不相 互错动，滤饼的空隙度不产生变化，则称这种滤 饼为不可压缩滤饼，否则为可压缩滤饼。
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＊实际过滤中，滤饼均为可压缩滤饼， α随压力 降Δp的变化而变化。
可用平均滤饼比阻av代替：
1 1 pc d(pc)
av pc 0
a
在一个限定的压力范围内 ：α=α0（Δpc）n α0—单位压力降下的滤饼比阻， n—压缩性指数（由实验获得的）
.
平均滤饼比阻α a v表示为：
αav( 1n )0(αΔc)pn
则
Q
AΔP μR
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如果被过滤的液体是一种澄清液，压力降 不变时，使滤液流量不变，滤液累积体积 将随时间的延长作线性增加，如图
当含有固体颗 粒的悬浮过滤 时、过滤速率 逐渐下降
滤液累积体积与时间的关系
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二、表面形成滤饼的过滤介质
当有滤饼存在时，滤液受到两个阻力 R——过滤介质的阻力 （假定是一个常数 ） Rc——滤饼的阻力 （随时间延长而增大 ）
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压滤机工作原理
1-矿浆入料口；2-固定尾板；3-滤板；4-滤布；5-滤饼；
6-活动头板
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10-5Δp,Nm-2①
0.4 0.5 0.7 0.8 1.1 1.3 1.3 1.3 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
t, s 447 851 1262 1516 1886 2167 2552 2909 3381 3686 4043 4398 4793 5190 5652 6117 6610 7100 7608 8136 8680 9256