化工原理上考研精品课程3.2过滤.ppt

1、操作周期与生产能力
非 洗洗 洗 板框板 板
滤框、滤板
洗 非
板 洗
板
滤框和滤板的左上角与右上 角均有孔。
1060块不等， 过滤面积约为280m2
板框压滤机
一个操作循环： 过滤 洗涤 卸渣、整理重装
V 2 2VVe KA2
非 洗洗 洗 板框板 板
悬洗 浮涤 液 入 口
洗涤滤液液流流出出 板框压滤机
u1
u
,
滤渣层空隙率
空隙体积/ 滤渣层体积
de
4 流通截面积 润湿周边长
4 空隙体积
颗粒表面积
s0
4
1
4 de [s0 (1 )]
dV
Ad
u u1 4
S0 1 2
32 K0 L
p1
3p1
S02 1 2 2K0L
p1
rL
令r
2K0a2 1 2
3
比阻，单位m 2
r r0ps， r0， s均为实验常数
s 压缩性指数
对不可压缩滤渣，s 0
（2）过滤常数K的测定
△τ/△q
由q2 2qqe K
2(q qe )dq Kd
Δ Δq
2 K
q
2 K
qe
d dq
2 K
q
2 K
qe
q
qe 过滤介质的性质决定 K 与操作条件(P,T ), 悬浮液性质有关
以Δ /Δ q为纵坐标，以q为横坐标作图，可得一直线， 斜率为2 / K, 截距为2qe / K
w
u 表观速度
当洗涤压力与最终过滤压力相同时， 推动力相同
dV Ad
w
p rw Lw
则：洗涤速度与最终过滤速度的关系
dV
Ad
p
rL
dV
Ad w
dV
Ad
洗涤阻力 ＝ L 过滤终了阻力 wLw
洗涤液
△p
其中
dV
Ad
KA
2V Ve
过滤方程的微分形式
u 表观速度
五、生产能力（板框压滤机）
cV AL，L cV / A 滤渣层阻力R rL rcV / A
dV A2Δ p
d rc(V Ve )
rw rc
3.4.3 恒压过滤
（1）恒压过滤方程式
dV A2Δ p
d rw(V Ve )
Δp 常数，对于一定的悬浮液，, r, r, w亦为常数
令：k Δ p
r w
得：dV kA2
3.4 过 滤
3.4.1 概述
1、过滤过程
利用重力或压差使悬浮液通过某种多孔性介质，使悬浮液中的固体颗粒被截 留、液体则穿过介质流出的操作称为过滤。
架桥现象
（2）过滤介质
〈a〉多孔性 要求 〈b〉耐腐蚀性，耐热性
〈c〉具有足够的机械强度
（3）助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉等
3.4.2 过滤的基本理论
(滤渣层空隙率） 空隙体积/ 滤渣层体积
S0------颗粒的比表面积
de
4 流通截面积
润湿周边
4 空隙体积
颗粒表面积
s0
4V
1 V
=
s0
4
1
层流时u1
de2p1
32l
—哈根-泊稷叶公式
l 通道的平均长度，l K0L L 滤饼的厚度
u1 —液体通过孔道的流速
p1 — 通过滤饼的压力降
工作原理：利用高速度旋转的转鼓所产生的离心力， 将悬浮液中的固体微粒沉降或过滤而除去。
四、滤饼洗涤
❖推动力、阻力不变 ❖洗涤速度为常数。
洗涤速度
dV
Ad
w
洗涤推动力 洗涤阻力
p
rw Lw
常数 VW
AW
洗涤液量
w
Vw dV
d
w
洗涤液
△p Lw
与滤饼厚度、 滤饼性质、 洗涤液粘度、 介质阻力有关
压缩性指数的测定：
K
2Δ p1s wr0
2k Δ p1s
log K (1 s) logΔ p log( 2k)
以logK与logΔp作图，直线的斜率为（1-s)
3.4.4 过滤设备
பைடு நூலகம்一、压滤机
板框过滤机
二、叶滤机
三、转筒过滤机
例3-2
已知：恒压过滤，K＝4×10－6 m2/s，qe=2.5×10-2 m3/m2； 滤液量6000m3/年，年 工作日310天，每天24hr，操作周期为2.5hr，过滤时间为1.5hr。
一、过滤速度： 指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积。
u dV
Ad
二、液体通过滤渣层的流动 过滤速率＝ dV
d
L
le
u
de
u
流体在固定床内流动的简化模型
简化模型：假定：(1)细管长度le与床层高度L成正比
le K0L
(2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，
流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。
dV Ad
w
p rw Lw
特点：属间歇式
dV
Ad
p
rL
横穿洗涤：Lw=2L， Aw=A/2
三、过滤基本方程
过滤速度＝过滤推动力 过滤阻力
过滤推动力＝压力差，过滤阻力＝（滤饼的阻力rL R,过滤介质的阻力r2L2 R2 )
u
dV
Ad
p1
rL
p2
r2 L2
Δ p1 Δ p2
(rL r2 L2 )
Δp R滤饼 R介质
令r2L2 rLe,则：
dV p
Ad r(L Le )
（1）若滤液浓度为：w 单干位固体体积质滤量液（ kg干渣 / m3滤液）
L wV / A
dV p
Ad r(L Le )
dV A2Δ p
d rw(V Ve )
滤渣层阻力 R rLrwV / A rwV / A
过滤介质的阻力Re rLe rwVe / A rwVe / A
（2）若滤液浓度为：c 截单 留位 的体 湿积 滤滤 饼液 体积(m3滤渣 / m3滤液）
d V Ve
V (V
0
Ve )dV
kA2
d
0
V2 2
VVe
kA2
令：K（过滤常数） 2k 2p
rw
则恒压过滤方程式为:
V 2 2VeV＝KA2
令：q
V A
,qe
Ve A
q2 2qqe K
可压缩滤渣及其比阻:
K
2k
2p wr0ps
2p1s wr0
比阻r( 单位：m.kg 1)随过滤压力变化的经验关系式：
求: （1）过滤面积A＝？ （2）若滤框为635mm× 635mm×25mm，滤框的个数？
解: （1）每一周期的滤液量
V 6000 2.5 2.0m3 310 24
由q2 2qqe K ,其中＝1.5 3600＝5400s
q K qe2 qe 4 106 5400 2.5 102 2 2.5 102
0.124m3 / m2 A V 2.0 16.1m2
q 0.124
（2）一块框的过滤面积
A1 2 0.635 0.635 0.806m2
框数n A ＝ 16.1 20 A1 0.806
第四节 离心分离
利用离心力分离非均相混合物。其设备除前述的 旋风（液）分离器外，还有离心机 。