因次分析法与数学模型法的比较

板框式压滤机
主要结构及操作
板框式压滤机由 许多块滤板和滤框wenku.baidu.com 替排列组合而成的。 滤板和滤框共同支承 在两侧的架上并可在 架上滑动，用一端的 压紧装置将它们压紧。 滤板和滤框多做 成正方形, 成正方形, 板框压滤 机的操作是间歇的。
1钮
2钮
3钮
料液通道 洗涤液通道
非洗涤板
板和框的角端均开有圆孔，装合、压紧后即构成了滤浆、 滤液和洗涤液的通道。 滤框（中图）的左上角和右上角均有 孔，右上角的孔还有小通道与框内的空间相通，滤液可由此进 入，框的两侧复以四角开孔的滤布，空框与滤布围成了容纳滤 浆及滤饼的空间。滤板除上方两角均有孔外，下方的一角尚有 小旋塞，与板面的两侧相通。滤板又分为两种，左图为非洗板 （过滤板），右图为洗涤板，洗涤板的特点是左上角的孔还有 小通道与板面的两侧相通，洗水可以由此进入。为了便于区别， 在板与框的边上作不同的记号，过滤板为一钮，框为二钮，洗 涤板为三钮。装合时按钮数1 涤板为三钮。装合时按钮数1-2-3-2-1-2-3…的顺序排列板和 框。可以通过手动、电动或液压传动压紧装置。
回转真空过滤机
主要结构及操作
回转真空过滤机是 应用最广的一种连续操 作的过滤设备。 依靠真空系统造成的 转筒内外压差进行过滤。 它的主体是能转动的圆 筒，其表面有一层金属 网，网上覆盖滤布。筒 圆筒旋转时，其壁面的每一段，可以 的下部浸在滤浆中，转 依次与处于真空下的滤液罐或鼓风机 筒沿圆周分隔成若干个 （正压下）相通。每旋转一周，转筒 互不相通的扇形格，每 表面的每一部分，都依次经历过滤、 格都有单独的孔道与分 洗涤、吸干、吹松、卸渣等到阶段。 配头的转动盘上相渔的 因此，每旋转一周，对任何一部分表 孔相连。 面来说，都有经历了一个操作循环。
框
洗涤板
板 悬浮液 入口
框
2 3 4 悬液 浮 入 口 5 洗 水 入 口 1 2 4 1 3
6 6 8 滤 流 液出 洗流 水出 7 关
（） 滤 段 A 过阶 1-板 2-框 3-滤 ； 浮 入 ； ； 布 4-悬 液 口 5-滤 ； 液 出 饼 6-滤 流
（ )洗 阶 B 涤段 1-非 涤 ； 涤 ； ； 布 洗 板 2-洗 板 3-框 4-滤 ； 5-洗 入 ； 饼 7-阀 ； 水 出 水 口 6-滤 ； 门 8-洗 流
设∆℘1和∆℘2分别是滤饼和 过滤介质两侧压降 dq ∆℘1 dq ∆℘2 = = dτ rφµq dτ rφµqe dq ∆℘1 + ∆℘2 ∆℘ = = ∴ dτ rφµ (q + qe ) rφµ (q + qe )
2∆℘ 令K = Ve=Aqe:为形成与过滤介质阻力相等 rφµ 发滤饼层所得的滤液量，m 发滤饼层所得的滤液量，m3 dq K K、q :过滤常数过滤常数K 可得： = e 过滤常数过滤常数K dτ 2(q + qe ) K单位是m2/s ,在恒压下为一常数。 单位是m ,在恒压下为一常数。 dV KA2 = ′a 2 (1 − ε ) K dτ 2(V + Ve ) s ...... 过滤速率基本方程
φ=
ω / ρP
ρP ρ ρ P、ρ分别为固体颗粒和滤液密度。
ω
(1 − ω ) +
V悬 = V + LA V悬φ = LA(1 − ε )
φ φ ⇒ 滤饼厚度L = q≈ q 1− ε −φ 1− ε
LA φ 每单位体积滤液所形成的滤饼体积ν = = V 1− ε −φ V悬 : 为获得滤液量V并形成厚度为L的滤饼所消耗的悬浮液总量。
二、过滤设备
分类：压滤和吸滤：叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机 ：压滤和吸滤：叶滤机、板框压滤机、回转真空过滤机 离心过滤：离心机（下一章讲） 叶滤机 a.主要结构及操作 主要构件是矩形或圆形的滤叶。 滤叶由金属丝网组成的框架上覆 以滤布构成。将若干个平行排列 的滤叶组装成一体，安装在密闭 的机壳内，即构成叶滤机。滤叶 可垂直放置，也可水平放置。滤 饼厚度一般5~35mm。 叶滤机也是间歇操作设备。 叶滤机设备紧凑，密闭操作， 劳动条件较好，每次循环滤布不 需装卸，劳动力较省。缺点是结 构相对较复杂，造价较高。 如果滤饼需要洗涤，则在过滤完 毕后通入洗水，洗水路径和滤液 路径相同，这种洗涤方式叫置换 洗涤法。洗涤过后，打开机壳， 拔出滤叶除去滤饼。
r=
ε
3
= r0 ∆℘
常数r反应了滤饼的特性，成为滤饼的比阻。 比阻r数值的大小反映了过滤操作的难易程度。 S、r0:实验常数 S:压缩性指数
不可压缩滤饼s=0，可压缩滤饼s=0.2～0.8 硅藻土 s=0.01 碳酸钙 s=0.19 氢氧化铝s=0.9
洗涤结束，将板框打开，卸出滤饼，清洗滤布，重新装合，进 洗涤结束，将板框打开，卸出滤饼，清洗滤布，重新装合， 入下一个操作循环。 入下一个操作循环。 BMS20/635B…板框过滤机； 明流（ 暗流）;S… BMS20/635-25 B…板框过滤机；M…明流（A暗流）;S…手 动压紧（ 液压）20…过滤面积20m 635…框内每边长635mm; 动压紧（Y液压）20…过滤面积20m2; 635…框内每边长635mm; 框厚25mm 若为26个框,过滤面积A=0.635 26个框 25 …框厚25mm 若为26个框,过滤面积A=0.6352*2*26m2, 滤 饼体积（全充满） 饼体积（全充满）Vc=0.6352*0.025*26 m3
1− ε dq ∆℘ 推动力 ⇒ = = dτ rφµq 阻力 ∆℘: 滤饼层两侧压差，Pa q : 单位面积所得到的滤液量 L≈
φ
q
令r =
K ′a 2 (1 − ε )
ε
3
µ : 滤液的粘度，Pa.s
滤液通过过滤介质的阻力 可视为通过单位过滤面积 获得某当量滤液量qe所形 成的虚拟滤饼层的阻力。
4.5 过滤过程的计算
一、过滤过程的物料衡算
对给定的滤浆，所获得的滤液必形成一定的滤饼，它们 之间的对应关系可由物料衡算求得。
悬浮液固含量两种表示方法： 悬浮液固含量两种表示方法： 质量分数ω（ 固体 悬浮液） 固体/kg悬浮液 质量分数 （kg固体 悬浮液） 体积分数φ(m3固体 3悬浮液 固体/m 悬浮液) 体积分数
吹干区 洗涤区 卸渣区 过滤区
回转真空过滤机上的转筒
回转过滤机的突出优点是操作连续、自动。适合于处理各 回转过滤机的突出优点是操作连续、自动。适合于处理各 种不同的悬浮液；管理简单。 种不同的悬浮液；管理简单。 缺点是转筒体积庞大而过滤面积不大。过滤面积小，投资 费用高；滤饼洗涤不充分；难以得到未经稀释的滤液。此外， 转筒过滤机的滤饼难以充分洗涤。所以，对于处理固体物含量 大的悬浮液的过滤比较合适。
厢式压滤机
主要结构及操作
厢式过滤机外表 与板框过滤机相似， 仅由滤板组成。每块 滤板凹进的两个面与 另外的滤板压紧后组 成过滤室。料浆由中 心孔加入，滤液从下 脚排出。带有中心孔 的滤布覆盖在滤板上。
回转真空过滤机
主要结构及操作
回转真空过滤机是 应用最广的一种连续操 作的过滤设备。 依靠真空系统造成的 转筒内外压差进行过滤。 它的主体是能转动的圆 筒，其表面有一层金属 网，网上覆盖滤布。筒 圆筒旋转时，其壁面的每一段，可以 的下部浸在滤浆中，转 依次与处于真空下的滤液罐或鼓风机 筒沿圆周分隔成若干个 （正压下）相通。每旋转一周，转筒 互不相通的扇形格，每 表面的每一部分，都依次经历过滤、 格都有单独的孔道与分 洗涤、吸干、吹松、卸渣等到阶段。 配头的转动盘上相渔的 因此，每旋转一周，对任何一部分表 孔相连。 面来说，都有经历了一个操作循环。
2
τ W = 6.4 min
因次分析和数学模型法的比较
方法 关键 对过程认 识程度 实验目的
不甚了解, 因次 能否如数列出影响过 不甚了解, 寻找各无因 分析 程的主要因素 过程如同” 过程如同” 次数群间的 黑箱” 黑箱” 函数关系 数学 对复杂过程的合理简 深刻理解 模型 化:精髓 过程的特 (1)紧紧抓住过程特征 殊性 (1)紧紧抓住过程特征 (2)研究目的的特殊性 (2)研究目的的特殊性 检验模型的 合理性并测 定模型参数
作业(188) 作业(188)
1.d eV 3 2 3 = d ph 2
−4
ψ=
(18d p h)
1 3
2h + d p
∆℘ = 222.7 N
m2
3.V = 2.424m 3 m2 4.K = 5.26 ×10 s m3 qe = 0.05 m2
n = 2台 5. A = 15.3m 2 7. ∆V2 = 1.5 L 8. ∆V = 13L 9.q = 58.4 L m
板框过滤机的操作是间歇的，每个操作循环由装合、过滤、 洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。 过滤时，悬浮液在一定的压力下经滤浆通道由滤框角端的 暗孔进入框内，滤液分别穿过两侧滤布，再经邻板板面流 至滤液出口排出，固体则留在框内，当滤饼充满滤框后， 停止过滤。 若滤饼需要洗涤，将洗水压入洗水通道，经洗涤板角端的 暗孔进入板面与滤布之间，洗水在一定压力下穿过一层滤 布及整个厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由过 滤板下部的滤液出口排出。这种操作方式叫横穿洗涤法， 滤板下部的滤液出口排出。这种操作方式叫横穿洗涤法， 作用：提高洗涤效果。[ 作用：提高洗涤效果。[滤液流过滤饼面积为洗涤液的两 倍，而流经路径前者为后者的1/2] 倍，而流经路径前者为后者的1/2]
ε : 空隙率，A : 过滤面积
Pg176例 Pg176例4-3
二、过滤基本方程式
过滤速率：单位时间通过单位面积的滤液体积，可表示 为 ，单位为m/s。过滤过程中，滤液通过滤布 和滤饼的流速较低，其流动一般处于层流状态，处于康 采尼公式适用的低雷诺数范围。 dV dq ε3 1 ∆℘ u= = = × × 2 2 Adτ dτ (1 − ε ) a K ′µ L