化工原理第三章第三節(jié)講

1、2021-4-29 第三章第三章 非均相物系分離非均相物系分離 一、過濾操作的基本概念一、過濾操作的基本概念 二、過濾基本方程式二、過濾基本方程式 三、恒壓過濾三、恒壓過濾 四、過濾常數(shù)的測(cè)定四、過濾常數(shù)的測(cè)定 五、過濾設(shè)備五、過濾設(shè)備 六、濾餅的洗滌六、濾餅的洗滌 七、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力七、過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié) 過濾過濾過濾過濾過濾過濾 2021-4-29 一、過濾操作的基本概念一、過濾操作的基本概念 1、過濾的概念、過濾的概念 過濾過濾 利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過利用能讓液體通過而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過 濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離

2、的單元操作。濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離的單元操作。 過濾操作中所處理的懸浮液過濾操作中所處理的懸浮液 濾漿濾漿 通過多孔介質(zhì)的液體通過多孔介質(zhì)的液體 濾液濾液 被截留住的固體物質(zhì)被截留住的固體物質(zhì) 濾渣（濾餅）濾渣（濾餅） 實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有重力、壓力、離心力，實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有重力、壓力、離心力， 化工中應(yīng)用最多的是化工中應(yīng)用最多的是壓力過濾壓力過濾。 2021-4-29 2、過濾方式、過濾方式 過濾過濾 深層過濾深層過濾 濾餅過濾濾餅過濾 固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾 介質(zhì)床層內(nèi)部介質(zhì)床層內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于，懸浮液中的顆粒直徑小于

3、 床層直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔床層直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔 邊穿過時(shí)，便粘附在過濾介質(zhì)上。邊穿過時(shí)，便粘附在過濾介質(zhì)上。 適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微 （固相體積分率在（固相體積分率在0.1%以下）的場(chǎng)合以下）的場(chǎng)合 固體顆粒成餅層狀沉積于固體顆粒成餅層狀沉積于過濾介質(zhì)表面過濾介質(zhì)表面， 形成濾餅形成濾餅 適用于處理固相含量稍高（固相體積適用于處理固相含量稍高（固相體積 分率在分率在1%以上）的懸浮液。以上）的懸浮液。 2021-4-29 3、過濾介質(zhì)、過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應(yīng)具有下列條件：，應(yīng)具有下列條件：

4、 a) 多孔性多孔性，孔道適當(dāng)?shù)男?，?duì)流體的阻力小，又能截住，孔道適當(dāng)?shù)男?，?duì)流體的阻力小，又能截住 要分離的顆粒。要分離的顆粒。 b) 物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，耐化學(xué)腐蝕。耐熱，耐化學(xué)腐蝕。 c)足夠的機(jī)械強(qiáng)度足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng) d) 價(jià)格便宜價(jià)格便宜 工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有工業(yè)常用的過濾介質(zhì)主要有 a) 織物介質(zhì)：織物介質(zhì)：又稱又稱濾布濾布，包括有棉、毛、絲等天然纖維，包括有棉、毛、絲等天然纖維， 玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng) 能截留的粒徑的范圍較寬，從能截留的粒徑的范圍較寬，從

5、幾十幾十m到到1m。 2021-4-29 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價(jià)格比較織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價(jià)格比較 便宜，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)。便宜，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)。 b)多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì)：如素?zé)沾?，燒結(jié)金屬塑料細(xì)粉粘成：如素?zé)沾桑瑹Y(jié)金屬塑料細(xì)粉粘成 的多孔塑料，棉花餅等的多孔塑料，棉花餅等 這類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，阻力大，這類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，阻力大，能截留能截留13m的顆粒的顆粒。 c) 堆積介質(zhì)：堆積介質(zhì)：由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉粉等）或由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉粉等）或 非編織的纖維（玻璃棉等）堆積而成，層較厚。非

6、編織的纖維（玻璃棉等）堆積而成，層較厚。 d) 多孔膜多孔膜：由高分子材料制成，膜很?。◣资河筛叻肿硬牧现瞥桑ず鼙。◣资甿到到 200m），），孔很小，可以分離小到孔很小，可以分離小到0.05m的顆粒的顆粒,應(yīng)用多應(yīng)用多 孔膜的過濾有超濾和微濾。孔膜的過濾有超濾和微濾。 2021-4-29 4、助濾劑、助濾劑 濾濾 餅餅 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅: 顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅 并不因所受的壓力差而變形并不因所受的壓力差而變形 可壓縮濾餅可壓縮濾餅: 顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的 作用下變形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小，作用下

7、變形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小， 阻力增大。阻力增大。 加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力 加 入 方加 入 方 法法 預(yù)預(yù) 涂涂 將助濾劑混在濾漿中一起過濾將助濾劑混在濾漿中一起過濾 用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它 進(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑進(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑 組成的濾餅。組成的濾餅。 2021-4-29 二、過濾基本方程式二、過濾基本方程式 1、濾液通過餅層的流動(dòng)、濾液通過餅層的流動(dòng) 空隙率空隙率:單位體積床層中的空隙體積，用表示。 =空隙體積 / 床層體積 m3/m3 顆粒比表面

8、積：顆粒比表面積：?jiǎn)挝惑w積顆粒所具有的表面積，用a表示。 a=顆粒表面積 / 顆粒體積 de=4水力半徑=4管道截面積 / 潤(rùn)濕周邊 顆粒床層的當(dāng)量直徑可寫為： 2021-4-29 de流通截面積流道長(zhǎng)度流通截面積流道長(zhǎng)度潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度流道長(zhǎng)度潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度流道長(zhǎng)度 de流道容積流道容積流道表面積流道表面積 取面積為取面積為1m2厚度為厚度為1m 的濾餅考慮：的濾餅考慮： 床層體積床層體積111m3 流道容積流道容積1m3 流道表面積顆粒體積顆粒比表面（流道表面積顆粒體積顆粒比表面（1）a m2 所以床層的當(dāng)量直徑為所以床層的當(dāng)量直徑為 ： 濾液通過餅層的流動(dòng)常屬于層流流型濾液通過餅層的流動(dòng)常屬于

9、層流流型 ， l pd u 32 2 )1 (a de (1) 2021-4-29 濾液通過餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為：濾液通過餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為： 2 1 L pd u ce （2） 在與過濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的在與過濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速濾液流速 u1與按整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液與按整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液平均流速平均流速u之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為 ： / 1 uu （3） 將（將（1）、（）、（3）代入（）代入（2）并寫成等式）并寫成等式 )( )1 ( 1 22 3 L p aK u c 2021-4-29 比例常數(shù)比例常數(shù)K與濾餅的空隙率、

10、粒子形狀、排列及粒度范與濾餅的空隙率、粒子形狀、排列及粒度范 圍等因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層的層流流動(dòng)，圍等因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層的層流流動(dòng)，K值可取為值可取為5。 )( )1 (5 22 3 L P a u c 過濾速度表達(dá)式過濾速度表達(dá)式 2、過濾速、過濾速 率率 過濾速率過濾速率 過濾速度過濾速度 單位時(shí)間通過單位過單位時(shí)間通過單位過 濾面積的濾液體積濾面積的濾液體積 單位時(shí)間獲得的濾液體單位時(shí)間獲得的濾液體 積稱為過濾速率積稱為過濾速率 定義定義 )( )1 (5 22 3 L P aAd dV u c )( )1 (5 22 3 L PA ad dV c 表達(dá)式表達(dá)式 2021-4-29

11、 3、濾餅的阻力、濾餅的阻力 令令 3 22 )1 (5 a r 濾餅的比阻濾餅的比阻，1/m2 rL P Ad dV c (4) 令令 rLR 濾餅阻力濾餅阻力 rL P Ad dV c （5） 速率推動(dòng)力速率推動(dòng)力阻力阻力 2021-4-29 由由RrL可知，比阻可知，比阻r是單位厚度濾餅的阻力，是單位厚度濾餅的阻力， 數(shù)值上等于粘度為數(shù)值上等于粘度為1Pa.s的濾液以的濾液以1m/s的平均流速通過的平均流速通過 厚度為厚度為1m的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降 。 反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對(duì)濾液流動(dòng)的影響反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對(duì)濾液流動(dòng)的影響 床層空

12、隙率床層空隙率愈小及顆粒比表面積愈小及顆粒比表面積愈大，則床層愈致密，愈大，則床層愈致密， 對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。 4、過濾介質(zhì)的阻力、過濾介質(zhì)的阻力 過濾介質(zhì)的阻力也與其厚度及本身的致密程度有關(guān)，通過濾介質(zhì)的阻力也與其厚度及本身的致密程度有關(guān)，通 常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)。常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)。 2021-4-29 濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式 ： m m R P Ad dV 式中：式中：P=PC+Pm，代表濾餅與過濾介質(zhì)兩側(cè)的總壓代表濾餅與過濾介質(zhì)兩側(cè)的總壓 強(qiáng)降，稱為過濾強(qiáng)降，稱為過濾壓強(qiáng)差壓強(qiáng)差。也稱為過濾設(shè)備的

13、。也稱為過濾設(shè)備的表壓強(qiáng)表壓強(qiáng) 。 可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與過濾介質(zhì)的可用濾液通過串聯(lián)的濾餅與過濾介質(zhì)的總壓強(qiáng)降來表示總壓強(qiáng)降來表示 過濾推動(dòng)力，過濾推動(dòng)力，用用兩層的阻力之和來表示總阻力兩層的阻力之和來表示總阻力。 )()( mm mc RR p RR pp Ad dV (6) 2021-4-29 設(shè)想以一層厚度為設(shè)想以一層厚度為L(zhǎng)e的濾餅來代替過濾介質(zhì)，的濾餅來代替過濾介質(zhì)， me RrL 故（故（6）式可寫為）式可寫為 ）（7 )()( ee LLr P rLrL P Ad dV 式中：式中： Le過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度，或稱為虛擬濾餅厚度，過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度，或稱為虛擬濾餅厚度，

14、m 在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時(shí)，在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時(shí)， Le為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，Le值不同。值不同。 2021-4-29 5、過濾基本方程式、過濾基本方程式 濾餅厚度濾餅厚度L與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積V之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： cVLA AcVL c濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無因次，濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無因次，m3/m3 。 同理同理 ： A cV Le e Ve過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3

15、在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定的懸浮液時(shí)，在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定的懸浮液時(shí)， Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，為定值，但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中，Ve值不同。值不同。 2021-4-29 （7）式就可以寫成）式就可以寫成 )( A VV rc P Ad dV e )( 2 e VVrc PA d dV 過濾速率的一般關(guān)系式過濾速率的一般關(guān)系式 可壓縮濾餅的情況比較復(fù)雜，它的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)，可壓縮濾餅的情況比較復(fù)雜，它的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)， s Prr)( s濾餅的壓縮性指數(shù)濾餅的壓縮性指數(shù)，無因次。，無因次。s=01,對(duì)于不可壓對(duì)于不可壓 縮濾餅

16、，縮濾餅，s=0。 2021-4-29 對(duì)于可壓縮濾餅，過濾速率對(duì)于可壓縮濾餅，過濾速率 )( 12 e s VVcr PA d dV 過濾基本方程式過濾基本方程式 適用于可壓縮濾餅及不可壓縮濾餅。適用于可壓縮濾餅及不可壓縮濾餅。 對(duì)于不可壓縮濾餅，對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。 2021-4-29 三、恒壓過濾三、恒壓過濾 恒壓過濾：恒壓過濾：在恒定壓強(qiáng)差下進(jìn)行的過濾操作。 恒壓過濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力 P恒定，過濾速率逐漸變小。 對(duì)于一定的懸浮液，,r及c均可視為常數(shù)。 cr k 1 令令 k表征過濾物料特性的常數(shù)，（表征過濾物料特性的常數(shù)，（m4/N.s）。）。 )(

17、12 e s VVcr PA d dV 則過濾速率則過濾速率變?yōu)椋鹤優(yōu)椋?e s VV PkA d dV 12 2021-4-29 積分得積分得 ： dPkAVV s e 12 )( 假定獲得體積為假定獲得體積為Ve濾液所需的虛擬過濾時(shí)間為濾液所需的虛擬過濾時(shí)間為e,則積分的則積分的 邊界條件邊界條件為：為： 過濾時(shí)間過濾時(shí)間 濾液體積濾液體積 0 e 0Ve e+e VeV+Ve )()()( 0 12 0 ee e s e V e dPkAVVdVV )()()( 12 e e e e e sVV V ee dPkAVVdVV 2021-4-29 積分兩式，并令積分兩式，并令 K=2kP1

18、-s 22 KAVe 22 2KAVVV e 兩式相加，得：兩式相加，得： )()( 22 ee KAVV 恒壓過濾方程式恒壓過濾方程式 表明：表明：恒壓過濾時(shí)，濾液體積與過濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線方程恒壓過濾時(shí)，濾液體積與過濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線方程 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，Ve=0，e=0，過濾方程式則變?yōu)檫^濾方程式則變?yōu)?22 KAV A V q A V q e e 及 令令 2021-4-29 ee Kq 2 Kqqq e 2 2 ）（）（ ee Kqq 2 恒壓過濾方程恒壓過濾方程 K 過濾常數(shù)過濾常數(shù) 由物料特性及過濾壓強(qiáng)差所決定由物料特性及過濾壓強(qiáng)差所決定 ，m2/

19、s e和和qe 介質(zhì)常數(shù)介質(zhì)常數(shù) 反映過濾介質(zhì)阻力大小 反映過濾介質(zhì)阻力大小 ，s及及m3/m2 當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)， Kq 2 例例 2021-4-29 例：例：過濾一種固體顆體積分?jǐn)?shù)為過濾一種固體顆體積分?jǐn)?shù)為0.1的懸浮液的懸浮液,濾餅含水的體濾餅含水的體 積分?jǐn)?shù)為積分?jǐn)?shù)為0.5,顆粒不可壓縮顆粒不可壓縮,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定濾餅比阻為經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定濾餅比阻為 1.31011m-2,水的粘度為水的粘度為1.010-3Pa.s。在壓強(qiáng)差恒為在壓強(qiáng)差恒為 9.8104Pa的條件下過濾的條件下過濾,假設(shè)濾布阻力可以忽略假設(shè)濾布阻力可以忽略,試求：試求： 1）每）每m2過濾面積上獲得過濾

20、面積上獲得1.5m3濾液所需的過濾時(shí)間。濾液所需的過濾時(shí)間。 2）如將此過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍）如將此過濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍,可再得濾液多少？可再得濾液多少？ 解：解：1）過濾時(shí)間）過濾時(shí)間 33 /25. 0 5 . 0/1 . 011 5 . 0/1 . 01 mmc 2021-4-29 sm cr P K s /106 25. 0103 . 1100 . 1 1081. 922 23 113 4 0 1 濾布阻力可忽略濾布阻力可忽略 Kq 2 s K q 3 22 106 5 . 1 s375 2)求過濾時(shí)間加倍時(shí)的濾液量求過濾時(shí)間加倍時(shí)的濾液量 s75037522 Kq 33 12. 275010

21、6m 5 . 112. 2qq 23 /62. 0mm 2021-4-29 四、過濾常數(shù)的測(cè)定四、過濾常數(shù)的測(cè)定 1、恒壓下、恒壓下K、qe、e的測(cè)定的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理： 由恒壓過濾方程由恒壓過濾方程 )()2 ee Kqq（微分微分 Kddqqq e )(2 e q K q Kq 22 對(duì)于一定恒壓下過濾的懸浮液，測(cè)出延續(xù)的時(shí)間及濾液對(duì)于一定恒壓下過濾的懸浮液，測(cè)出延續(xù)的時(shí)間及濾液 的累計(jì)量的累計(jì)量q（按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的 與與q的對(duì)應(yīng)值的對(duì)應(yīng)值 2021-4-29 q q q 000 0 1 1 q 1 1 q 11 q 2

22、2 q 12 12 qq 1212 qq 然后在直角坐標(biāo)紙上以然后在直角坐標(biāo)紙上以/q為縱坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)進(jìn)行為橫坐標(biāo)進(jìn)行 標(biāo)繪，可得到一斜率為標(biāo)繪，可得到一斜率為2/K，截距為截距為2qe/K的直線的直線。 ee Kq 2 求得求得 e 2021-4-29 2021-4-29 2、壓縮性指數(shù)、壓縮性指數(shù)s的測(cè)定的測(cè)定 由由 s pkK 1 2 兩端取對(duì)數(shù)，得兩端取對(duì)數(shù)，得 )2lg()lg()1 (lgkpsK cr k 1 常數(shù)常數(shù) lgK與與lg(p)的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是直線的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是直線,直直 線的斜率為線的斜率為1-s，截距為截距為lg(2

23、k)。由此可得到濾餅的壓縮性由此可得到濾餅的壓縮性 指數(shù)指數(shù)s及物料特性常數(shù)及物料特性常數(shù)k。 2021-4-29 五、過濾設(shè)備五、過濾設(shè)備 1、板框壓濾機(jī)、板框壓濾機(jī) 1）板框壓濾機(jī)的構(gòu)造）板框壓濾機(jī)的構(gòu)造 由許多塊帶凹凸紋路的濾板與濾框交替排列組裝于機(jī)而 構(gòu)成。 濾板和濾框多做成正方形 ，角上均開有小孔，組合后即 構(gòu)成供濾漿和洗滌水流通的孔道。 濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿及濾餅的空間。 2021-4-29 濾板的作用濾板的作用：支持濾布和提供濾液流出的通道。：支持濾布和提供濾液流出的通道。 濾板濾板 洗滌板：洗滌板： 非洗板：非洗板： 濾框：二鈕濾框：二鈕 濾板與濾框裝合時(shí)，按鈕數(shù)以

24、濾板與濾框裝合時(shí)，按鈕數(shù)以1-2-3-3-1-2的順序排列。的順序排列。 三鈕板三鈕板 一鈕板一鈕板 2021-4-29 2021-4-29 2021-4-29 2）板框壓濾機(jī)的操作）板框壓濾機(jī)的操作 板框壓濾機(jī)為板框壓濾機(jī)為間歇操作間歇操作，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過濾、，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過濾、 洗滌、卸餅、清理洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。個(gè)階段組成。 懸浮液懸浮液在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行 進(jìn)入各個(gè)濾框，進(jìn)入各個(gè)濾框， 濾液濾液分別穿過濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾分別穿過濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾 液出口排出。液

25、出口排出。 顆粒顆粒被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后， 停止過濾。停止過濾。 2021-4-29 三三 鈕鈕 洗洗 滌滌 板板 2021-4-29 洗滌時(shí)洗滌時(shí)，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉 ，洗滌水經(jīng)洗水，洗滌水經(jīng)洗水 通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。 洗滌水洗滌水在壓差的推動(dòng)力下先穿過一層濾布及整個(gè)框厚的在壓差的推動(dòng)力下先穿過一層濾布及整個(gè)框厚的 濾餅，然后再穿過一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝濾餅，然后再穿過一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面

26、溝 道至濾液出口排出。道至濾液出口排出。 稱為稱為橫穿洗滌法橫穿洗滌法，它的特點(diǎn)是，它的特點(diǎn)是洗滌水穿過的途徑正好是過洗滌水穿過的途徑正好是過 濾終了時(shí)濾液穿過途徑的二倍。濾終了時(shí)濾液穿過途徑的二倍。 板框壓濾機(jī)的板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)備緊湊，過結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)備緊湊，過 濾面積大而占地小，操作壓強(qiáng)高，濾餅含水少，對(duì)各種物料濾面積大而占地小，操作壓強(qiáng)高，濾餅含水少，對(duì)各種物料 的適應(yīng)能力強(qiáng)。的適應(yīng)能力強(qiáng)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)是間歇手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。是間歇手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。 2021-4-29 2021-4-29 2、加壓葉濾機(jī)、加壓葉濾機(jī) 葉

27、濾機(jī)葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長(zhǎng)方形濾葉裝合而成。濾葉是由許多不同寬度的長(zhǎng)方形濾葉裝合而成。濾葉 由金屬絲網(wǎng)制造，內(nèi)部具有空間，外罩濾布。由金屬絲網(wǎng)制造，內(nèi)部具有空間，外罩濾布。 葉濾機(jī)也為葉濾機(jī)也為間歇操作，間歇操作，過濾時(shí)濾葉安裝在能承受內(nèi)壓的過濾時(shí)濾葉安裝在能承受內(nèi)壓的 密閉機(jī)殼內(nèi)。濾漿用泵送到機(jī)殼內(nèi)，穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成密閉機(jī)殼內(nèi)。濾漿用泵送到機(jī)殼內(nèi)，穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成 的中空部分，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾的中空部分，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾 布上，形成濾餅，當(dāng)濾餅積到一定厚度，停止過濾。布上，形成濾餅，當(dāng)濾餅積到一定厚度，停止過濾。 洗滌時(shí)，洗水的路徑

28、與濾液相同，這種洗滌方法稱為洗滌時(shí)，洗水的路徑與濾液相同，這種洗滌方法稱為置置 換洗滌法。換洗滌法。 葉濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好，葉濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好， 每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動(dòng)力較省。每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動(dòng)力較省。 2021-4-29 2021-4-29 3、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 1）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種連續(xù)操作的過濾連續(xù)操作的過濾 設(shè)備設(shè)備。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，圓筒表面有一。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，圓筒表面有一

29、 層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的下部進(jìn)入濾漿中，圓筒沿徑層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的下部進(jìn)入濾漿中，圓筒沿徑 向分割成若干扇形格，每個(gè)都有單獨(dú)的孔道通至分配頭上。向分割成若干扇形格，每個(gè)都有單獨(dú)的孔道通至分配頭上。 圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與真空?qǐng)A筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與真空 管及壓縮空氣管相通，因而在回轉(zhuǎn)一周的過程中每個(gè)扇形格管及壓縮空氣管相通，因而在回轉(zhuǎn)一周的過程中每個(gè)扇形格 表面即可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作表面即可順序進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作 2021-4-29 2021-4-29 2）分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理）

30、分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理 分配頭由緊密貼合著的轉(zhuǎn)動(dòng)盤與固定盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)盤分配頭由緊密貼合著的轉(zhuǎn)動(dòng)盤與固定盤構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)盤 隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，固定盤內(nèi)側(cè)面各凹槽分別與各種不同作隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，固定盤內(nèi)側(cè)面各凹槽分別與各種不同作 用的管道相通。用的管道相通。 如圖。如圖。 當(dāng)扇形格當(dāng)扇形格1開始進(jìn)入濾漿內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤上相應(yīng)的小孔道開始進(jìn)入濾漿內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤上相應(yīng)的小孔道 與固定盤上的凹槽與固定盤上的凹槽f相對(duì)，從而與真空管道連通，吸走濾液。相對(duì)，從而與真空管道連通，吸走濾液。 圖上扇形格圖上扇形格1至至7所處的位置稱為過濾區(qū)。扇形格轉(zhuǎn)出濾漿所處的位置稱為過濾區(qū)。扇形格轉(zhuǎn)出濾漿 槽后，仍與凹槽槽后，仍與凹槽f

31、相通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇相通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇 形格形格8至至10所處的位置稱為吸干區(qū)。所處的位置稱為吸干區(qū)。 2021-4-29 扇形格轉(zhuǎn)至扇形格轉(zhuǎn)至12的位置時(shí)，洗滌水噴灑于濾餅上，此時(shí)扇形的位置時(shí)，洗滌水噴灑于濾餅上，此時(shí)扇形 格與固定盤上的凹槽格與固定盤上的凹槽g相通，經(jīng)另一真空管道吸走洗水。扇相通，經(jīng)另一真空管道吸走洗水。扇 形格形格12、13所處的位置稱為洗滌區(qū)。扇形格所處的位置稱為洗滌區(qū)。扇形格11對(duì)應(yīng)于固定盤對(duì)應(yīng)于固定盤 上凹槽上凹槽f與與g之間之間,不與任何管道相連通，該位置稱為不工作區(qū)。不與任何管道相連通，該位置稱為不工作區(qū)。 當(dāng)扇形格由一區(qū)轉(zhuǎn)入另

32、一區(qū)時(shí)，因有不工作區(qū)的存在，當(dāng)扇形格由一區(qū)轉(zhuǎn)入另一區(qū)時(shí)，因有不工作區(qū)的存在， 使操作區(qū)不致相互串通。扇形格使操作區(qū)不致相互串通。扇形格14的位置稱為吸干區(qū)，的位置稱為吸干區(qū)，15為為 不工作區(qū)。扇形格不工作區(qū)。扇形格16、17與固定盤凹槽與固定盤凹槽h相通，與壓縮空氣相通，與壓縮空氣 管道相連，壓縮空氣從內(nèi)向外穿過濾布而將濾餅吹松，隨后管道相連，壓縮空氣從內(nèi)向外穿過濾布而將濾餅吹松，隨后 由刮刀將濾餅卸除。扇形格由刮刀將濾餅卸除。扇形格16、17的位置稱為吹松區(qū)及卸的位置稱為吹松區(qū)及卸 2021-4-29 料區(qū)，料區(qū)，18為不工作區(qū)。如此連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)轉(zhuǎn)筒表面上便構(gòu)為不工作區(qū)。如此連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，整

33、個(gè)轉(zhuǎn)筒表面上便構(gòu) 成了連續(xù)的過濾操作。成了連續(xù)的過濾操作。 轉(zhuǎn)筒的過濾面積一般為轉(zhuǎn)筒的過濾面積一般為540m2，浸沒部分占總面積浸沒部分占總面積 的的30%40%。轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，通常為。轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，通常為0.1 3r/min。濾餅厚度一般保持在濾餅厚度一般保持在40mm以內(nèi)，轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)所得以內(nèi)，轉(zhuǎn)筒過濾機(jī)所得 濾餅中的液體含量很少低于濾餅中的液體含量很少低于10%，?？蛇_(dá)，?？蛇_(dá)30%左右。左右。 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)自動(dòng)操作，省人力，生轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)自動(dòng)操作，省人力，生 產(chǎn)能力大，適用于處理易含過濾顆粒的濃懸浮液。產(chǎn)能力大，適用于處理易含過濾顆粒的

34、濃懸浮液。 缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過濾面積不大。過濾缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過濾面積不大。過濾 推動(dòng)力有限，不易過濾高溫的懸浮液。推動(dòng)力有限，不易過濾高溫的懸浮液。 2021-4-29 2021-4-29 2021-4-29 六、濾餅的洗滌六、濾餅的洗滌 濾餅洗滌的目的：為了回收濾餅里存留的濾液，或者凈 化構(gòu)成濾餅顆粒。 1、洗滌速率、洗滌速率 洗滌速率：洗滌速率： 單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積 ，以，以 w ddV)/(表示。表示。 洗滌時(shí)間：洗滌時(shí)間： w w w d dV V )( 洗滌速率與過濾終了時(shí)的過濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決洗滌速率與過濾終了時(shí)

35、的過濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決 于濾液設(shè)備上采用的于濾液設(shè)備上采用的洗滌方式洗滌方式。 2021-4-29 葉濾機(jī)采用的葉濾機(jī)采用的置換洗滌法置換洗滌法，洗水與過濾終了時(shí)的濾液，洗水與過濾終了時(shí)的濾液 流過的路徑就完全相同。流過的路徑就完全相同。 當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí)當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí) )(2 )()( 2 , e Ew VV KA d dV d dV 終 板框過濾機(jī)采用的是板框過濾機(jī)采用的是橫穿洗滌法橫穿洗滌法，洗水橫穿兩層濾布，洗水橫穿兩層濾布 及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長(zhǎng)度約為過濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長(zhǎng)度約為過濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的 兩倍。而供洗水流

36、通的面積僅為過濾面積的一半兩倍。而供洗水流通的面積僅為過濾面積的一半 Eewe LLLL)(2)( AAw 2 1 2021-4-29 當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí)當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí) )( 2 2 1 )( 1 e s w LLr PA d dV E d dV )( 4 1 )(8 2 e VV KA 當(dāng)洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓強(qiáng)差有明顯當(dāng)洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓強(qiáng)差有明顯 差異時(shí)，所需的過濾時(shí)間可進(jìn)行校正。差異時(shí)，所需的過濾時(shí)間可進(jìn)行校正。 )( w w ww P P 2021-4-29 七、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算七、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 過濾機(jī)的

37、生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 ：?jiǎn)挝粫r(shí)間的濾液體積或?yàn)V渣體積，單位時(shí)間的濾液體積或?yàn)V渣體積，m3/s 1、間歇過濾機(jī)的計(jì)算、間歇過濾機(jī)的計(jì)算 一個(gè)操作周期時(shí)間為一個(gè)操作周期時(shí)間為 RW T 生產(chǎn)能力為生產(chǎn)能力為 RW V Q 在間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)中，總是力求獲得最大的生產(chǎn)能力，在間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)中，總是力求獲得最大的生產(chǎn)能力， 因此，對(duì)于間歇過濾過程來說，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過濾因此，對(duì)于間歇過濾過程來說，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過濾 時(shí)間，可以得到最大的生產(chǎn)能力。時(shí)間，可以得到最大的生產(chǎn)能力。 2021-4-29 由由 22 2KAVVV e 恒壓過濾時(shí)，每次過濾所需時(shí)間恒壓過濾時(shí)，每次過濾所需時(shí)間

38、V KA V V KA e 2 2 2 21 對(duì)于葉濾機(jī)對(duì)于葉濾機(jī) ,令令J為洗滌液量與濾液量的比值，那么洗滌液為洗滌液量與濾液量的比值，那么洗滌液 量為量為JV，洗滌時(shí)間為洗滌時(shí)間為: V KA JV V KA J e w 2 2 2 2 22 R ee V KA JV V KA J V KA V V KA V Q 2 2 2 2 2 2 2 2221 2021-4-29 以以對(duì)對(duì)V求導(dǎo)，令求導(dǎo)，令 0 dV d ，得，得 2 2 2 21 KA J KA V R 21 2 2 2 2 2 V KA J V KA R 生產(chǎn)能力最大的條件生產(chǎn)能力最大的條件 如果過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，可得如

39、果過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，可得 )21 (J R 時(shí)，生產(chǎn)能力最大時(shí)，生產(chǎn)能力最大 。即。即 wR 。如不進(jìn)行洗滌，則。如不進(jìn)行洗滌，則 R 時(shí)，生產(chǎn)能力最大。時(shí)，生產(chǎn)能力最大。 2021-4-29 對(duì)于對(duì)于板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)，也可用此法求最大生產(chǎn)能力，但是，也可用此法求最大生產(chǎn)能力，但是， 由于洗滌速率與最終過濾速率不同由于洗滌速率與最終過濾速率不同, 21 2 2 2 2 2 V KA J V KA R 2J2應(yīng)改為應(yīng)改為8J2。 例：例：用一臺(tái)用一臺(tái)BMS/625-26板框壓濾機(jī)過濾一種含固體顆粒板框壓濾機(jī)過濾一種含固體顆粒 為為25kg/m 3的懸浮液，在過濾機(jī)入口處濾漿的表壓為

40、的懸浮液，在過濾機(jī)入口處濾漿的表壓為 3.39105Pa,已測(cè)得在此壓力下已測(cè)得在此壓力下K=1.8610-4，qe=0.0282， 所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同，料漿溫度為所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同，料漿溫度為25， 每次過濾到每次過濾到 濾餅充滿濾框?yàn)橹?，然后用清水洗滌濾餅，洗水溫度及表濾餅充滿濾框?yàn)橹?，然后用清水洗滌濾餅，洗水溫度及表 壓與濾漿相同，體積為濾液體積的壓與濾漿相同，體積為濾液體積的8%，每次卸渣，清理，每次卸渣，清理， 2021-4-29 裝合等輔助操作時(shí)間為裝合等輔助操作時(shí)間為15min。已知固相顆粒密度為已知固相顆粒密度為 2930kg/m3，又測(cè)得濕濾餅的密度為又測(cè)得濕濾餅的密

41、度為1930kg/m3。求此板求此板 框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，并討論此板框壓濾機(jī)是否在最佳操框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，并討論此板框壓濾機(jī)是否在最佳操 作狀態(tài)下操作。作狀態(tài)下操作。 解：解： 總過濾面積總過濾面積 22 8 .20262625. 0mA 濾框總?cè)莘e濾框總?cè)莘e 3 262. 026025. 0625. 0Vm 已知已知1m3濾餅的質(zhì)量為濾餅的質(zhì)量為1930kg，其中含水其中含水x kg,水的密水的密 度按度按1000kg/m3考慮。考慮。 1 10002930 1930 xx x=518kg 2021-4-29 1m3濾餅中固相顆粒質(zhì)量為濾餅中固相顆粒質(zhì)量為1930-518=1412 kg

42、設(shè)每設(shè)每1m3濾液中含水濾液中含水ykg 1 2930 25 1000 y y=991.5 kg 生成生成1m3濾餅所需的濾漿質(zhì)量為濾餅所需的濾漿質(zhì)量為 kg57412 25 255 .991 1412 生成生成1m3濾餅的濾液的質(zhì)量為：（濾餅的濾液的質(zhì)量為：（57412-1930）=55482kg 濾液體積為濾液體積為: 3 48.55 1000 55482 m 2021-4-29 濾框全部充滿時(shí)的濾液體積為濾框全部充滿時(shí)的濾液體積為 3 54.14262. 048.55mV 過濾終了時(shí)單位面積濾量為過濾終了時(shí)單位面積濾量為 23 /699. 0 8 .20 54.14 mm A V q 代

43、入代入 Kqqq e 2 2 42 1086. 10282. 02qq s2835 過濾終了時(shí)濾液的速率過濾終了時(shí)濾液的速率 669. 0 669. 0 )(2 q eq qq K d dq sm/1028. 1 0282. 0669. 0 1 2 1086. 1 4 4 2021-4-29 洗滌液體積洗滌液體積 3 763. 154.1408. 008. 0mVVW )( 4 1 d dV VW W E ddq)/(8 .20 4 1 163. 1 4 106 . 6 163. 1 s1746 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 90017462836 360054.14 Q hm /1 .10 3 2021-4-29 )08. 081 ( 82.201086. 1 52.14 4 2 2 2 2 2 2 81 V KA a V KA D 根據(jù)獲得最大生產(chǎn)能力的要求，輔助操作時(shí)間應(yīng)為根據(jù)獲得最大生產(chǎn)能力的要求，輔助操作時(shí)間應(yīng)為 s4308 這就是說實(shí)際所用過濾時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)這種懸浮液，為提這就是說實(shí)際所用過濾時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)這種懸浮液，為提 高生產(chǎn)能力。過濾時(shí)間應(yīng)短些。高生產(chǎn)能力。過濾時(shí)間應(yīng)短