第3章過濾課件學(xué)習(xí)

1、學(xué)習(xí)目的 與要求 1 通過本章學(xué)習(xí),掌握過濾、沉降、固體流態(tài) 化等過程的基本原理、計(jì)算方法,了解典型設(shè)備 的結(jié)構(gòu)特性,并能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求,合理 選擇設(shè)備。 3.3.1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念 3.3.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 3.3.3 過濾基本方程過濾基本方程 3.3.4 恒壓過濾恒壓過濾 3.3.5 過濾常數(shù)的測定過濾常數(shù)的測定 3.3.6 濾餅的洗滌濾餅的洗滌 3.3.7 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 2 3.3.1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念 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)）濾介質(zhì)）,使使懸

2、浮液中固液得到分離懸浮液中固液得到分離的單元操作。的單元操作。 過濾過濾 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實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有重力 、壓力、離心力、壓力、離心力,化工中應(yīng)用最多化工中應(yīng)用最多 的是的是壓力過濾壓力過濾。 一、過濾的概一、過濾的概 念念 過濾操作中所處理的懸浮液過濾操作中所處理的懸浮液 動(dòng)畫動(dòng)畫-01 3 濾漿 濾餅 過濾介質(zhì) 濾液 濾餅過濾濾餅過濾 二、過濾操作的操作步驟及分類二、過濾操作的操作步驟及分類 4 過濾過濾:過濾操作中的主要階段過濾操作中的主要階段; 洗

3、滌洗滌:用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅; 脫濕脫濕:以濾餅為產(chǎn)品時(shí)洗滌后還需用壓縮空氣進(jìn)行脫濕以濾餅為產(chǎn)品時(shí)洗滌后還需用壓縮空氣進(jìn)行脫濕; 卸料卸料:將濾餅從過濾介質(zhì)上移去將濾餅從過濾介質(zhì)上移去; 清洗過濾介質(zhì)清洗過濾介質(zhì):使被堵塞的網(wǎng)孔使被堵塞的網(wǎng)孔“再生再生”,以便重復(fù)使用。以便重復(fù)使用。 1、操作步驟、操作步驟 2、分類、分類 間歇式間歇式:對過濾的各步驟分階段操作對過濾的各步驟分階段操作; 連續(xù)式連續(xù)式:連續(xù)操作完成全部或其中部分階段。連續(xù)操作完成全部或其中部分階段。 l據(jù)克服過濾阻力的推動(dòng)力類型據(jù)克服過濾阻力的推動(dòng)力類型,分為分為: 重力

4、過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾。 三、過濾方式三、過濾方式 過過 濾濾 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)生在較厚的粒狀固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過過 濾介質(zhì)床層內(nèi)部濾介質(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 床層直徑床層直徑,當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊 穿過時(shí)穿過時(shí),便粘附在過濾介質(zhì)上。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）的場合以下）的場合 。 固體顆粒成餅層狀沉積于固體顆粒成餅層狀

5、沉積于過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 表面表面,形成濾餅形成濾餅 。 適用于處理固相含量稍高（固相體適用于處理固相含量稍高（固相體 積分率在積分率在1%以上）的懸浮液以上）的懸浮液,是是化工生化工生 產(chǎn)中的主要過濾方式產(chǎn)中的主要過濾方式。 動(dòng)畫動(dòng)畫-02 5 特點(diǎn)特點(diǎn): :顆粒顆粒( (粒子粒子) )沉積于介質(zhì)內(nèi)部。沉積于介質(zhì)內(nèi)部。 深層過濾深層過濾 過濾對象過濾對象: :懸浮液中的固體顆粒小而少。懸浮液中的固體顆粒小而少。 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì): :堆積較厚的粒狀床層。堆積較厚的粒狀床層。 過濾原理過濾原理: :顆粒尺寸顆粒尺寸 介質(zhì)通道尺寸介質(zhì)通道尺寸, ,顆顆 粒通過細(xì)長而彎曲的孔道粒通過細(xì)長而彎曲的孔道

6、, ,靠靜電和分子靠靜電和分子 的作用力附著在介質(zhì)孔道上。的作用力附著在介質(zhì)孔道上。 應(yīng)用應(yīng)用: :適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中 顆粒小而且含量少顆粒小而且含量少(固相體積分率固相體積分率0.1%) 的場合的場合, ,如水處理和酒的過濾。如水處理和酒的過濾。 深層過濾深層過濾(deep bedfiltration):深床過濾深床過濾 6 自來水廠水的凈化分三步自來水廠水的凈化分三步, 第一步是絮凝過程第一步是絮凝過程,在流動(dòng)中使水中的雜質(zhì)顆粒絮凝長大在流動(dòng)中使水中的雜質(zhì)顆粒絮凝長大; 第二步是沉降。沉降池是使大顆粒得以除去。第二步是沉降。沉降池是使大顆粒得以除去。

7、第三步是砂濾。砂濾池第三步是砂濾。砂濾池,進(jìn)一步用進(jìn)一步用900mm厚砂層厚砂層,將小顆粒雜質(zhì)濾去。將小顆粒雜質(zhì)濾去。 自來水廠的主要流程自來水廠的主要流程 7 濾餅過濾過程濾餅過濾過程 剛開始剛開始:有細(xì)小顆粒通過孔道有細(xì)小顆粒通過孔道,濾液混濁。濾液混濁。 開始后開始后:迅速發(fā)生迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象”,顆粒被攔截顆粒被攔截,濾液澄清。濾液澄清。 在濾餅過濾時(shí)真正起過濾作用的是濾餅本身在濾餅過濾時(shí)真正起過濾作用的是濾餅本身,而非過濾介質(zhì)。而非過濾介質(zhì)。 8 架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象 注意注意:所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象” 能夠發(fā)生。能夠發(fā)生。

8、 動(dòng)畫動(dòng)畫-03 1、 過濾介質(zhì)的特性過濾介質(zhì)的特性 l多孔性多孔性,對流體的阻力小對流體的阻力小,又能截住要分離的顆粒又能截住要分離的顆粒; 孔道大小適當(dāng)孔道大小適當(dāng),能發(fā)生架橋現(xiàn)象。能發(fā)生架橋現(xiàn)象。 l物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,耐熱耐熱,耐化學(xué)腐蝕。耐化學(xué)腐蝕。 l足夠的機(jī)械強(qiáng)度足夠的機(jī)械強(qiáng)度,使用壽命長使用壽命長 l價(jià)格便宜價(jià)格便宜 四、過濾介質(zhì)四、過濾介質(zhì) 9 l 織物介質(zhì)織物介質(zhì)(濾布濾布),包括棉、毛、絲等天然纖維包括棉、毛、絲等天然纖維,玻璃絲和玻璃絲和 各種合成纖維制成的織物各種合成纖維制成的織物,以及金屬絲織成的網(wǎng)以及金屬絲織成的網(wǎng),能截留的能截留的 粒徑的范圍較寬粒

9、徑的范圍較寬,從幾十從幾十 m到到1 m 。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):介質(zhì)薄介質(zhì)薄,阻力小阻力小,清洗與更新方便清洗與更新方便,價(jià)格較便宜價(jià)格較便宜,是是工業(yè)工業(yè) 上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)上應(yīng)用最廣泛的過濾介質(zhì)。 2、工業(yè)常用的過濾介、工業(yè)常用的過濾介 質(zhì)質(zhì) l多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì),如素?zé)沾扇缢責(zé)沾?燒結(jié)金屬燒結(jié)金屬,塑料細(xì)粉粘成的多塑料細(xì)粉粘成的多 孔塑料孔塑料,棉花餅等。這類介質(zhì)較厚棉花餅等。這類介質(zhì)較厚,孔道細(xì)孔道細(xì),阻力大阻力大,能截留能截留 13 m的顆粒的顆粒。 l 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

10、而成非編織的纖維（玻璃棉等）堆積而成,層較厚。層較厚。 l多孔膜多孔膜,由高分子材料制成由高分子材料制成,膜很薄膜很薄(幾十幾十 m到到200 m ), 孔很小孔很小,可以分離小到可以分離小到0.05 m的顆粒的顆粒,應(yīng)用多孔膜的過濾應(yīng)用多孔膜的過濾 有超濾和微濾。有超濾和微濾。 10 五、助濾劑五、助濾劑 濾濾 餅餅 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅 顆粒有一定的剛性顆粒有一定的剛性,所形成的濾餅所形成的濾餅 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 顆粒比較軟顆粒比較軟,所形成的濾餅在壓差所形成的濾餅在壓差 的作用下變形的作用下變形,使濾餅中的流動(dòng)通使濾餅中的流動(dòng)通

11、道變小道變小,阻力增大。阻力增大。 加入助濾劑可加入助濾劑可減少減少可壓縮濾餅的可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力。 加入方法加入方法: 常用的助濾劑常用的助濾劑:顆粒細(xì)小、粒度分布范圍較窄、堅(jiān)硬而懸浮性好顆粒細(xì)小、粒度分布范圍較窄、堅(jiān)硬而懸浮性好 的顆粒狀或纖維固體的顆粒狀或纖維固體,如硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。如硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。 11 預(yù)涂法、預(yù)混法。預(yù)涂法、預(yù)混法。 注意注意:當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時(shí)不能使用助濾劑。當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時(shí)不能使用助濾劑。 要求要求:助濾劑應(yīng)能較好地懸浮于料液中助濾劑應(yīng)能較好地懸浮于料液中,顆粒大小合顆粒大小合 適適,助濾劑中還不應(yīng)含有可溶于濾液的物質(zhì)。助濾劑

12、中還不應(yīng)含有可溶于濾液的物質(zhì)。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。 12 3.3.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 一、板框壓濾機(jī)一、板框壓濾機(jī)動(dòng)畫動(dòng)畫-04 過濾板過濾板:一鈕一鈕,凹凸不平的表面凹凸不平的表面,凸部用來凸部用來支撐濾布支撐濾布, 凹槽是凹槽是濾液的流道濾液的流道。 濾漿通道濾漿通道:濾板右上角的圓孔濾板右上角的圓孔; 洗水通道洗水通道:左上角的圓孔。左上角的圓孔。洗水通道與兩側(cè)表面的洗水通道與兩側(cè)表面的 凹槽不相通。凹槽不相通。 濾板濾板 13 洗滌板洗滌板:三鈕三鈕 左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通。左上角的洗水通道與兩

13、側(cè)表面的凹槽相通。 濾框?yàn)V框:二鈕二鈕;框?yàn)榭驗(yàn)?0 60塊不等塊不等,過濾面積約為過濾面積約為2 80m2。 框框 板板 框框 板板 洗滌板洗滌板過濾板過濾板 懸浮液懸浮液 濾液濾液 板板 過濾板過濾板 14 洗滌板洗滌板過濾板過濾板濾濾 框框 濾板與濾框裝合時(shí)濾板與濾框裝合時(shí),按鈕數(shù)以按鈕數(shù)以1-2-3-2-1-2-3的順序排列。的順序排列。 15 板框過濾機(jī)動(dòng)畫 16 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)為間歇操作板框壓濾機(jī)為間歇操作,每個(gè)操作循環(huán)由每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過裝合、過 濾、洗滌、卸餅、清理濾、洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。個(gè)階段組成。 17 3、板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)

14、、板框壓濾機(jī)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單,制造容易制造容易,設(shè)備緊湊設(shè)備緊湊,過濾面積大而占地過濾面積大而占地 小小,操作壓強(qiáng)高操作壓強(qiáng)高,濾餅含水少濾餅含水少,對各種物料的適應(yīng)能力強(qiáng)。對各種物料的適應(yīng)能力強(qiáng)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn): 間歇手工操作間歇手工操作,勞動(dòng)強(qiáng)度大勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)效率低。生產(chǎn)效率低。 二、加壓葉濾機(jī)二、加壓葉濾機(jī) 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu):葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長方形濾葉裝合而葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長方形濾葉裝合而 成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造,內(nèi)部具有空間內(nèi)部具有空間,外罩濾布。外罩濾布。 間歇操作設(shè)備間歇操作設(shè)備 18 動(dòng)畫動(dòng)畫-05 過濾過濾:將濾漿用泵送入圓

15、筒內(nèi)將濾漿用泵送入圓筒內(nèi),濾液穿過濾布進(jìn)入濾葉中濾液穿過濾布進(jìn)入濾葉中 心空間心空間,匯集至總管后排出匯集至總管后排出;顆粒則沉積在濾布上形成濾顆粒則沉積在濾布上形成濾 餅餅,當(dāng)積到一定厚度時(shí)停止進(jìn)料過濾結(jié)束當(dāng)積到一定厚度時(shí)停止進(jìn)料過濾結(jié)束,濾餅厚度為濾餅厚度為5 35mm,視情況而定。視情況而定。 3、特點(diǎn)、特點(diǎn):設(shè)備緊湊設(shè)備緊湊,密閉操作密閉操作,過濾洗滌效果好。過濾過濾洗滌效果好。過濾 面積小面積小,濾布易損壞、更換費(fèi)時(shí)。濾布易損壞、更換費(fèi)時(shí)。 2、一個(gè)操作循環(huán)、一個(gè)操作循環(huán):過濾、洗滌、卸渣、整理重裝過濾、洗滌、卸渣、整理重裝 洗滌洗滌:洗水的路徑與濾液相同洗水的路徑與濾液相同,稱為稱

16、為置換洗滌法置換洗滌法。 卸渣卸渣,整理重裝整理重裝 :用壓縮空氣反吹濾餅用壓縮空氣反吹濾餅,抽出濾葉經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸出抽出濾葉經(jīng)旋轉(zhuǎn)卸出 濾餅濾餅,清洗后重新裝入圓筒中進(jìn)行下一循環(huán)操作。清洗后重新裝入圓筒中進(jìn)行下一循環(huán)操作。 洗滌路徑與過濾終了路徑相同洗滌路徑與過濾終了路徑相同,洗滌面積與過濾終了面積相同洗滌面積與過濾終了面積相同 19 過濾、洗滌、吹松、刮渣過濾、洗滌、吹松、刮渣 轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng),長、徑之比約為長、徑之比約為1/2 2; 濾布濾布蒙在筒外壁上蒙在筒外壁上; 分配頭分配頭轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤。轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤。 2、操作循環(huán)、操作循環(huán) 1、結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu) 三

17、、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)三、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種連連 續(xù)操作的過濾設(shè)備續(xù)操作的過濾設(shè)備。 20 動(dòng)畫動(dòng)畫-06 21 22 動(dòng)盤動(dòng)盤 轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu) 定盤定盤 18格分成格分成6個(gè)工作區(qū)個(gè)工作區(qū) 1區(qū)區(qū)(17格格):過濾區(qū)過濾區(qū); 2區(qū)區(qū)(810格格):濾液吸干區(qū)濾液吸干區(qū); 3區(qū)區(qū)(1213格格):洗滌區(qū)洗滌區(qū); 4區(qū)區(qū)(14格格):洗后吸干區(qū)洗后吸干區(qū); 5區(qū)區(qū)(16格格):吹松卸渣區(qū)吹松卸渣區(qū); 6區(qū)區(qū)(17格格):濾布再生區(qū)。濾布再生區(qū)。 l過濾區(qū)過濾區(qū)(12區(qū)區(qū)),f 槽槽; l洗滌區(qū)洗滌區(qū)(34區(qū)區(qū)),g槽槽 ; l干燥卸渣區(qū)干

18、燥卸渣區(qū)(56區(qū)區(qū)),h 槽槽; f 槽槽 h 槽槽g 槽槽 3、分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理、分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 23 過濾面積過濾面積:540m2,浸沒部分占總面積的浸沒部分占總面積的30%40%。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速:通常為通常為0.13r/min。 濾餅厚度濾餅厚度:40mm以內(nèi)以內(nèi), 濾餅中液體含量濾餅中液體含量:多在多在10%以上以上,常可達(dá)?？蛇_(dá)30%左右。左右。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):能連續(xù)自動(dòng)操作能連續(xù)自動(dòng)操作,省人力省人力,生產(chǎn)能力大生產(chǎn)能力大,適用于處理易適用于處理易 含過濾顆粒的濃懸浮液。含過濾顆粒的濃懸

19、浮液。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):附屬設(shè)備較多附屬設(shè)備較多,投資費(fèi)用高投資費(fèi)用高,過濾面積不大過濾面積不大,過濾推過濾推 動(dòng)力有限動(dòng)力有限,不易過濾高溫的懸浮液。不易過濾高溫的懸浮液。 4、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點(diǎn)、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點(diǎn) 24 25 一、過濾速率與過濾速度一、過濾速率與過濾速度 3.3.3 過濾基本方程過濾基本方程 過濾速率過濾速率: : )/( 3 sm d Vd 過濾速度過濾速度u: : )/(sm Ad dV 單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)過濾面積過濾面積A上上 獲得的濾液體積。獲得的濾液體積。 單位時(shí)間單位時(shí)間單位過濾面積單位過濾面積 上獲得的濾液體積。上獲得的濾液體積。 濾濾液液體體積積 V 過濾

20、面積過濾面積 A 過濾時(shí)間過濾時(shí)間 其中其中: 由兩部分組成由兩部分組成 21 ppp e p p 介介質(zhì)質(zhì)層層： 濾濾餅餅層層： 1 e ppp 1 濾液在濾餅流動(dòng)濾液在濾餅流動(dòng),則在則在1-1,2-2截面之間存在阻截面之間存在阻 力力存在壓力差存在壓力差p 過濾推動(dòng)力就是壓差過濾推動(dòng)力就是壓差p pe p1 u 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 濾濾 餅餅 1 p 2 p 1 1 2 2 26 3 22 )1( 5 ua L p f L p aAd dV u 22 3 )1(5 過濾過程中過濾過程中,濾液通過濾布和濾餅的流速較低濾液通過濾布和濾餅的流速較低,其流動(dòng)一般其流動(dòng)一般 處于處于層流狀態(tài)層流狀態(tài),

21、過濾阻力可用過濾阻力可用康采尼康采尼(Kozeny)方程確定方程確定。 二、濾液通過餅層的流動(dòng)二、濾液通過餅層的流動(dòng) 反映了顆粒床層的特性反映了顆粒床層的特性,其值由物料性質(zhì)決定。其值由物料性質(zhì)決定。 27 3 22 )1(5 a r 令令 三、濾餅的阻力三、濾餅的阻力 L p aAd dV u 22 3 )1(5 rL p Ad dV 1 濾餅的比阻濾餅的比阻,1/m2 R p Ad dV 1 令令 速度推動(dòng)力速度推動(dòng)力阻力阻力 濾餅阻力濾餅阻力rLR l由由RrL可知可知,比阻比阻r是單位厚度濾餅的阻力是單位厚度濾餅的阻力,數(shù)值上等于黏數(shù)值上等于黏 度為度為1Pas的濾液以的濾液以1m/s

22、的平均流速通過厚度為的平均流速通過厚度為1m的濾餅的濾餅 層時(shí)層時(shí),所產(chǎn)生的壓降所產(chǎn)生的壓降 。 lr反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對濾液流動(dòng)的影響反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對濾液流動(dòng)的影響 l床層空隙率床層空隙率 愈小及顆粒比表面積愈小及顆粒比表面積a愈大愈大,則床層愈致密則床層愈致密,對對 流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。 r0:單位壓強(qiáng)差下濾餅單位壓強(qiáng)差下濾餅 的比阻的比阻, 1/m2; s prr 0 注意注意: s:濾餅的壓縮性指數(shù)濾餅的壓縮性指數(shù) 可壓縮濾餅可壓縮濾餅:s=0 1 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅:s=0 可壓縮濾餅的情況比較復(fù)雜可壓縮濾餅的情況

23、比較復(fù)雜,它的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)它的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù), 28 rL p Ad dV 1 29 e e R p Ad dV R p Ad dV 1 過濾過程可視為濾液通過過濾過程可視為濾液通過串聯(lián)串聯(lián)的兩層的兩層濾餅和過濾介質(zhì)濾餅和過濾介質(zhì) 的流動(dòng)過程的流動(dòng)過程,則濾液在兩層中的流動(dòng)速度相等則濾液在兩層中的流動(dòng)速度相等,故有故有 ee e RR p RR pp Ad dV )( 1 過濾介質(zhì)的阻力與其過濾介質(zhì)的阻力與其厚度厚度及本身的及本身的致密程度致密程度有關(guān)有關(guān),通通 常常把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)把過濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)。仿照濾液通過濾餅的過程。仿照濾液通過濾餅的過程, 寫出濾液通

24、過寫出濾液通過過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)的流動(dòng)流動(dòng)速度的流動(dòng)流動(dòng)速度: 四、過濾介質(zhì)的阻力四、過濾介質(zhì)的阻力 代表濾餅與濾布兩側(cè)的代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓總壓 差差,稱為過濾壓強(qiáng)差。也稱為過濾設(shè)備的表壓強(qiáng)稱為過濾壓強(qiáng)差。也稱為過濾設(shè)備的表壓強(qiáng) 。 其中其中, e ppp 1 30 rLR 思考思考:過濾介質(zhì)阻力怎么計(jì)算過濾介質(zhì)阻力怎么計(jì)算? )( 1 e e RR pp Ad dV ee rLR 設(shè)過濾介質(zhì)阻力相當(dāng)于通過厚度為設(shè)過濾介質(zhì)阻力相當(dāng)于通過厚度為Le的濾餅阻力的濾餅阻力,則有則有 式中式中: Le過濾介質(zhì)的過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度當(dāng)量濾餅厚度,或稱為或稱為虛擬濾餅厚度虛擬濾餅厚度,m。 在一定的

25、操作條件下在一定的操作條件下,以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時(shí)以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時(shí),Le 為定值為定值,但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中但同一介質(zhì)在不同的過濾操作中,Le值不同。值不同。 則有則有 e rLrL p e LLr p 31 設(shè)每獲得設(shè)每獲得1m3濾液所形成的濾濾液所形成的濾 渣渣(濾餅濾餅)體積為體積為 m3。 1m 3 m 3 五、過濾基本方程式五、過濾基本方程式 濾液濾液 濾餅濾餅 濾漿濾漿 則任一瞬間的濾餅厚度則任一瞬間的濾餅厚度L與獲得的濾液體積與獲得的濾液體積V之間之間 的關(guān)系為的關(guān)系為: AVL/ AVL ee / Ve過濾介質(zhì)的過濾介質(zhì)的當(dāng)量當(dāng)量濾液體積。濾液體積。 A

26、VrrLR/ 同理同理 AVrrLR eee / 在一定的操作條件下在一定的操作條件下,以一定介質(zhì)以一定介質(zhì) 過濾一定的懸浮液時(shí)過濾一定的懸浮液時(shí),當(dāng)量濾液體當(dāng)量濾液體 積積Ve為定值為定值,但同一介質(zhì)在不同的但同一介質(zhì)在不同的 過濾操作中過濾操作中,Ve不同。不同。 32 pm pc u 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì) 濾濾 餅餅 1 p 2 p 1 1 2 2 s prr 0 AVrrLR/ AVrrLR eee / e s e e VVr pA RR pp Ad dV 0 1 1 )( 過濾速率方程式過濾速率方程式 過濾速度方程式過濾速度方程式 由過濾速率方程式可知由過濾速率方程式可知:要想提高要想提

27、高dV/d ,可使可使p,T,或選或選 用阻力低的過濾介質(zhì)。用阻力低的過濾介質(zhì)。 e s VVr pA d dV 0 12 工業(yè)生產(chǎn)中的工業(yè)生產(chǎn)中的兩種典型的過濾操作方式兩種典型的過濾操作方式 33 恒壓過濾恒壓過濾: 維持過濾速度不變維持過濾速度不變,不斷增大過濾壓差。不斷增大過濾壓差。恒速過濾恒速過濾: 工業(yè)上所使用的過濾機(jī)大多為間歇式工業(yè)上所使用的過濾機(jī)大多為間歇式,不宜于在整個(gè)過程中都采不宜于在整個(gè)過程中都采 用恒壓過濾或恒速過濾。因?yàn)樵诤銐翰僮鏖_始階段用恒壓過濾或恒速過濾。因?yàn)樵诤銐翰僮鏖_始階段,過濾介質(zhì)表面還沒過濾介質(zhì)表面還沒 有濾餅層生成有濾餅層生成,較小的顆粒會(huì)穿過介質(zhì)較小的顆

28、粒會(huì)穿過介質(zhì),得到的是渾濁的濾液得到的是渾濁的濾液,或使介質(zhì)或使介質(zhì) 的孔道堵塞的孔道堵塞,造成較大的阻力造成較大的阻力;而在恒速過濾操作的后期而在恒速過濾操作的后期,為維持恒定的為維持恒定的 過濾速度過濾速度,必須將過濾壓力增大到較大值必須將過濾壓力增大到較大值,這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的泄露或動(dòng)力這會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的泄露或動(dòng)力 設(shè)備超負(fù)荷。為克服這些問題設(shè)備超負(fù)荷。為克服這些問題,可在過濾開始時(shí)采用較小的壓力可在過濾開始時(shí)采用較小的壓力,以后以后 不斷地使之提高至預(yù)定值不斷地使之提高至預(yù)定值,而后則在恒壓下進(jìn)行過濾而后則在恒壓下進(jìn)行過濾,稱為稱為先恒速后先恒速后 恒壓恒壓過濾。過濾。 維持過濾壓差不變維持過

29、濾壓差不變,過濾速度不斷降低。過濾速度不斷降低。 3.3.4 恒壓過濾恒壓過濾 二、恒壓過濾速率方程式二、恒壓過濾速率方程式 恒壓過濾時(shí)恒壓過濾時(shí),濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力p恒定恒定,過過 濾速率逐漸變小。濾速率逐漸變小。 由過濾速率方程式由過濾速率方程式: 一、恒壓過濾的特點(diǎn)一、恒壓過濾的特點(diǎn) 過過濾濾阻阻力力 過過濾濾推推動(dòng)動(dòng)力力 Ad dV 0 1 r k 設(shè)設(shè) e VV AK d dV 2 2 34 e s VVr pA d dV 0 12 對于一定的懸浮液和過對于一定的懸浮液和過 濾介質(zhì)濾介質(zhì), r0、 、 及及Ve 均可視為常數(shù)。

30、均可視為常數(shù)。 s pkK 1 2 過過濾濾阻阻力力 過過濾濾推推動(dòng)動(dòng)力力 Ad dV e VV KA 2 與濾餅性質(zhì)有關(guān)（比阻與濾餅性質(zhì)有關(guān)（比阻r、比表面積、比表面積a、空隙率、空隙率 ）; 與濾漿的性質(zhì)（濃度、密度、黏度）有關(guān)與濾漿的性質(zhì)（濃度、密度、黏度）有關(guān); 與推動(dòng)力有關(guān)。與推動(dòng)力有關(guān)。 Ve與過濾介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。與過濾介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。 35 K過濾常數(shù)過濾常數(shù),表征過濾物料特性及壓差的常數(shù)表征過濾物料特性及壓差的常數(shù),m2/s。 r p K s 1 2 思考思考: 影響影響K的因素有哪些的因素有哪些? 影響影響Ve的因素有哪些的因素有哪些? 3 22 )1(5 a r 0 1 r

31、 k 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/(Ns)或或m2/(Pas)。 dKAdVVV e 2 )(2分離變量積分分離變量積分: e VV AK d dV 2 2 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,則積分則積分 的邊界條件為的邊界條件為: 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 22 2KAVVV e 積分得積分得: : ee KAV 22 )()( 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)恒壓過濾時(shí),濾液體積與過濾濾液體積與過濾 時(shí)間的關(guān)系為時(shí)間的關(guān)系

32、為拋物線方程拋物線方程。 V+Ve V V + V e V Ve O O B 恒壓過濾時(shí)恒壓過濾時(shí)V與與 的關(guān)系的關(guān)系 e + e 22 2KAVVV e )()( 22 ee KAVV 36 )()( 2 ee Kqq Kqqq e 2 2 q=V/A,qe=Ve/A,分別稱為分別稱為單位面單位面 積上積上的濾液體積和單位面積上的的濾液體積和單位面積上的 當(dāng)量（虛擬）濾液體積。當(dāng)量（虛擬）濾液體積。 e e q A V q A V ，令令 若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì), ,則則 22 KAV Kq 2 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

33、 ,s及及m3/m2 。 恒壓過濾方程恒壓過濾方程 37 將各項(xiàng)均除以將各項(xiàng)均除以qK,得得: e q K q Kq 21 Kqqq e 2 2 3.3.5 過濾常數(shù)的測定過濾常數(shù)的測定 一、恒壓下一、恒壓下K、qe、 e的測定的測定 應(yīng)用恒壓過濾方程式應(yīng)用恒壓過濾方程式求算不同過濾時(shí)間獲得的濾液量求算不同過濾時(shí)間獲得的濾液量時(shí)時(shí), 需要知道需要知道過濾常數(shù)過濾常數(shù)K及及qe。過濾常數(shù)。過濾常數(shù)K及及qe一般由實(shí)驗(yàn)測定。一般由實(shí)驗(yàn)測定。 由由 在一定的操作條件下在一定的操作條件下,以以 一定介質(zhì)對一定物料進(jìn)一定介質(zhì)對一定物料進(jìn) 行過濾行過濾, 內(nèi)為常數(shù)內(nèi)為常數(shù) 截距2qe/K 1500 100

34、0 q 500 0 0 0.025 0.05 0.075 q 38 s pkK 1 2 二、壓縮性指數(shù)二、壓縮性指數(shù)s和物料特性常數(shù)和物料特性常數(shù)k、比阻、比阻 r0的測定的測定 log(K) log( p) a b )2log(log)1(logkpsK 以以logKlogp做圖為一直線做圖為一直線, 斜率斜率:1-s,截距截距:log(2k)。 不同壓差下不同壓差下,測測K,做圖求做圖求 s,k。 0 1 r k k r 1 0 由由 39 由由 壓差壓差 /104Pa 濾液量濾液量 (V)/dm3 過濾時(shí)間過濾時(shí)間 ( )/s 壓差壓差 /104Pa 濾液量濾液量 (V)/dm3 過濾時(shí)

35、間過濾時(shí)間 ( )/s 3.43 2.92 7.80 146 888 10.3 2.45 9.80 50 660 例例3-1含有含有CaCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.9的水懸浮液的水懸浮液,用板框過用板框過 濾機(jī)在濾機(jī)在20下進(jìn)行過濾。過濾面積為下進(jìn)行過濾。過濾面積為0. 1m2。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)列 于附表中于附表中,試求過濾常數(shù)試求過濾常數(shù)K與與qe。 40 解解:兩種壓力下的兩種壓力下的K與與qe分別計(jì)算如下分別計(jì)算如下: （1）壓差為）壓差為3.43104 Pa時(shí)時(shí) 232 1 1 /1092. 2 1 . 0 1000/92. 2 mm A V q e q K q Kq 21 3

36、23 2 1 1 /100 . 5 1092. 2 146 msm q 232 2 2 /108 . 7 1 . 0 1000/80. 7 mm A V q 324 2 2 2 /1014. 1 108 . 7 888 msm q 41 時(shí)用同樣方法可得：時(shí)用同樣方法可得：壓差為壓差為Pa102 4 10.3 ) )( ( 233 26 /1046. 4 /1062. 7 mmq smK e 可可得得： K q K K q K e e 2108 . 7 1014. 1 21092. 2 100 . 5 2 4 2 3 聯(lián)聯(lián)立立求求解解 233 25 /1074. 3 /1057. 1 mmq

37、smK e 3.3.6 濾餅的洗滌濾餅的洗滌 濾餅洗滌的目的濾餅洗滌的目的:為了回收濾餅里存留的濾液為了回收濾餅里存留的濾液,或者凈或者凈 化構(gòu)成濾餅的顆粒。化構(gòu)成濾餅的顆粒。 一、洗滌速率與洗滌時(shí)間一、洗滌速率與洗滌時(shí)間 假定假定:洗滌液黏度與濾液相同洗滌液黏度與濾液相同; 洗滌壓力與過濾時(shí)相同。洗滌壓力與過濾時(shí)相同。 42 洗滌速率洗滌速率:單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水的容積。單位時(shí)間內(nèi)消耗的洗水的容積。 洗滌阻力洗滌阻力 洗滌推動(dòng)力洗滌推動(dòng)力 W d dV 特點(diǎn)特點(diǎn): :濾餅厚度不變?yōu)V餅厚度不變 洗滌速率恒定洗滌速率恒定 洗滌時(shí)間洗滌時(shí)間: W W W ddV V / 洗滌速率洗滌速率 洗滌速率

38、與過濾終了時(shí)的過濾速率有關(guān)洗滌速率與過濾終了時(shí)的過濾速率有關(guān),這個(gè)關(guān)系這個(gè)關(guān)系 取決于過濾設(shè)備上采用的洗滌方式。取決于過濾設(shè)備上采用的洗滌方式。 二、葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間二、葉濾機(jī)的洗滌速率和洗滌時(shí)間置換洗滌置換洗滌 )(2 2 eEW VV KA d dV d dV W e W WW V KA VV d dV V 2 )(2 洗水與過濾終了時(shí)洗水與過濾終了時(shí) 濾液流過的路徑完濾液流過的路徑完 全相同。全相同。 三、板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間三、板框壓濾機(jī)的洗滌速度和洗滌時(shí)間橫穿洗滌橫穿洗滌 EeWe LLLL)(2)( 2/AA W 洗水橫穿兩層濾布及洗水橫穿兩層濾布及 整個(gè)厚度的

39、濾餅整個(gè)厚度的濾餅,流徑流徑 長度約為過濾終了時(shí)長度約為過濾終了時(shí) 濾液流動(dòng)的兩倍。濾液流動(dòng)的兩倍。 洗滌時(shí)間洗滌時(shí)間 )(84 1 2 eEW VV KA d dV d dV W e W WW V KA VV d dV V 2 )(8 / 43 3.3.7 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力: : 單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積,m3/h 一個(gè)操作周期時(shí)間為一個(gè)操作周期時(shí)間為: 一、間歇過濾機(jī)的一、間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 DWF 總時(shí)間總時(shí)間/h過濾時(shí)間過濾時(shí)間/h 洗滌時(shí)間洗滌時(shí)間/h DWF VV Q m3/h 則生產(chǎn)能力為則生產(chǎn)能