化工單元操作--過濾

1、過濾過濾3 過濾過濾混合物混合物均相混合物：所需分離的物質(zhì)在同一相中，不能用機(jī)械均相混合物：所需分離的物質(zhì)在同一相中，不能用機(jī)械 的方法分離；的方法分離；非均相混合物：具有一個(gè)以上的相，可以用機(jī)械的方非均相混合物：具有一個(gè)以上的相，可以用機(jī)械的方 法分離。相界面兩側(cè)的物質(zhì)性質(zhì)不同。法分離。相界面兩側(cè)的物質(zhì)性質(zhì)不同。固體固體固體：固體混合物固體：固體混合物固體固體液體：懸浮液液體：懸浮液固體固體氣體：含塵氣體氣體：含塵氣體液體液體氣體：含霧氣體氣體：含霧氣體液體液體液體：乳濁液液體：乳濁液非均相混合物非均相混合物3.1 過濾過濾（Filteration） 3.1.1 概述概述 過濾是在外力作用過

2、濾是在外力作用下下，利用過濾介質(zhì)使懸浮液中的液體，利用過濾介質(zhì)使懸浮液中的液體通過，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的一通過，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的一種單元操作。種單元操作。過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)具有多孔結(jié)構(gòu)，可以截留固體物質(zhì)，具有多孔結(jié)構(gòu)，可以截留固體物質(zhì)，而讓液體通過；我們把待過濾的懸浮液成為而讓液體通過；我們把待過濾的懸浮液成為濾漿（濾漿（Slurry），而過濾后分離出的固體稱為，而過濾后分離出的固體稱為濾渣濾渣或或?yàn)V餅（濾餅（Filter cake），通過過濾介質(zhì)的液體稱為通過過濾介質(zhì)的液體稱為濾液（濾液（Filtrate）。 （1）過濾介質(zhì)（過濾介質(zhì)（Fil

3、ter medium）：）： 過濾介質(zhì)應(yīng)具有以下特性：多孔性，足夠的機(jī)械強(qiáng)度，過濾介質(zhì)應(yīng)具有以下特性：多孔性，足夠的機(jī)械強(qiáng)度，盡可能小的流動(dòng)阻力，耐腐蝕性，耐熱性，易于再生。盡可能小的流動(dòng)阻力，耐腐蝕性，耐熱性，易于再生。 工業(yè)上常見的過濾介質(zhì)：織物介質(zhì)、堆積介質(zhì)、多孔固工業(yè)上常見的過濾介質(zhì)：織物介質(zhì)、堆積介質(zhì)、多孔固體介質(zhì)、多孔膜。體介質(zhì)、多孔膜。 3.1.1 概述概述 （2）過濾分類：）過濾分類： 深層過濾（深層過濾（Deep bed filteration） 濾餅過濾（濾餅過濾（Cake filteration） 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)懸浮液懸浮液深層過濾深層過濾懸浮液懸浮液濾餅濾餅過濾介質(zhì)過

4、濾介質(zhì)濾液濾液濾餅過濾濾餅過濾 （3）過濾推動(dòng)力：）過濾推動(dòng)力： 重力（漏斗過濾）、壓力（加壓過濾）或真空（抽濾）重力（漏斗過濾）、壓力（加壓過濾）或真空（抽濾）、離心力（離心過濾）。、離心力（離心過濾）。 （4）濾餅的可壓縮性）濾餅的可壓縮性 （5）助濾劑）助濾劑 助濾劑本身就是一性能良好的過濾介質(zhì)，是一種堅(jiān)硬、助濾劑本身就是一性能良好的過濾介質(zhì)，是一種堅(jiān)硬、不規(guī)則的小顆粒，它能形成結(jié)構(gòu)疏松、空隙率大、不可壓縮不規(guī)則的小顆粒，它能形成結(jié)構(gòu)疏松、空隙率大、不可壓縮的濾餅，很大程度改善過濾難度。的濾餅，很大程度改善過濾難度。助濾劑使用方法主要有兩助濾劑使用方法主要有兩種：混合、預(yù)涂。種：混合、預(yù)

5、涂。3.1.1 概述概述3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 過濾設(shè)備按生產(chǎn)壓差的方式不同分成兩大類過濾設(shè)備按生產(chǎn)壓差的方式不同分成兩大類: 壓濾和吸濾壓濾和吸濾 如葉濾機(jī)、板框壓濾機(jī)，回轉(zhuǎn)真空過如葉濾機(jī)、板框壓濾機(jī)，回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)等；濾機(jī)等； 離心過濾離心過濾 如各種間歇卸渣和連卸渣離心機(jī)。如各種間歇卸渣和連卸渣離心機(jī)。3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備（1）板框壓濾機(jī)）板框壓濾機(jī)（Plate-and-frame type filter press） 結(jié)構(gòu)與工作原理結(jié)構(gòu)與工作原理3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 流程流程裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理，裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理，1

6、232123212321 3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過濾面積大（：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過濾面積大（100100mm1500 1500mm）而占地省，過濾壓力高（可達(dá)）而占地省，過濾壓力高（可達(dá)1.5MPa），操作靈），操作靈活，便于用耐腐蝕材料制造，所得濾餅水分含量少，又能充活，便于用耐腐蝕材料制造，所得濾餅水分含量少，又能充分地洗滌。分地洗滌。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：間歇過濾，勞動(dòng)強(qiáng)度大，適用于中小規(guī)模的生產(chǎn)：間歇過濾，勞動(dòng)強(qiáng)度大，適用于中小規(guī)模的生產(chǎn)及有特殊要求的場(chǎng)合。及有特殊要求的場(chǎng)合。 橫穿洗滌橫穿洗滌（洗滌液的流通路徑是過濾濾液流通路徑的兩（洗滌液的流通路徑是過濾濾液流通

7、路徑的兩倍，洗滌液的流通截面積為過濾濾液流通截面積的一半；故倍，洗滌液的流通截面積為過濾濾液流通截面積的一半；故洗滌速率為過濾終了速率的四分之一洗滌速率為過濾終了速率的四分之一）。）。 3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備（2）葉濾機(jī)（）葉濾機(jī)（Leaf filter） 結(jié)構(gòu)與工作原理：結(jié)構(gòu)與工作原理： 3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備流程流程 裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理 特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：間歇過濾，單位地面所容納的過濾面積大，洗滌：間歇過濾，單位地面所容納的過濾面積大，洗滌充分，生產(chǎn)能力比壓濾機(jī)大，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)力省，密充分，生產(chǎn)能力比壓濾機(jī)大，機(jī)械化程度高，勞動(dòng)力省

8、，密閉過濾，操作環(huán)境較好。閉過濾，操作環(huán)境較好。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高，濾餅中粒度差別較大的顆粒：構(gòu)造復(fù)雜，造價(jià)高，濾餅中粒度差別較大的顆?？赡芊謩e積聚于不同的高度，使洗滌不均勻?？赡芊謩e積聚于不同的高度，使洗滌不均勻。 置換洗滌置換洗滌（洗滌液的流通路徑與過濾濾液流通路徑相同（洗滌液的流通路徑與過濾濾液流通路徑相同，洗滌液的流通截面積與過濾濾液流通截面積相等；，洗滌液的流通截面積與過濾濾液流通截面積相等；洗滌速洗滌速率與過濾終了速率相等率與過濾終了速率相等）。）。 （3）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（Rotary vacuum drum filter） 結(jié)構(gòu)與工作原理：結(jié)構(gòu)與工作原

9、理： 3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備3.1.2 過濾設(shè)備過濾設(shè)備流程流程 過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣特點(diǎn)特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作連續(xù)、自動(dòng)：操作連續(xù)、自動(dòng) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：設(shè)備體積龐大，過濾面積相對(duì)較小，過濾、洗滌：設(shè)備體積龐大，過濾面積相對(duì)較小，過濾、洗滌推動(dòng)力小，洗滌不充分，適用于處理量大而容易過濾的懸浮推動(dòng)力小，洗滌不充分，適用于處理量大而容易過濾的懸浮液分離。液分離。 洗滌方式為洗滌方式為置換洗滌。置換洗滌。3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 濾餅層特性濾餅層特性 （1）濾餅層空隙率）濾餅層空隙率濾餅層體積濾餅層體積濾餅中空

10、隙體積濾餅中空隙體積 空隙率反映了濾餅層中固體顆粒的堆積密度；空隙率反映了濾餅層中固體顆粒的堆積密度； ，顆，顆粒堆積緊密，同樣流量下，阻力粒堆積緊密，同樣流量下，阻力；，顆粒堆積疏松，同，顆粒堆積疏松，同樣流量下，阻力樣流量下，阻力。 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論（2）濾餅自由截面積分率）濾餅自由截面積分率A0濾濾餅餅層層的的截截面面積積截截面面積積濾濾液液通通過過濾濾餅餅層層的的流流通通 0A D dL 將濾餅層轉(zhuǎn)化為如圖所示的圓環(huán)柱，根將濾餅層轉(zhuǎn)化為如圖所示的圓環(huán)柱，根據(jù)空隙率和自由截面積分率的定義，有：據(jù)空隙率和自由截面積分率的定義，有： 22244 DdLDLd 222044

11、 DdDdA 0A 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論（3）濾餅比表面積）濾餅比表面積aB和顆粒比表面積和顆粒比表面積 S0濾濾餅餅層層體體積積顆顆粒?？偪偙肀砻婷娣e積 Ba顆?？傮w積顆粒總體積顆?？偙砻娣e顆粒總表面積 0S濾濾餅餅層層體體積積顆顆粒?？偪傮w體積積濾濾餅餅層層體體積積 1濾餅層體積濾餅層體積顆粒總體積顆?？傮w積 10BSa 0B1Sa 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 濾液通過濾餅層的流動(dòng)濾液通過濾餅層的流動(dòng) 流動(dòng)阻力可用哈根流動(dòng)阻力可用哈根泊謖葉方程表示：泊謖葉方程表示： 2e132dulp 式中式中 l 濾餅孔道的平均長(zhǎng)度，濾餅孔道的平均長(zhǎng)度，m； u為

12、濾餅孔道中濾液的流速，為濾餅孔道中濾液的流速， m/s； de 為孔道的當(dāng)量直徑，為孔道的當(dāng)量直徑，m。 0Be14444Salld 濾濾餅餅層層體體積積潤(rùn)潤(rùn)濕濕周周邊邊濾濾餅餅層層體體積積流流通通截截面面積積潤(rùn)潤(rùn)濕濕周周邊邊流流通通截截面面積積 uAuu 0濾濾餅餅層層截截面面積積濾濾餅餅層層截截面面積積流流通通截截面面積積體體積積流流量量流流通通截截面面積積體體積積流流量量LKl0 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論將以上關(guān)系代入哈根將以上關(guān)系代入哈根泊謖葉方程：泊謖葉方程： 320202001124132 SLuKSLuKp LpSKu 12020312 rLpAddVu 1 濾餅兩側(cè)

13、濾餅兩側(cè)的壓力差的壓力差過濾阻力過濾阻力過濾推動(dòng)力過濾推動(dòng)力過濾速率過濾速率 3202012 SKr 濾餅的比阻濾餅的比阻（Lewis Specific filtration resistance） 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 2221m1m/smsmNmN lupr lupr 1 濾餅的空隙率濾餅的空隙率，r，所以對(duì)可壓縮濾餅推動(dòng)力不同時(shí)，所以對(duì)可壓縮濾餅推動(dòng)力不同時(shí)，比阻也不同；由于濾液流過濾餅而對(duì)濾餅中的顆粒產(chǎn)生向，比阻也不同；由于濾液流過濾餅而對(duì)濾餅中的顆粒產(chǎn)生向前的壓縮力（壓緊力），使得濾餅表面空隙率較大，而內(nèi)部前的壓縮力（壓緊力），使得濾餅表面空隙率較大，而內(nèi)部的空隙率較

14、小，阻力較大；因此空隙率、比阻不僅與過濾推的空隙率較小，阻力較大；因此空隙率、比阻不僅與過濾推動(dòng)力有關(guān)，還與濾餅層的位置有關(guān)，它們?cè)跒V餅中的不同位動(dòng)力有關(guān)，還與濾餅層的位置有關(guān)，它們?cè)跒V餅中的不同位置分布是不均勻的。且上式過濾速率只考慮了濾餅的過濾阻置分布是不均勻的。且上式過濾速率只考慮了濾餅的過濾阻力，還未考慮過濾介質(zhì)的過濾阻力。力，還未考慮過濾介質(zhì)的過濾阻力。3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 過濾基本方程式過濾基本方程式（1）可壓縮濾餅）可壓縮濾餅 VALc 濾液體積濾液體積濾餅體積濾餅體積AcVL 當(dāng)量濾液量，當(dāng)量濾液量，m3 AcVLee 同理同理 ee21e21LL

15、rprLrLpprLprLpAddVu 當(dāng)量濾餅層厚度，當(dāng)量濾餅層厚度，m eVVrcpAAddVu e01VVcrpAAddVus sprr 0壓縮性指數(shù)壓縮性指數(shù)3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論（2）不可壓縮濾餅）不可壓縮濾餅 S = 0 e0VVcrpAAddVu 比阻的另一種表達(dá)方法比阻的另一種表達(dá)方法 定義：定義：濾液體積濾液體積濾餅中絕干固體質(zhì)量濾餅中絕干固體質(zhì)量 c無論如何定義，過濾的阻力是不變的，所以：無論如何定義，過濾的阻力是不變的，所以： AVcrArcV crrc即即比阻（比阻（Ruth Specific filtration resistance），），m/kg 3

16、.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 恒壓過濾（恒壓過濾（Constant pressure filtration） 若在過濾過程中保持過濾推動(dòng)力恒定，那么在過濾初始若在過濾過程中保持過濾推動(dòng)力恒定，那么在過濾初始階段，濾餅還未形成時(shí)，過濾阻力小，過濾速率大，隨著過階段，濾餅還未形成時(shí)，過濾阻力小，過濾速率大，隨著過濾的進(jìn)行，濾餅厚度不斷增大，過濾阻力增大，過濾速率下濾的進(jìn)行，濾餅厚度不斷增大，過濾阻力增大，過濾速率下降；這種過濾方式為降；這種過濾方式為恒壓過濾恒壓過濾。 若要保證過濾過程的過濾速率恒定，那么在過濾過程中若要保證過濾過程的過濾速率恒定，那么在過濾過程中應(yīng)不斷提高過濾

17、的推動(dòng)力，這種操作方式為應(yīng)不斷提高過濾的推動(dòng)力，這種操作方式為恒速過濾（恒速過濾（Constant rate filtration ）。 若過濾過程中壓力和速率均無法恒定則若過濾過程中壓力和速率均無法恒定則為變壓變速過濾為變壓變速過濾。 恒壓過濾如線（恒壓過濾如線（1）所示，壓）所示，壓力恒定，速率不斷下降；力恒定，速率不斷下降； 恒速過濾如線（恒速過濾如線（2）所示，速）所示，速率恒定，過濾壓力不斷提高；率恒定，過濾壓力不斷提高； 線（線（5）為系統(tǒng)阻力，包括過）為系統(tǒng)阻力，包括過濾系統(tǒng)管道阻力和濾餅阻力；濾系統(tǒng)管道阻力和濾餅阻力； 變壓變速過濾，當(dāng)管道阻力變壓變速過濾，當(dāng)管道阻力濾餅阻力時(shí)

18、，則變壓變速過濾濾餅阻力時(shí)，則變壓變速過濾趨向于恒壓過濾，如線（趨向于恒壓過濾，如線（3）所示）所示；當(dāng)管道阻力；當(dāng)管道阻力濾餅阻力時(shí)，則濾餅阻力時(shí)，則過濾壓力和過濾速率變化明顯，過濾壓力和過濾速率變化明顯，如線（如線（4）所示。）所示。 （3）（4）（5）（2）（1）壓力壓力速率速率3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 在工業(yè)應(yīng)用實(shí)際中采用哪種操作方式？恒壓？恒速？在工業(yè)應(yīng)用實(shí)際中采用哪種操作方式？恒壓？恒速？先恒速后恒壓？先恒壓后恒速？先恒速后恒壓？先恒壓后恒速？ 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 e01VVcrpAAddVus crk01 令令，k與濾液性質(zhì)、懸浮液濃度、溫度等有關(guān)與

19、濾液性質(zhì)、懸浮液濃度、溫度等有關(guān)spkK 12 K稱為過濾常數(shù)，稱為過濾常數(shù)，m2/s，與濾液性質(zhì)、懸浮液濃度、溫，與濾液性質(zhì)、懸浮液濃度、溫度、過濾壓力、壓縮性指數(shù)等因素有關(guān)；對(duì)一定的懸浮液度、過濾壓力、壓縮性指數(shù)等因素有關(guān)；對(duì)一定的懸浮液在恒壓條件下過濾，壓力差、濾液粘度、懸浮液濃度、濾在恒壓條件下過濾，壓力差、濾液粘度、懸浮液濃度、濾餅比阻、壓縮性指數(shù)等為常數(shù)，即為常數(shù)，那么過濾基本餅比阻、壓縮性指數(shù)等為常數(shù)，即為常數(shù)，那么過濾基本方程為：方程為： e22VVKAddVu e22VVKAddVu 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 ee020e2 dKAdVVVVV ee020e2 d

20、KAdVVVV e為過濾得到濾液量所花的時(shí)間，它與為過濾得到濾液量所花的時(shí)間，它與Ve一樣是虛擬量一樣是虛擬量（反映過濾介質(zhì)阻力的大?。?，積分上式（反映過濾介質(zhì)阻力的大?。?，積分上式 e22e KAVVe22e KAV 2e22KAVVV 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 當(dāng)過濾介質(zhì)阻力與濾餅阻力相比較小可以忽略，當(dāng)過濾介質(zhì)阻力與濾餅阻力相比較小可以忽略， Le= 0、Ve= 0、e= 0時(shí)，時(shí)， 22KAV 令令A(yù)Vq 單位過濾面積上所得到的濾液量，單位過濾面積上所得到的濾液量，m3/m2； AVqee e2e Kqqe2e Kq Kqqq e22過濾介質(zhì)阻力不可忽略過濾介質(zhì)阻力不可忽略

21、過濾介質(zhì)阻力可忽略過濾介質(zhì)阻力可忽略 Kq 23.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 過濾參數(shù)的測(cè)定過濾參數(shù)的測(cè)定（1）過濾常數(shù)（）過濾常數(shù)（Filtration constant）的測(cè)定）的測(cè)定 過濾常數(shù)與過濾體系、操作條件有關(guān)，通常由恒壓過濾過濾常數(shù)與過濾體系、操作條件有關(guān)，通常由恒壓過濾實(shí)驗(yàn)測(cè)定；其測(cè)定方法主要有兩種。實(shí)驗(yàn)測(cè)定；其測(cè)定方法主要有兩種。 微分法微分法： e22VVKAddV e2qqKddq e22qKqKdqd q 用用近似代替近似代替 dqd e22qKqKq 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論q3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論積分法：積分法： 2e2

22、2KAVVV Kqqq e22e21qKqKq 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論注意：注意： 在實(shí)驗(yàn)測(cè)定過程中微分法測(cè)定的是一定時(shí)間段內(nèi)時(shí)間在實(shí)驗(yàn)測(cè)定過程中微分法測(cè)定的是一定時(shí)間段內(nèi)時(shí)間、濾液量的變化量，而積分法是測(cè)定實(shí)驗(yàn)過程中某時(shí)刻濾液、濾液量的變化量，而積分法是測(cè)定實(shí)驗(yàn)過程中某時(shí)刻濾液的總量；微分法在理論上做了近似不如積分法準(zhǔn)確；的總量；微分法在理論上做了近似不如積分法準(zhǔn)確； 在實(shí)驗(yàn)過程中要保證最終得到的關(guān)系線為直線，也就在實(shí)驗(yàn)過程中要保證最終得到的關(guān)系線為直線，也就是過濾常數(shù)恒定，必須注意哪些問題？是過濾常數(shù)恒定，必須注意哪些問題？ 保證保證、r、c、s、p等參數(shù)即懸浮液體系、溫度、

23、濃度等參數(shù)即懸浮液體系、溫度、濃度、過濾方式、過濾介質(zhì)、過濾壓力等在過濾過程中維持恒定、過濾方式、過濾介質(zhì)、過濾壓力等在過濾過程中維持恒定； 過濾常數(shù)是在一定過濾壓力下測(cè)定的，它能否用于其過濾常數(shù)是在一定過濾壓力下測(cè)定的，它能否用于其他過濾壓力的計(jì)算呢？他過濾壓力的計(jì)算呢？ 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論crpKs012 sppcrcrKK 100 若比阻若比阻r與參數(shù)與參數(shù)c沒有變化則沒有變化則 sppKK 1 若為不可壓縮濾餅則若為不可壓縮濾餅則 ppKK 濾餅多具有可壓縮性，且實(shí)驗(yàn)條件往往與實(shí)際操作條件濾餅多具有可壓縮性，且實(shí)驗(yàn)條件往往與實(shí)際操作條件不同如懸浮液的濃度、溫度、壓力等

24、等，所以要將實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同如懸浮液的濃度、溫度、壓力等等，所以要將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的過濾常數(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，必須利用以上各式進(jìn)行校正；的過濾常數(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，必須利用以上各式進(jìn)行校正；但校正前必須確定壓縮性指數(shù)但校正前必須確定壓縮性指數(shù)s。 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論（2）壓縮性指數(shù)（）壓縮性指數(shù)（Compressibility coefficient）的測(cè)定）的測(cè)定 spkK 12 kpsK2loglog1log 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 例例 擬用一板框壓濾機(jī)在擬用一板框壓濾機(jī)在3kgf/cm2壓強(qiáng)下過濾某懸浮液，壓強(qiáng)下過濾某懸浮液，過濾常數(shù)為過濾常數(shù)為710-5m2/s ，

25、qe=0.015 m3/m2，現(xiàn)要求每一操作周，現(xiàn)要求每一操作周期得到期得到10m3濾液，過濾時(shí)間為濾液，過濾時(shí)間為0.5h，濾餅不可壓縮，且濾餅，濾餅不可壓縮，且濾餅與濾液體積比與濾液體積比c=0.03 m3/m3 ，求：，求： （1）需要多大過濾面積；）需要多大過濾面積； （2）如果操作壓力提高至）如果操作壓力提高至6 kgf/cm2 ，現(xiàn)有一臺(tái)板框壓濾，現(xiàn)有一臺(tái)板框壓濾機(jī)，每個(gè)框的尺寸為機(jī)，每個(gè)框的尺寸為635 635 25mm，要求每個(gè)過濾周期，要求每個(gè)過濾周期得到的濾液量仍為得到的濾液量仍為10m3，過濾時(shí)間不超過，過濾時(shí)間不超過0.5h，至少需要多，至少需要多少個(gè)濾框才能滿足要求。

26、少個(gè)濾框才能滿足要求。 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 洗滌速率和洗滌時(shí)間洗滌速率和洗滌時(shí)間 （1）洗滌速率）洗滌速率 洗滌速率為單位時(shí)間的洗滌液用量。在洗滌過程中，濾餅洗滌速率為單位時(shí)間的洗滌液用量。在洗滌過程中，濾餅厚度不再增加，故洗滌過程的阻力不變，洗滌速率為常數(shù)。厚度不再增加，故洗滌過程的阻力不變，洗滌速率為常數(shù)。 E0E1EEEesLLrpAddV We0W1WWWLLrpAddVs 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 連續(xù)過濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)和葉濾機(jī) 此類過濾機(jī)的洗滌方式是置換洗滌，其特點(diǎn)是：此類過濾機(jī)的洗滌方式是置換洗滌，其特點(diǎn)是： EeWeLLLL E

27、WAA 當(dāng)過濾濾液粘度與洗滌液粘度相等當(dāng)過濾濾液粘度與洗滌液粘度相等 ，過濾終了，過濾終了壓力與洗滌壓力相等時(shí)壓力與洗滌壓力相等時(shí) ，洗滌速率與過濾終了速率，洗滌速率與過濾終了速率相等：相等： EW EWpp EW ddVddV3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 板框過濾機(jī)板框過濾機(jī)此類過濾機(jī)采用橫穿洗滌方式，其特點(diǎn)是：此類過濾機(jī)采用橫穿洗滌方式，其特點(diǎn)是： EeWe2LLLL EW21AA 同樣比較過濾終了速率和洗滌速率，當(dāng)過濾濾液粘度與洗同樣比較過濾終了速率和洗滌速率，當(dāng)過濾濾液粘度與洗滌液粘度相等滌液粘度相等W =E，過濾終了壓力與洗滌壓力相等，過濾終了壓力與洗滌壓力相等pW= p E

28、時(shí)，洗滌速率為過濾終了速率的四分之一時(shí)，洗滌速率為過濾終了速率的四分之一 ：EW41 ddVddV3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論（2）洗滌時(shí)間）洗滌時(shí)間 為了相互區(qū)別，過濾時(shí)間用為了相互區(qū)別，過濾時(shí)間用F表示，洗滌時(shí)間用表示，洗滌時(shí)間用W、輔、輔助時(shí)間用助時(shí)間用R表示。洗滌時(shí)間為：表示。洗滌時(shí)間為： WWW ddVV 式中式中VW為洗滌液的用量，為洗滌液的用量，m3；置換洗滌和橫穿洗滌速率；置換洗滌和橫穿洗滌速率可合并寫成：可合并寫成： e2EW2VVKAddVddV qqqKJAVVVKJKAVVVWe22e22eW222 置換洗滌置換洗滌 =1橫穿洗滌橫穿洗滌 =1/4VVJW 3.

29、1.3 過濾基本理論過濾基本理論討論：討論： 當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可以忽略時(shí) F2e2W222 JqKJqqqKJ )(F2 Kq 洗滌速率與洗滌時(shí)間計(jì)算中置換洗滌洗滌速率與洗滌時(shí)間計(jì)算中置換洗滌 =1，橫穿洗滌，橫穿洗滌 =1/4的成立條件？的成立條件？ W =E，pW = pE； 若若W E，pW pE，則，則W如何計(jì)算？如何計(jì)算？sppKK 1WWW qqqKJe2WW2 3.1.3 過濾基本理論過濾基本理論 例例 用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，該過濾機(jī)共有用板框壓濾機(jī)過濾某懸浮液，該過濾機(jī)共有12個(gè)框，個(gè)框，框邊長(zhǎng)框邊長(zhǎng)300mm，厚，厚25mm，在過濾開始，在過濾開始3

30、min內(nèi)恒速過濾，當(dāng)內(nèi)恒速過濾，當(dāng)壓力升高到壓力升高到392kPa（表壓）后恒壓操作，又經(jīng)過（表壓）后恒壓操作，又經(jīng)過15min濾框?yàn)V框被充滿，然后在被充滿，然后在343kPa（表壓）下洗滌（表壓）下洗滌10min，求：在每個(gè)，求：在每個(gè)操作周期內(nèi)（操作周期內(nèi)（1）收集到的濾液量；（）收集到的濾液量；（2）洗滌液用量。）洗滌液用量。 此懸浮液曾在一過濾面積為此懸浮液曾在一過濾面積為0.05m2的真空葉濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行的真空葉濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)在試驗(yàn)，試驗(yàn)在66.66kPa真空度下進(jìn)行，真空度下進(jìn)行，5min獲得濾液獲得濾液250ml，又過了，又過了5min再得到濾液再得到濾液150ml，濾餅不可壓

31、縮，過濾介質(zhì)，濾餅不可壓縮，過濾介質(zhì)阻力在葉濾機(jī)和板框壓濾機(jī)中相同。阻力在葉濾機(jī)和板框壓濾機(jī)中相同。 3.1.4 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力可以以單位時(shí)間過濾得到的濾液或?yàn)V渣體積量生產(chǎn)能力可以以單位時(shí)間過濾得到的濾液或?yàn)V渣體積量來表示，沒有特別說明情況下以前者表示，來表示，沒有特別說明情況下以前者表示，Q，m3濾液濾液/h。 （1）間歇過濾機(jī)生產(chǎn)能力）間歇過濾機(jī)生產(chǎn)能力 RWFC VVQ F，L，V，但濾液在過濾后期增加量不大而洗滌速，但濾液在過濾后期增加量不大而洗滌速率率，W、R相應(yīng)相應(yīng)，Q； F，L，V，W、R所占比重所占比重， Q。 因此必然存在最佳的過濾時(shí)間，使得過濾生產(chǎn)能力達(dá)到因此必然存在最佳的過濾時(shí)間，使得過濾生產(chǎn)能力達(dá)到最大。最大。 3.1.4 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力過濾機(jī)的生產(chǎn)能力RWF VQqQARWF ，Kqqqe2F