第3章非均相物系的分離

熟練掌握:非均相混合物的重力沉降與離心沉降的基本公式；過濾機理和過濾的基本參數(shù)；恒壓過濾方程及過濾常數(shù)的測定。理解內(nèi)容：沉降區(qū)域的劃分；降塵室生產(chǎn)能力的計算；旋風(fēng)分離器臨界直徑的計算；過濾基本方程；沉降與過濾的各種影響因素；板框壓濾機與轉(zhuǎn)鼓真空過濾機的基本結(jié)構(gòu)、操作及計算。了解內(nèi)容：其他分離設(shè)備的構(gòu)造與操作特點；干擾沉降；濾餅的可壓縮性；恒速過濾；分離設(shè)備的選擇。第3章非均相物系的分離混合物均相混合物

非均相混合物

物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻而且不存在相界面的混合物。例如：互溶溶液及混合氣體物系內(nèi)部有隔開兩相的界面存在且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)截然不同的混合物。一相為連續(xù)相，另一相為分散相例如固體顆粒和氣體構(gòu)成的含塵氣體固體顆粒和液體構(gòu)成的懸浮液

不互溶液體構(gòu)成的乳濁液

液體顆粒和氣體構(gòu)成的含霧氣體非均相混合物機械分離的目的：(1)回收有價值的分散組分(2)凈化分散介質(zhì),可以進(jìn)一步加工處理(3)環(huán)境保護(hù)和安全生產(chǎn)分離依據(jù)和作用力的不同，非均相混合物的分離方法主要有以下幾種：（1）依據(jù)連續(xù)相的分散相的密度差異，在重力場或離心力場分離。（2）依據(jù)兩相對固體多孔介質(zhì)透過性的差異，在重力、壓強差或離心力的作用下，液體透過介質(zhì)而分散的固體顆粒受到阻擋被分離出來。（3）依據(jù)兩相電性質(zhì)的差異，在電場力的作用下進(jìn)行分離。本章主要討論以流體為連續(xù)相的非均相混合物的分離。通過本章的學(xué)習(xí)，要重點掌握沉降和過濾這兩種機械分離操作的原理、過程計算、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)與特性，能夠根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，合理選擇設(shè)備類型和尺寸。3.1顆粒的特性3.1.1單一顆粒的特性參數(shù)表示顆粒大小的幾何參數(shù)：大小（尺寸）、形狀、表面積（或比表面積）。圖3-1不同形狀顆粒示意圖3.1.1.1形狀規(guī)則的顆粒(1)大?。河妙w粒的某一個或某幾個特征尺寸表示，如球形顆粒的大小用直徑ds表示。(2)比表面積：單位體積顆粒所具有的表面積，其單位為m2/m3,對球形顆粒為：3.1.1.2形狀不規(guī)則的顆粒(1)顆粒的形狀系數(shù)：用形狀系數(shù)表示顆粒的形狀，最常用的形狀系數(shù)是球形度ψ，它的定義式為ψ<1（非球形）

(2)顆粒的當(dāng)量直徑

體積當(dāng)量直徑deV，即體積等于顆粒體積的球形顆粒的直徑為非球形顆粒的等體積當(dāng)量直徑。比表面積當(dāng)量直徑dea，即將比表面積等于顆粒比表面積的球形顆粒的直徑定義為非球形顆粒的等比表面積當(dāng)量直徑。通常使用等體積當(dāng)量直徑：工業(yè)生產(chǎn)中常遇到流體通過大小不等的混合顆粒群的流動，此時常認(rèn)為這些顆粒形狀一致，只考慮大小不同。常用篩分的方法測得粒度分布，再求其相應(yīng)的平均特性參數(shù)3.1.2混合顆粒的特性參數(shù)3.1.2.1顆粒的篩分尺寸對于工業(yè)上常見的中等大小的混合顆粒，一般采用一套標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行測量，這種方法稱為篩分。

標(biāo)準(zhǔn)篩：有不同的系列，其中泰勒（Tyler）標(biāo)準(zhǔn)篩是較為常用的標(biāo)準(zhǔn)篩之一，其篩孔的大小以每英寸長度篩網(wǎng)上所具有的篩孔數(shù)目表示，稱為目。

篩號(目數(shù))：每英寸邊長的篩孔數(shù)目；

篩過量：通過篩孔的顆粒量；

篩余量：截留于篩面上的顆粒量。

顆粒的篩分尺寸:3.1.2.2顆粒群的平均特性參數(shù)①平均比表面積：②顆粒群的等比表面積當(dāng)量直徑：3.2沉降根據(jù)沉降作用力可分為：重力沉降、離心沉降根據(jù)沉降粒子間相互影響程度可分為：自由沉降和干擾沉降3.2.1顆粒-流體間的阻力阻力：（N）阻力系數(shù)(1)牛頓阻力定律

(2)阻力（曳力）系數(shù):與流體的流動阻力系數(shù)類似，阻力（曳力）系數(shù)與顆粒沉降雷諾數(shù)有關(guān)，即注意：其中d為顆粒直徑，u0為顆粒的沉降速度，ρ、μ分別為流體的密度與粘度。實驗獲得ξ與Rep的關(guān)系：曳力系數(shù)ξ與ReP的關(guān)系：(1)圓球(2)圓盤(3)圓柱10-410-310-210-11.01010210310410510610-11.010102103105RePξ(1)(2)(3)

通過實驗得到曳力系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系繪成算圖,將他們回歸成關(guān)聯(lián)式為：

②過渡區(qū)（Allen區(qū)，2<Re0<500）

③湍流區(qū)（牛頓區(qū)，500<Re0<200000）④Re0>200000后，ζ驟然下降，在Re0=(3~10)×105范圍內(nèi)可近似取ζ=0.1。

①層流區(qū)（Stokes區(qū)，Re0<2或0.3）

（Stokes定律）3.2.2重力沉降（1）球形顆粒的自由沉降速度

以重力的方向為正方向Fb浮力Fd阻力

Fg重力什么情況下顆粒在流體中會發(fā)生沉降過程？

直徑為d、顆粒密度為ρs的球形顆粒在密度為流體中的重力和浮力分別為：

重力：（N）浮力：（N）

t

u

u0加速段勻速段顆粒做勻速運動，沉降速度恒定不變，該速度稱為自由沉降速度。達(dá)到恒定的沉降速度時，合力為：

阻力：（N）阻力系數(shù)（球形顆粒的自由沉降速度）②過渡區(qū)（Allen區(qū)，2<Re0<500）

③湍流區(qū)（牛頓區(qū)，500<Re0<200000）①層流區(qū)（Stokes區(qū)，Re0<2或0.3）

（Stokes定律）（2）不同區(qū)域的沉降速度公式（3）沉降速度的計算公式法(試差法)：將以上阻力系數(shù)關(guān)系式代入自由沉降速度的計算式中可得到計算沉降速度的公式。由于沉降速度未知,雷諾數(shù)無法計算，因此公式法也需要試差計算。計算過程：假設(shè)沉降處于層流區(qū)Stokes定律求u0核算Re0若Re0<2，則假設(shè)成立若Re0>2，則用相應(yīng)的公式求u0核算Re0因次分析法：通過實驗整理數(shù)據(jù)得到：阿基米德準(zhǔn)數(shù)

Ar與沉降顆粒和流體的性質(zhì)、分離要求有關(guān)，根據(jù)已知條件計算Ar，然后由上式計算Re0，由Re0直接計算沉降速度u0，不需要試差和校核。（4）分級沉降

含有兩種直徑不同或密度不同的混合物，可以用沉降的方法加以分離。密度不同的a、b兩種顆粒采用分級沉降法分離，若可用斯托克斯定律計算，則a、b兩種顆粒達(dá)到相同沉降速度時：通式：（5）其它因素對沉降速度的影響以上的沉降過程為在重力作用下球形顆粒的自由沉降：①顆粒為球形；②顆粒沉降時彼此相距較遠(yuǎn)，互不干擾；③容器壁對沉降的阻滯作用可以忽略；④顆粒直徑不能小到受流體分子運動的影響。

在實際情況中還需考慮以下因素的影響：3.2.2.3非球形顆粒的沉降；3.2.2.4干擾沉降。

例1：某燒堿廠擬采用重力沉降凈化粗鹽水，粗鹽水密度1200kg/m3，粘度為2.310-3Pa·s，其中顆?？煽醋髑蛐危芏葹?640kg/m3。求直徑為0.2mm的顆粒的沉降速度。解法1：試差法解法2：因次分析法-阿基米德數(shù)（略）解：假設(shè)沉降屬層流區(qū)，則校核流型原假設(shè)不成立。再設(shè)沉降屬過渡區(qū)，則校核流型過渡區(qū)假設(shè)成立，dp=0.259mm即所求。沉降設(shè)備一、對沉降分離設(shè)備的要求(1)基本要求：一般要求流體在離開設(shè)備前，顆粒已能沉降到設(shè)備底部或器壁；盡可能減少對沉降過程的干擾；避免已沉降顆粒的再度揚起。A、沉降時間：顆粒沉降到設(shè)備底部或器壁所需的時間。由顆粒沉降速度和設(shè)備內(nèi)的沉降距離決定。B、停留時間：連續(xù)操作可取流體流過設(shè)備有效空間所需的平均時間；間歇操作可為一次操作時間（不含裝卸料）。沉降條件：停留時間>沉降時間。但停留時間不應(yīng)太大，否則成本高。（2）分離性能指標(biāo)：

總效率：在有限的停留時間內(nèi)，只能分離下來其中一部分，它與顆?？偭恐龋ㄓ觅|(zhì)量分?jǐn)?shù)表示），用η0.表示。粒級分離效率ηi：在一定粒徑顆粒的總量中，被分離部分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。臨界直徑dpc：粒徑越大，沉降速度越快，所需時間越短，當(dāng)粒徑增至某一臨界值時，其粒徑效率達(dá)到100%時的直徑。直徑小，總效率高，分離性能好。最大生產(chǎn)能力：混合物的處理量越大，在同一設(shè)備內(nèi)的停留時間越短，臨界直徑越大。若規(guī)定了臨界直徑，相當(dāng)于規(guī)定了混合物最大可能的處理量。

分離效率、臨界直徑、最大生產(chǎn)能力是分離設(shè)備的重要分離性能。它們常需要測定或利用經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。3.2.3重力沉降設(shè)備3.2.3.1降塵室:常用于含塵氣體的預(yù)處理。集塵斗氣體入口氣體出口降塵室含塵氣體凈化氣體顆粒降塵室操作示意圖

顆粒能夠沉降到集塵斗中有什么條件呢？顆粒在降塵室中的沉降時間小于停留時間時，顆粒在流體離開降塵室前即可沉降到降塵室的底部。其中：停留時間：氣流速度m/s氣流流率m3/sθt與設(shè)備尺寸及處理量有關(guān)，與顆粒性質(zhì)無關(guān)；

沉降時間

θ0與流體、顆粒的性質(zhì)、分離要求及降塵室的高度有關(guān)。

故顆粒在降塵室能沉降分離的具體條件是：

B

Vs

u0

uL

H顆粒在降塵室中的運動注意：當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt≥θ0時，它能夠被完全（100%）地分離；當(dāng)某直徑的顆粒滿足θt<θ0時，它不是不能被分離，仍然可以被分離，只不過是不能被完全分離。討論：（1）降塵室的生產(chǎn)能力：

多層降沉室清潔氣流含塵氣流擋板隔板故生產(chǎn)能力與降塵室的底面積BL有關(guān)而與降塵室的高度無關(guān)，因此，降塵室多制成扁平型或多層。(4)θt≥θ0在設(shè)計中是確定降塵室主要結(jié)構(gòu)尺寸的依據(jù)，在操作中是確定所能完全分離最小顆粒直徑的判據(jù)。當(dāng)Stoches定律適用時，顆粒在降塵室中作自由沉降，處理量為Q時能分離出的顆粒的最小直徑dmin為：降塵室底面積(2)降塵室生產(chǎn)能力與設(shè)備高度無關(guān)，那么降塵室的高度是否越小越好呢？（25—100mm，否則出灰不方便）(3)為避免干擾塵粒的沉降或防止氣流湍動卷起已沉降的顆粒，降塵室中氣速不宜過大，一般應(yīng)控制在1.5-3m/s以下。3.2.3.2沉降槽:用于分離清液而留下稠厚沉渣的設(shè)備。

用于分離懸浮液，連續(xù)操作。其生產(chǎn)能力與降塵室一樣與底面積有關(guān)，與沉降槽高度無關(guān)。（低濃度為澄清器，中等濃度為濃縮器或增稠器）懸浮液中加入電解質(zhì)、絮凝劑等添加劑有利于絮凝現(xiàn)象的發(fā)生，提高沉降速度；另外，提高懸浮液溫度也可提高沉降速度。圖3-6連續(xù)式沉降槽（增稠器）3.2.4離心沉降r1r2ArCBuruut顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運動顆粒的切線速度旋轉(zhuǎn)半徑離心加速度若顆粒為球形：顆粒密度流體密度當(dāng)作用力等于阻力時，可得離心沉降速度ur(1)離心沉降速度計算方法：同重力場，重力→離心力(2)衡量離心分離性能的指標(biāo):離心分離因數(shù)提高分離因數(shù)，可以通過提高轉(zhuǎn)速或者設(shè)備直徑。故可用于分離兩相密度差較小或者顆粒很小的物系。(3)離心沉降速度與重力沉降速度的比較

表達(dá)式：重力沉降速度公式中的重力加速度改為離心加速度數(shù)值：重力沉降速度基本上為定值

離心沉降速度為絕對速度在徑向上的分量，隨顆粒在

離心力場中的位置而變。3.2.5離心沉降設(shè)備3.2.5.1旋風(fēng)分離器(1)結(jié)構(gòu):如右圖所示,主體的上部為圓筒形,下部為圓錐形,中央有一升氣管。圖3-8旋風(fēng)分離器尺寸及操作原理示意圖(2)工作原理顆粒在隨氣流旋轉(zhuǎn)過程中被拋向器壁，沿器壁落下，自錐底排出。被凈化的氣體到達(dá)底部后折向上，沿中心軸旋轉(zhuǎn)著從頂部的中央排氣管排出。（3）旋風(fēng)分離器的分離性能

①臨界直徑dc：能夠分離出的最小顆粒直徑。不僅與顆粒和氣體的性質(zhì)有關(guān),而且與旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和處理量有關(guān)。處理量越大、顆粒密度越大、進(jìn)口越窄、長徑比越大，則臨界直徑越小，分離性能越好。一般分離因數(shù)為5—2500，可分離氣體中5—75μm直徑的粒子。

②分離效率——粒級效率、總效率含塵氣體中所有顆粒經(jīng)分離器后被分離出的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)η0，稱為總效率:含塵氣體中某一粒徑的顆粒經(jīng)分離器后被分離出的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)ηpi，稱為粒級效率:其中c為質(zhì)量含量，g/m3；i表示直徑為di的顆粒。

討論：ⅰ若兩臺旋風(fēng)分離器的總效率相同，他們的分離性能是否相同？含塵氣體中顆粒的大小范圍不同，臨界直徑不同，因此采用粒級效率才能更準(zhǔn)確地評價分離器的效率。ⅱd>dc時，ηpi=100%，d<dc的顆粒能否被分離？

能，不能被完全分離即ηpi<100%。ⅲηpi與η0的關(guān)系

③旋風(fēng)分離器的壓力降（阻力損失）通常壓降用入口氣體動能的倍數(shù)來表示：

大小是決定分離過程能耗和合理選擇風(fēng)機的依據(jù)。阻力系數(shù)ζc與旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和尺寸有關(guān)，對同一種結(jié)構(gòu)形式、不同規(guī)格（尺寸）的旋風(fēng)分離器ζ為常數(shù)。

旋液分離器的工作原理及計算與旋風(fēng)分離器類似。

與旋風(fēng)分離器相比，旋液分離器的直徑較??？較大？氣固密度差大而液固密度差較小，為獲得較高的離心力，旋液分離器的直徑通常較小。

旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，無運動部件，操作不受溫度和壓強的限制，價格低廉，性能穩(wěn)定，可滿足中等粉塵捕集的要求，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

氣量一定,進(jìn)口氣速越大,旋風(fēng)分離器直徑越小,分離效果越好。工業(yè)上將許多小直徑旋風(fēng)分離器并聯(lián)組成整體，裝在一個外殼內(nèi)，稱為旋風(fēng)分離器組，分離效果比大直徑的旋風(fēng)分離器好。

多級旋風(fēng)分離器3.2.5.2離心沉降機

▲分離液-固非均相混合物

▲特點：轉(zhuǎn)速可以根據(jù)需要調(diào)整,由設(shè)備本身的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，適用于分離困難的體系，

▲常用的離心沉降機：轉(zhuǎn)鼓式離心機、蝶片式離心機等。管式超速離心機蝶片式離心機

3.3過濾3.3.1過濾過程的基本概念過濾是在外力作用下，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，從而實現(xiàn)固液分離的一種單元操作。我們把待過濾的懸浮液稱為濾漿，而過濾后分離出的固體與其中殘留的液體所組成的混合物稱為濾渣或濾餅，通過過濾介質(zhì)的液體稱為濾液。過濾的推動力有重力、壓力和離心力，本節(jié)討論應(yīng)用最廣的壓力過濾。工業(yè)過濾方式:深層過濾、濾餅過濾

特點：固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過濾介質(zhì)內(nèi)部，過濾介質(zhì)表面上無顆粒層形成。特點：固體顆粒呈餅層狀沉積于過濾介質(zhì)的上游一側(cè)，形成濾餅層。適用：處理顆粒含量較高(>1%)的懸浮液，是工業(yè)生產(chǎn)中的主要過濾方式。適用：懸浮液中顆粒尺寸甚小而且含量甚微(<0.1%)的場合。過濾介質(zhì)定期更換或清洗再生。懸浮液過濾介質(zhì)濾液深層過濾清液過濾介質(zhì)懸浮液濾餅濾餅過濾3.3.2影響過濾的因數(shù)(1)過濾介質(zhì)：流體可通過而截留固體的可滲透材料。深層過濾常用均質(zhì)的固體顆粒。如砂粒、無煙煤等。濾餅過濾通常采用篩網(wǎng)或織物纖維，如編織金屬網(wǎng)、各種濾布。要求：具有多孔性，足夠的機械強度。①絲織物品：棉、麻、合纖、金屬網(wǎng)(濾布、濾紙)；②多孔性固體介質(zhì)：多孔塑料；③堆積介質(zhì)：砂、木炭、石棉粉等。（2）選擇依據(jù)：

①分離要求，如回收或除去顆粒的最小粒徑、分離效率、處理能力；②懸浮液特性，包括顆粒形狀，粒度分布、固體顆粒濃度、粘度等；③操作條件，如操作壓強、溫度；④過濾設(shè)備的類型(3)過濾推動力克服流體流動阻力，提高過濾速度。過濾推動力:

重力（速度慢，僅用于小規(guī)模，或顆粒大、含量少的懸浮液過濾；離心力（速度快，但受過濾介質(zhì)強度及其孔徑的制約，設(shè)備投資和動力消耗大，用于一般方法難于分離的懸浮液）、壓力差。

生產(chǎn)上常用壓差作推動力，壓差有可調(diào)性。分為加壓過濾和真空過濾。若維持操作壓強不變，過濾速度將逐漸下降，稱為恒壓過濾。逐漸加大壓強差以維持過濾速度不變的操作，稱為恒速過濾。（4）過濾基本參數(shù)1、處理量：可采用懸浮液體積Vs（m3）、濾液體積V（m3）或濾餅體積Vc（m3）表示。2、生產(chǎn)能力：過濾機的生產(chǎn)能力通常以m3濾液/h表示。3、生產(chǎn)率（G）：過濾機單位過濾面積在單位時間內(nèi)過濾出的干固體質(zhì)量，kg干固體/（m3?S）4、過濾面積A：允許濾液通過的過濾介質(zhì)的總面積，m2。5、懸浮液固相濃度c：單位體積懸浮液中所含固體顆粒的總體積，用體積分?jǐn)?shù)表示，是選擇過濾設(shè)備的重要參數(shù)。6、濾餅含液量w：濾餅中所含液體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實際生產(chǎn)中常常要對濾餅含液量加以控制，以減少后續(xù)操作（如干燥）費用。7、濾餅與濾液的體積比ν：獲得單位體積濾液同時形成的濾餅體積，m3濾餅/m3濾液。8、過濾速率dv/dt：單位時間獲得的濾液體積，m3濾液/s。9、過濾速度dv/（Adt）：單位時間單位過濾面積上得到的濾液體積，m3濾液/（m2?s)(5)濾餅的可壓縮性由剛性顆粒形成的濾餅，在過濾過程中顆粒形狀和顆粒間的空隙率保持不變，稱不可壓縮濾餅。而非剛性顆粒形成的濾餅在壓強差作用下會壓縮變形，稱為可壓縮性。可壓縮性要進(jìn)行實驗測定。（6）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、不可壓縮的濾餅，很大程度改善過濾難度。助濾劑使用方法主要有兩種：混合、預(yù)涂。注意：當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時不能使用助濾劑。3.3.3過濾過程的計算3.3.3.1過濾速度

單位時間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液體積

。過濾是非定常操作，過濾時濾餅逐漸增厚，阻力隨之增大，故瞬時過濾速度表示如下：3.3.3.2濾液通過濾渣層的流動(一)幾個概念(1)過濾的壓力差△p=△p1（濾餅）+△p2（過濾介質(zhì)）；(2)恒壓過濾和恒速過濾；(3)濾餅的壓縮性。(二)濾液通過濾餅層流動的簡化1.濾餅層特性（1）濾餅層空隙率ε(2)顆粒的比表面積(3)流道的平均長度l若濾餅的厚度為L，則l=K0L，對顆粒床層的層流流動K0=5。(4)濾餅層濾液通道的當(dāng)量直徑2.簡化計算(1)濾液的真實流速u1若u為按整個床層截面積計算的濾液平均流速，則：(2)流動阻力可用哈根—泊謖葉方程表示：可看作是通過曲折多變孔道的一種特殊管流。由于孔道很細(xì)小，可屬于層流。式中l(wèi)——濾餅孔道的平均長度，m；u1——為濾餅孔道中濾液的流速，m/s；

de——為孔道的當(dāng)量直徑，m。

(3)過濾速度u

令濾餅的比阻，則：濾餅兩側(cè)的壓力差3.3.3.3過濾基本方程當(dāng)量濾餅層厚度，m

壓縮性指數(shù)過濾截面積不變，則以整個截面積計算的濾液通過濾餅層和過濾介質(zhì)的速度相等，即（不可壓縮濾餅）（可壓縮濾餅）令，其中（3-36）令q=V/A，qe=Ve/A（3-36a）3.3.3.3過濾基本方程3.3.3.4恒壓過濾計算式恒壓過濾時，對一定的懸浮液，△p和K均為常數(shù)，式（3-36）積分，得

當(dāng)過濾介質(zhì)阻力與濾餅阻力相比較小可以忽略，則Le=0、Ve=0、qe=0時，有實際生產(chǎn)過濾過程的進(jìn)行：若在過濾過程中保持過濾推動力恒定，那么在過濾初始階段，濾餅還未形成時，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，過濾速率下降；這種過濾方式為恒壓過濾。若要保證過濾過程的過濾速率恒定，那么在過濾過程中應(yīng)不斷提高過濾的推動力，這種操作方式為恒速過濾。若過濾過程中壓力和速率均無法恒定則為變壓變速過濾。

在工業(yè)應(yīng)用實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？

3.3.3.5恒速過濾計算式恒速過濾,過濾速度不變，即3.3.4過濾常數(shù)的測定(2)作圖法：

(1)（3）壓縮性指數(shù)s的測定

令，其中

對可壓縮的濾餅，測出不同壓差下的K值，用作圖法可求出s。3.3.5濾餅的洗滌（1）洗滌目的：回收或除去濾餅里存留的濾液。（2）洗滌速率和洗滌時間

洗滌速率為單位時間的洗滌液用量。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)。

洗滌速率：洗滌時間：3.3.6過濾設(shè)備3.3.6.1葉濾機(1)結(jié)構(gòu)：矩形或圓形的濾葉；由金屬網(wǎng)組成的框架上覆以濾布構(gòu)成；若干個平行排列的的濾葉組成一體，安裝在密閉的機殼內(nèi)即構(gòu)成葉濾機。(2)流程操作過程包括裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理。(3)特點

優(yōu)點：間歇過濾，單位地面所容納的過濾面積大，洗滌充分，生產(chǎn)能力比壓濾機大，機械化程度高，勞動力省，密閉過濾，操作環(huán)境較好。

缺點：構(gòu)造復(fù)雜，造價高，濾餅中粒度差別較大的顆粒可能分別積聚于不同的高度，使洗滌不均勻。

置換洗滌（洗滌液的流通路徑與過濾濾液流通路徑相同，洗滌液的流通截面積與過濾濾液流通截面積相等；洗滌速率與過濾終了速率相等）。

3.3.6.2板框過濾機（1）結(jié)構(gòu)：由許多塊順序排列的濾板與濾框交替排列組合而成的。濾板與濾框靠支耳架在一對橫梁上，并用一端的壓緊裝置將它們壓緊。圖3-16板框壓濾機1-壓緊裝置；2-可動頭；3-濾框；4-濾板；5-固定頭；6-濾液出口；7-濾漿進(jìn)口；8-濾布（2）組成部件：濾板和濾框多做成正方形，其構(gòu)造如右圖所示。

濾框的作用是：濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿及濾餅的空間；

濾板的作用有二：一是支撐濾布；二是提供濾液流出的通道，為此板面制出凸凹紋路，凸出部分起支撐濾布的作用，凹處形成的溝為濾液流道。

濾板與濾框的角上均開有小孔，濾布的角上也開有與濾板濾框相對應(yīng)的孔，組合后即構(gòu)成供濾漿和洗滌水流通的孔道。

（3）過濾和洗滌原理：濾板又分為洗滌板和非洗滌板兩種，其結(jié)構(gòu)與作用有所不同。非洗滌板為一鈕板，洗滌板為三鈕板，而濾框則是二鈕，濾板與濾框裝合時，按鈕數(shù)以1-2-3-2-1-2……的順序排列。濾液洗水(a)過濾(b)洗滌（4）特點

間歇操作：每個操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個階段組成。

優(yōu)點：板框壓濾機構(gòu)造簡單,過濾面積大而占地省,過濾壓力高,便于用耐腐蝕材料制造，操作靈活，過濾面積可根據(jù)產(chǎn)生任務(wù)調(diào)節(jié)。

缺點:間歇操作，勞動強度大，產(chǎn)生效率低。

橫穿洗滌（洗滌液的流通路徑是過濾濾液流通路徑的兩倍，洗滌液的流通截面積為過濾濾液流通截面積的一半；故洗滌速率為過濾終了速率的四分之一）。過濾機的生產(chǎn)能力:

生產(chǎn)能力可以用單位時間過濾得到的濾液或濾渣體積量來表示，沒有特別說明情況下以濾液表示，即Q（m3濾液/h）。3.3.6.3轉(zhuǎn)筒真空過濾機

依靠真空系統(tǒng)造成的轉(zhuǎn)筒內(nèi)外壓差進(jìn)行過濾。它的主體是能轉(zhuǎn)動的圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布。轉(zhuǎn)筒沿圓周分隔成若干個互不相通的扇形格，每格都有單獨的孔道與分配頭的轉(zhuǎn)動盤上相應(yīng)的孔相連。圓筒每旋轉(zhuǎn)一周，轉(zhuǎn)筒表面的每一部分，都依次經(jīng)歷過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣等階段。因此，每旋轉(zhuǎn)一周，對任何一部分表面來說，都有經(jīng)歷了一個操作循環(huán)。流程：過濾、洗滌、吸干、吹松、卸渣特點：

優(yōu)點：操作連續(xù)、自動

缺點：設(shè)備體積龐大，過濾面積相對較小，過濾、洗滌推動力小，洗滌不充分，適用于處理量大而容易過濾的懸浮液分離。洗滌方式為置換洗滌。3.3.6.4離心過濾機—三足式上部卸料離心機

操作時,在轉(zhuǎn)鼓中加入待過濾的懸浮液,在離心力的作用下,濾液透過濾布和轉(zhuǎn)鼓上的小孔進(jìn)入外殼,然后再引至出口,固體則被截留在濾布上成為濾餅。3.4氣體的其他凈化方法從氣體中除去所含固體顆?；蛞旱问怪畠艋枪I(yè)生產(chǎn)中常遇到的問題。除了用沉降的方法，還可以用慣性、過濾、靜電等作用，或用液體對氣體進(jìn)行洗滌，即濕法凈制。(1)袋式過濾器(2)靜電除塵器(3)湍球塔除塵器(4)文丘里除塵器例：某板框壓濾機的濾框尺寸是450×450×25mm，操作條件下過濾常數(shù)qe=0.0261m3/m2，k=1.26×10-4m2/s。生產(chǎn)要求在一次操作20min的時間內(nèi)得到3.87m3濾液，已知得到1m3濾液可形成0.0342m3濾餅，試求：(1)共需多少個濾框？(2)若洗液性質(zhì)與濾液性質(zhì)相同，洗滌時間差與過濾時相同，洗滌液量為濾液體積的1/10，求洗滌時間θw。(3)若每個操作周期中輔助時間為15min，則過濾機的生產(chǎn)能力為若干/h。

解（1）由恒壓過濾方程和可得3.872+2×（0.0261×A）×3.87=1.26×10-4×A2×20×60A=10.6m2每一濾框的兩側(cè)都有濾布，每個框的過濾面積為0.45×0.45×2=0.405m2所需濾框數(shù)為1