第四講 濾餅洗滌速率、時(shí)間與過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算-1

第三章非均相物系的分離旋風(fēng)分離器的計(jì)算步驟過(guò)濾的基本概念濾漿、濾液、濾渣（餅）、過(guò)濾方式過(guò)濾設(shè)備的分類(lèi)（按過(guò)濾推動(dòng)力和操作方式）板框壓濾機(jī)、加壓葉濾機(jī)和轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)

上次課內(nèi)容回顧

1.板框壓濾機(jī)由許多塊帶凹凸紋路的濾板與濾框交替排列組裝于機(jī)架而構(gòu)成。第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備濾板濾框

1.板框壓濾機(jī)濾板與濾框裝合時(shí)，按鈕數(shù)以1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1的順序排列。第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備過(guò)濾面積=2×框面積濾液穿過(guò)濾餅厚度=框厚/2洗滌面積=框面積洗液穿過(guò)濾餅厚度=框厚第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備

1.板框壓濾機(jī)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，操作壓強(qiáng)高，適應(yīng)能力強(qiáng)等。

缺點(diǎn)：間歇操作，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，濾布損耗較快。

第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備

1.板框壓濾機(jī)2.轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備2.轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備2.轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)自動(dòng)操作，生產(chǎn)能力大，適宜處理量大而容易過(guò)濾的料漿。

缺點(diǎn)：過(guò)濾面積小，設(shè)備投資高，過(guò)濾推動(dòng)力有限，濾餅洗滌不充分。

2.轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備3.加壓葉濾機(jī)

間歇操作設(shè)備緊湊，濾布不用裝卸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高第三節(jié)過(guò)濾

二、過(guò)濾設(shè)備1.濾液通過(guò)濾餅的流動(dòng)

顆粒床層一組平行細(xì)管—流體通道細(xì)管內(nèi)表面=床層顆粒的全部表面細(xì)管的總體積=床層空隙體積細(xì)管直徑=孔隙的當(dāng)量直徑基本參數(shù)①空隙率：?jiǎn)挝惑w積床層中的空隙體積，用e表示。

e

=空隙體積/床層體積m3/m3②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m2/m3第三節(jié)過(guò)濾

三、過(guò)濾基本方程式③孔道（細(xì)管）平均長(zhǎng)度：正比于濾餅厚度，用L'表示。

L′=k1L④孔道（細(xì)管）當(dāng)量直徑：⑤濾液流速:（康采尼--Kozeny）第三節(jié)過(guò)濾

三、過(guò)濾基本方程式1.濾液通過(guò)濾餅的流動(dòng)2.過(guò)濾速度與過(guò)濾速率過(guò)濾速度——單位時(shí)間通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液體積，m/s。過(guò)濾速率——單位時(shí)間獲得的濾液體積，m3/s。3.濾餅的阻力（層流，不可壓縮濾餅）Kozeny方程第三節(jié)過(guò)濾

三、過(guò)濾基本方程式r稱(chēng)為濾餅的比阻，1/m2

4.過(guò)濾介質(zhì)的阻力將過(guò)濾介質(zhì)看作是厚度Le為的濾餅

5.總推動(dòng)力與總阻力第三節(jié)過(guò)濾

三、過(guò)濾基本方程式

6.過(guò)濾基本方程式不可壓縮性濾餅可壓縮性濾餅s=0r=r0第三節(jié)過(guò)濾

三、過(guò)濾基本方程式考慮到濾餅的可壓縮性:

L=CV/A

Le=CVe/A

:單位壓力差下的濾餅比阻，1/m2;

s：濾餅壓縮性指數(shù)，其值恒小于1，濾餅的壓縮性愈大，s也愈大，對(duì)于不可壓縮的濾餅,s=0。

C:獲得單位體積濾液所形成的濾餅體積，

m3濾餅/m3濾液。

第三節(jié)過(guò)濾

四、恒壓過(guò)濾

恒壓過(guò)濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力Δp恒定，過(guò)濾速率逐漸變小。對(duì)于一定的懸浮液，均可視為常數(shù)。形式二形式一

恒速過(guò)濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。為保證過(guò)濾速度恒定，則壓差要逐漸增大。形式二形式一

先恒速（或先升壓）后恒壓

第三節(jié)過(guò)濾

五、恒速過(guò)濾第三節(jié)過(guò)濾

六、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定

1、恒壓下K、qe的測(cè)定

對(duì)于一定恒壓下過(guò)濾的懸浮液，測(cè)出延續(xù)的時(shí)間t及濾液的累計(jì)量q（按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，繪t/q～q圖，由斜率及截距可求得K、qe。

2、壓縮性指數(shù)S的測(cè)定

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上繪制K～Dp圖，由斜率可求S。第三節(jié)過(guò)濾

六、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定

例3-6：在恒定壓差及25℃下進(jìn)行過(guò)濾實(shí)驗(yàn)，已知CaCO3粉末與水的懸浮液中單位體積清液所帶的固體量c=23.5kg/m3。過(guò)濾時(shí)所取得的過(guò)濾時(shí)間與單位面積慮液量q的數(shù)據(jù)列于下表。試求過(guò)濾常數(shù)K及qe。

單位面積慮液量q,m3/m2過(guò)濾時(shí)間τ,sτ/q單位面積慮液量q,m3/m2過(guò)濾時(shí)間τ,sτ/q0.0117.517500.04103.725920.0240.120050.05144.228840.0369.223070.06186.23105第三節(jié)過(guò)濾

六、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定

例3-7：在實(shí)驗(yàn)室中用一片過(guò)濾面積為0.1m2的慮葉對(duì)某種顆粒在水中的懸浮液進(jìn)行試驗(yàn)，過(guò)濾壓差為67kPa。過(guò)濾5min后得濾液1L，又過(guò)濾5min，得濾液0.6L。若再過(guò)濾5min，可再得濾液多少？第三節(jié)過(guò)濾

七、濾餅的洗滌

洗滌濾餅的目的：為了回收濾餅里存留的濾液，或者凈化構(gòu)成濾餅的顆粒。

洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)濾餅層的洗滌液體積，以表示。

洗滌速率與過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)備上采用的洗滌方式。洗滌時(shí)間：加壓葉濾機(jī)——置換洗滌法板框過(guò)濾機(jī)——橫穿洗滌法第三節(jié)過(guò)濾

七、濾餅的洗滌加壓葉濾機(jī)——置換洗滌法:

洗滌液所經(jīng)的路徑與過(guò)濾時(shí)相同，故洗滌速度約等于過(guò)濾終了時(shí)的速度。第三節(jié)過(guò)濾

七、濾餅的洗滌板框過(guò)濾機(jī)——橫穿洗滌法：洗液穿過(guò)兩次濾布及整個(gè)濾框厚度的濾餅，因此其流經(jīng)長(zhǎng)度約為過(guò)濾終了時(shí)過(guò)濾流經(jīng)長(zhǎng)度的兩倍，而洗液通過(guò)的面積則僅為過(guò)濾面積的一半，如果所用的洗液與濾液的粘度相同，洗滌所用的壓力差和過(guò)濾時(shí)也相同，則洗滌速率約為最終過(guò)濾速率的1/4。第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力

生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)得到的濾液或?yàn)V餅體積，m3/s。

1.間歇過(guò)濾機(jī)一個(gè)操作周期總時(shí)間為：生產(chǎn)能力：過(guò)濾時(shí)間洗滌時(shí)間輔助時(shí)間第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力1.間歇過(guò)濾機(jī)在一個(gè)操作循環(huán)中必有一個(gè)最佳的過(guò)濾時(shí)間值，使過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力最大。欲使生產(chǎn)能力Q為最大，取dQ/dV=0第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力1.間歇過(guò)濾機(jī)當(dāng)過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)時(shí)

若過(guò)濾介質(zhì)阻力不計(jì)，濾餅又不洗滌

所以：在忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力和濾餅不進(jìn)行洗滌的情況下：

若忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力，而濾餅需要洗滌:

第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力2.連續(xù)轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力：一個(gè)操作周期的時(shí)間為:

任意表面的過(guò)濾時(shí)間時(shí)間為：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周所得的濾液體積:

當(dāng)過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)時(shí):

第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力

例3-7：某煉油廠潤(rùn)加油白土靜制車(chē)間，用板框壓濾機(jī)分離潤(rùn)滑油與白土，慮框的空間尺寸為800mm×800mm×40mm，有22塊濾框。過(guò)濾壓力差為1.96×105Pa，過(guò)濾操作溫度為80℃,濾液的粘度為1.5×10-3

Pa·s，濾餅的比阻為1.4×1014m-2。實(shí)驗(yàn)測(cè)得懸浮液經(jīng)同樣條件過(guò)濾后，濾餅與濾液體積之比為0.075m3/m3。忽略過(guò)濾介質(zhì)阻力，濾餅不可壓縮，且不進(jìn)行洗滌。設(shè)清理和組裝每對(duì)框和板需要2min的時(shí)間。試求過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力。第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力

例3-8：某工廠以板框壓濾機(jī)在恒壓下過(guò)濾一種懸浮液，濾框?yàn)榉叫?，邊長(zhǎng)1m，厚25mm，過(guò)濾機(jī)總的過(guò)濾面積為30m2,在目前操作情況下，當(dāng)濾框充滿(mǎn)濾餅時(shí)，每平方米過(guò)濾面積得濾液1.4m3，需要時(shí)間3h，且濾餅未加洗滌。裝卸濾框等輔助時(shí)間為0.67h，設(shè)過(guò)濾介質(zhì)的阻力可以忽略，試求：(1)此機(jī)的生產(chǎn)能力。(2)若以1/3濾液體積的洗滌水洗滌濾餅，洗滌水的粘度與濾液相同，此機(jī)的生產(chǎn)能力將降低多少？

(3)若將現(xiàn)用濾框厚度減半，其它情況不變，濾餅的洗滌仍以1/3濾液體積的洗滌水進(jìn)行，改裝以后此機(jī)生產(chǎn)能力有何變化。第三節(jié)過(guò)濾

八、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力

例3-9：某轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積為2m2，轉(zhuǎn)速為1r/min。轉(zhuǎn)筒的浸沒(méi)角度為90o。實(shí)驗(yàn)測(cè)得濾餅與濾液體積之比為0.08m3/m