第三章機(jī)械分離

第三章

機(jī)械分離難點(diǎn)：過(guò)濾基本方程的應(yīng)用、過(guò)濾設(shè)備重點(diǎn)：過(guò)濾和沉降的基本理論、基本方程均相物系(honogeneoussystem):

均相混合物。物系內(nèi)部各處均勻且無(wú)相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系(non-honogeneoussystem):

非均相混合物。物系內(nèi)部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側(cè)的物料性質(zhì)有顯著差異。如：懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態(tài)非均相物系，含塵氣體、含霧氣體屬于氣態(tài)非均相物系。第一節(jié)

概述分散相：分散物質(zhì)。在非均相物系中，處于分散狀態(tài)的物質(zhì)。連續(xù)相：分散介質(zhì)。包圍著分散物質(zhì)而處于連續(xù)狀態(tài)的流體。非均相物系由分散相和連續(xù)相組成

要實(shí)現(xiàn)分離，必須使分散相和連續(xù)相之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，非均相物系的分離操作遵循流體力學(xué)的基本規(guī)律。非均相物系的分離原理：

非均相物系分離的理論基礎(chǔ)：根據(jù)兩相物理性質(zhì)(如密度等)的不同而進(jìn)行的分離。由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機(jī)械方法進(jìn)行分離。按兩相運(yùn)動(dòng)方式的不同，機(jī)械分離大致分為沉降和過(guò)濾兩種操作。

通常先造成一個(gè)兩相物系，再用機(jī)械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。非均相物系的分離方法：均相物系的分離：非均相物系的分離沉降Settling自來(lái)水廠水的凈化分三步，第一步是絮凝過(guò)程，也可以叫反應(yīng)過(guò)程。在流動(dòng)中使水中的雜質(zhì)顆粒絮凝長(zhǎng)大；第二步是沉降。沉降池是使大顆粒得以除去。第三步是砂濾。砂濾池，進(jìn)一步用900mm厚砂層，將小顆粒雜質(zhì)濾去。自來(lái)水廠的主要流程廣州水廠全貌

圖中蘭色粗管是來(lái)自珠江的原料水，條形池子是絮凝池，左側(cè)池是沉降池。這是沉降池。圖為絮凝之后的水，是從沉降池底部流入，到池子上部水已很清了。水廠沉降池

定義：沉降力場(chǎng)：重力、離心力。

在某種力場(chǎng)的作用下，利用分散物質(zhì)與分散介質(zhì)的密度差異，使之發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而分離的單元操作。沉降操作分類：重力沉降、離心沉降。第一節(jié)流體與粒子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖流體繞過(guò)顆粒的流動(dòng)uFdFd與顆粒運(yùn)動(dòng)的方向相反當(dāng)流體相對(duì)于靜止的固體顆粒流動(dòng)時(shí)，或者固體顆粒在靜止流體中移動(dòng)時(shí)，由于流體的粘性，兩者之間會(huì)產(chǎn)生作用力，這種作用力通常稱為曳力（dragforce)或阻力。只要顆粒與流體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生阻力。對(duì)于一定的顆粒和流體，只要相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度相同，流體對(duì)顆粒的阻力就一樣。一、顆粒在流體中的運(yùn)動(dòng)（一）曳力與曳力系數(shù)理想流體實(shí)際流體

流體繞球形顆粒的流動(dòng)

ρ——流體密度；μ——流體粘度；

dp——顆粒的當(dāng)量直徑；AP——顆粒在運(yùn)動(dòng)方向上的投影面積；

u——顆粒與流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。CD——阻力系數(shù)，是雷諾數(shù)Re的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。顆粒所受的阻力Fd可用下式計(jì)算曳力與雷諾數(shù)

層流區(qū)（斯托克斯Stokes區(qū)，10-4<ReP<1）注意：其中斯托克斯區(qū)的計(jì)算式是準(zhǔn)確的，其它兩個(gè)區(qū)域的計(jì)算式是近似的。過(guò)渡區(qū)（艾侖Sllen區(qū)，1<ReP<103）湍流區(qū)（牛頓Newton區(qū)，103<ReP<105）圖中曲線大致可分為三個(gè)區(qū)域，各區(qū)域的曲線可分別用不同的計(jì)算式表示為：

自由沉降（freesettling）：

單個(gè)顆粒在流體中沉降，或者顆粒群在流體中分散得較好而顆粒之間互不接觸互不碰撞的條件下沉降。

（二）顆粒的自由沉降與沉降速度

重力沉降(gravitysettling)：由地球引力作用而發(fā)生的顆粒沉降過(guò)程，稱為重力沉降。

沉降速度

球形顆粒的自由沉降

顆粒在流體中流動(dòng)時(shí)沉降受力及形態(tài)重力Fg；浮力Fb；曳力FDRet>500Ret<1沉降速度的推導(dǎo)：根據(jù)牛頓第二定律，顆粒的重力沉降運(yùn)動(dòng)基本方程式應(yīng)為:u重力Fg

阻力FD浮力Fb

p為顆粒密度隨著顆粒向下沉降，u逐漸增大，du/dt

逐漸減少。當(dāng)u增到一定數(shù)值ui時(shí)，du/dt=0。顆粒開始作勻速沉降運(yùn)動(dòng)。上式表明：顆粒的沉降過(guò)程分為兩個(gè)階段：沉降速度（terminalvelocity）：也稱為終端速度，勻速階段顆粒相對(duì)于流體的運(yùn)動(dòng)速度。當(dāng)du/dt

=0時(shí)，令u=ut，則可得沉降速度計(jì)算式加速階段；勻速階段。將不同流動(dòng)區(qū)域的阻力系數(shù)分別代入上式，得球形顆粒在各區(qū)相應(yīng)的沉降速度分別為：層流區(qū)（ReP<1）過(guò)渡區(qū)（1<ReP<500）湍流區(qū)（500<ReP<105）ut與dp有關(guān)。dp愈大，ut則愈大。層流區(qū)與過(guò)渡區(qū)中，ut還與流體粘度有關(guān)。液體粘度約為氣體粘度的50倍，故顆粒在液體中的沉降速度比在氣體中的小很多。假設(shè)流體流動(dòng)類型；計(jì)算沉降速度；計(jì)算ReP，驗(yàn)證與假設(shè)是否相符；如果不相符，則轉(zhuǎn)①。如果相符，OK!求沉降速度通常采用試差法。沉降速度的求法：

例：計(jì)算直徑為95

m，密度為3000kg/m3的固體顆粒分別在20℃的空氣和水中的自由沉降速度。計(jì)算Re，核算流型：假設(shè)正確，計(jì)算有效。解：在20℃的水中：20℃水的密度為998.2kg/m3，粘度為1.005×10-3Pa

s先設(shè)為層流區(qū)。

1)顆粒直徑dp:應(yīng)用：啤酒生產(chǎn)，采用絮狀酵母，dp↑→ut↑↑，使啤酒易于分離和澄清。均質(zhì)乳化，dp↓→ut↓↓，使飲料不易分層。加絮凝劑，如水中加明礬。2)連續(xù)相的粘度

：應(yīng)用：加酶：清飲料中添加果膠酶，使

↓→ut↑，易于分離。增稠：濃飲料中添加增稠劑，使

↑→ut↓，不易分層。加熱：3)兩相密度差(

p-

)：影響沉降速度的因素(以層流區(qū)為例)

4)

顆粒形狀在實(shí)際沉降中：非球形顆粒的形狀可用球形度

s

來(lái)描述。

s——球形度；S——顆粒的表面積，m2；Sp——與顆粒體積相等的圓球的表面積，m2。

不同球形度下阻力系數(shù)與Re的關(guān)系見課本圖示，Re中的dp用當(dāng)量直徑de代替。球形度

s越小，阻力系數(shù)

越大，但在層流區(qū)不明顯。ut非球<ut球。對(duì)于細(xì)微顆粒(d<0.5

m)，應(yīng)考慮分子熱運(yùn)動(dòng)的影響，不能用沉降公式計(jì)算ut；沉降公式可用于沉降和上浮等情況。注意：6)干擾沉降（hinderedsettling）：

當(dāng)非均相物系中的顆粒較多，顆粒之間相互距離較近時(shí)，顆粒沉降會(huì)受到其它顆粒的影響，這種沉降稱為干擾沉降。干擾沉降速度比自由沉降的小。5)壁效應(yīng)

(walleffect)：

當(dāng)顆粒在靠近器壁的位置沉降時(shí)，由于器壁的影響，其沉降速度較自由沉降速度小，這種影響稱為壁效應(yīng)。第二節(jié)沉降一、重力沉降（一）自由沉降與干擾沉降間歇沉降試驗(yàn)－觀察懸浮液的沉聚過(guò)程沉降器－間歇式，半連續(xù)式和連續(xù)式降塵室：利用重力降分離含塵氣體中塵粒的設(shè)備。是一種最原始的分離方法。一般作為預(yù)分離之用，分離粒徑較大的塵粒。降塵室的示意圖（二）降塵室降塵室煙道除塵動(dòng)畫

沉降除塵室動(dòng)畫

湍球塔除塵動(dòng)畫

假設(shè)顆粒運(yùn)動(dòng)的水平分速度與氣體的流速u相同；停留時(shí)間t＝l/u沉降時(shí)間t′＝H/ut顆粒分離出來(lái)的條件是l/u≥H/utlHb凈化氣體含塵氣體uut降塵室的計(jì)算即：滿足L/u＝H/ut

條件的粒徑當(dāng)含塵氣體的體積流量為Vs時(shí)，

u=Vs/Hb故與臨界粒徑dpc相對(duì)應(yīng)的臨界沉降速度為utc=Vs/

blut≥Vs/lb則有或Vs≤

blut

臨界沉降速度utc是流量和面積的函數(shù)。臨界粒徑dpc（criticalparticlediameter）：能100％除去的最小粒徑。當(dāng)塵粒的沉降速度小，處于斯托克斯區(qū)時(shí)，臨界粒徑為一定粒徑的顆粒，沉降室的生產(chǎn)能力只與與底面積LB和utc有關(guān)，而與H無(wú)關(guān)。故沉降室應(yīng)做成扁平形，或在室內(nèi)均勻設(shè)置多層隔板。氣速u不能太大，以免干擾顆粒沉降，或把沉下來(lái)的塵粒重新卷起。一般u不超過(guò)3m/s。由此可知：當(dāng)降塵室用水平隔板分為N層，則每層高度為H/N。水平速度u不變。此時(shí)：多層隔板降塵室示意圖含塵氣體粉塵隔板凈化氣體塵粒沉降高度為原來(lái)的1/N倍；utc降為原來(lái)的1/N倍(utc=qv/

LB)；臨界粒徑為原來(lái)的倍()；一般可分離20μm以上的顆粒。多層隔板降塵室排灰不方便。繼續(xù)例：用高2m、寬2.5m、長(zhǎng)5m的重力降塵室分離空氣中的粉塵。在操作條件下空氣的密度為0.799kg/m3，粘度為2.53×10-5Pa·s，流量為5.0×104

m3/h。粉塵的密度為2000kg/m3。試求粉塵的臨界直徑。解：與臨界直徑對(duì)應(yīng)的臨界沉降速度為假設(shè)流型屬于過(guò)渡區(qū)，粉塵的臨界直徑為校核流型故屬于過(guò)渡區(qū)，與假設(shè)相符。

qv≤

BLut

1)計(jì)算ut：2)確定低面積和b,l：3)確定沉降距離H已知含塵氣體的流量，粉塵的排放標(biāo)準(zhǔn)，氣固兩相的物理參數(shù)。沉降室的設(shè)計(jì)計(jì)算沉聚（sedimentation）：懸浮液放在大型容器里，其中的固體顆粒在重力下沉降，得到澄清液與稠漿的操作。澄清：當(dāng)原液中固體顆粒的濃度較低，而為了得到澄清液時(shí)的操作，所用設(shè)備稱為澄清器（clarifier）。增稠器（thickener）：從較稠的原液中盡可能把液體分離出來(lái)而得到稠漿的設(shè)備。（三）懸浮液的沉聚

1.增稠器連續(xù)沉降槽動(dòng)畫溶膠：含有顆粒大小會(huì)直徑小于1μm的液體。為了促進(jìn)細(xì)小顆粒絮凝成較大顆粒以增大沉降速度，可往溶膠中加入少量電解質(zhì)。絮凝劑（coagulant）：凡能促進(jìn)溶膠中微粒絮凝的物質(zhì)。常用絮凝劑明礬、三氧化鋁、綠礬（硫酸亞鐵）、三氯化鐵等。一般用量為40～200ppm（質(zhì)量）。2.絮凝劑如果以R為轉(zhuǎn)鼓半徑，則K值可作為衡量離心機(jī)分離能力的尺度。分離因素的極值與轉(zhuǎn)動(dòng)部件的材料強(qiáng)度有關(guān)。

離心分離因素（separationfactor）K：離心力與重力比。

K=Rω

2/g二、

離心沉降（centrifugalsettling）

依靠離心力的作用，使流體中的顆粒產(chǎn)生沉降運(yùn)動(dòng)，稱為離心沉降。

（一）離心沉降速度顆粒在離心力場(chǎng)中沉降時(shí)，在徑向沉降方向上受力分析。若這三個(gè)力達(dá)到平衡，則有u離心力Fc阻力Fd浮力Fb顆粒在離心力場(chǎng)中的受力分析離心沉降速度推導(dǎo)注：在一定的條件下，重力沉降速度是一定的，而離心沉降速度隨著顆粒在半徑方向上的位置不同而變化。離心沉降速度：顆粒在徑向上相對(duì)于流體的速度，就是這個(gè)位置上的離心沉降速度。在離心沉降分離中，當(dāng)顆粒所受的流體阻力處于斯托克斯區(qū)，離心沉降速度為:旋風(fēng)分離器是利用離心力作用凈制氣體的設(shè)備。

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；分離效率高；可用于高溫含塵氣體的分離；特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)：外圓筒；內(nèi)圓筒；錐形筒。（二）旋風(fēng)分離器(cycloneseparator)旋風(fēng)分離器動(dòng)畫

含塵氣體從圓筒上部長(zhǎng)方形切線進(jìn)口進(jìn)入。入口氣速約為15～20m/s。含塵氣體沿圓筒內(nèi)壁作旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內(nèi)層。氣固得以分離。在圓錐部分，旋轉(zhuǎn)半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運(yùn)動(dòng)。在圓錐的底部附近，氣流轉(zhuǎn)為上升旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后由上部出口管排出；固相沿內(nèi)壁落入灰斗。外圓筒內(nèi)圓筒錐形筒切向入口關(guān)風(fēng)器(防止空氣進(jìn)入)含塵氣體固相凈化氣體外螺旋內(nèi)螺旋工作過(guò)程

ui——進(jìn)口氣流的流速，m/sB——入口寬度(沉降距離)，mN——?dú)饬餍D(zhuǎn)的圈數(shù)。計(jì)算時(shí)通常取N=5。臨界粒徑：能夠100％除去的最小粒徑。若在各種不同粒徑的塵粒中，有一種粒徑的塵粒所需沉降時(shí)間

I等于停留時(shí)間

，則該粒徑就是理論上能完全分離的最小粒徑，即臨界粒徑，用dpc表示。

設(shè)計(jì)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的尺寸H1H2SBDD1hui

氣體通過(guò)旋風(fēng)分離器的壓力損失，可用進(jìn)口氣體動(dòng)壓的某一倍數(shù)表示為：式中的阻力系數(shù)用下式計(jì)算：壓力損失圓筒直徑一般為200～800mm，有系列尺寸。進(jìn)口速度一般為15～20m/s。壓力損失約為1～2kPa。分離的顆粒直徑約為>5

m，dpc50=1~2

m。主要技術(shù)參數(shù)例：溫度為20℃，壓力為0.101Mpa，流量為2.5m3/s的含塵空氣，用標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器除塵。粉塵密度為2500kg/m3，試計(jì)算臨界粒徑。選擇合適的旋風(fēng)分離器，使之能100%的分離出6.5

m以上的粉塵。并計(jì)算壓損。解：20℃，0.101Mpa時(shí)空氣的：

=1.21kg/m3，

=1.81×10-5Pa

s1、確定進(jìn)口氣速：ui=20m/s(15-20m/s)2、計(jì)算D和b：流量V=Sui=Bhu

B=D/5,h=3D/5

2.5=(D/5)×(3D/5)×20D=1.041m

取D=1100mm旋風(fēng)分離器的選用此時(shí)3、求dpc4、求

p5、求D，使dpc=6.5

mB=0.175，D=5B，h=3D/5=3B=0.525，取ui=17m/sx=1.6，取x=2D=5B=0.875，取D=800mm6、校核所以，所選分離器適用。由V=bhu，b=D/5，h=3D/5，得用標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器出去氣流中所含的固體顆粒。已知固體密度為1100kg/m3，粒徑為4.5

m，氣體密度為1.2kg/m3，粘度為1.8×10-5Pa

s，流量為.40m3/s，允許壓強(qiáng)降為1780Pa。試選擇合適的分離器。習(xí)題由于分離器各部分的尺寸都是D的倍數(shù)，所以只要進(jìn)口氣速ui相同，不管多大的旋風(fēng)分離器，其壓力損失都相同。壓力損失相同時(shí)，小型分離器的b=D/5值較小，則小型分離器的臨界粒徑較小。旋風(fēng)分離器的使用雙聯(lián)四聯(lián)

用若干個(gè)小旋風(fēng)分離器并來(lái)代替一個(gè)大旋風(fēng)分離器，可以提高分離效率。灰塵凈化氣體含塵氣體結(jié)構(gòu)濾袋、骨架、機(jī)殼、清灰裝置、灰斗、排灰閥。2.工作過(guò)程含塵氣體進(jìn)入袋濾器；氣體通過(guò)濾袋，經(jīng)頂部排出；灰塵被截留；聚集一定厚度灰塵后，壓縮空氣通入，濾袋振動(dòng)，灰塵落下；灰塵經(jīng)過(guò)排灰閥排除。壓縮空氣骨架濾袋機(jī)殼清灰裝置排灰閥灰斗清灰原則及時(shí)清灰；不徹底清灰。袋濾器袋式過(guò)濾器動(dòng)畫

含塵氣體的分離系統(tǒng)>40~50

m>5

m，dpc50=1~2

m0.5

m達(dá)90%灰塵含塵氣體凈化氣體灰塵灰塵重力沉降室旋風(fēng)分離器袋濾器離心風(fēng)機(jī)

利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進(jìn)行分級(jí)。結(jié)構(gòu)和工作原理：與旋風(fēng)分離器相似。4旋液分離器(hydrauliccyclone)懸浮液從圓筒上部的切向進(jìn)口進(jìn)入器內(nèi)，旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。工作過(guò)程：液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內(nèi)旋流，經(jīng)上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。

液體的粘度約為氣體的50倍，液體的(ρp-ρ)比氣體的小，懸浮液的進(jìn)口速度也比含塵氣體的小，所以同樣大小和密度的顆粒，沉降速度遠(yuǎn)小于含塵氣體在旋風(fēng)分離器中的沉降速度。要達(dá)到同樣的臨界粒徑要求，則旋液分離器的直徑要比旋風(fēng)分離器小很多。特點(diǎn)旋液分離器的圓筒直徑一般為75～300mm。懸浮液進(jìn)口速度一般為5～15m/s。壓力損失約為50～200kPa。分離的顆粒直徑約為10～40

m。主要技術(shù)參數(shù)文丘里除塵器動(dòng)畫

靜電除塵器動(dòng)畫

非均相物系的分離過(guò)濾過(guò)濾介質(zhì):過(guò)濾采用的多孔物質(zhì)；濾漿:所處理的懸浮液；濾液:通過(guò)多孔通道的液體；濾餅或?yàn)V渣:被截留的固體物質(zhì)。以某種多孔物質(zhì)為介質(zhì)，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過(guò)介質(zhì)的孔道，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，從而實(shí)現(xiàn)固液分離的單元操作。第三節(jié)

過(guò)濾

一、過(guò)濾操作的基本概念

過(guò)濾(filtration):

濾漿(slurry)：原懸浮液。濾餅(filtercake)：截留的固體物質(zhì)。過(guò)濾介質(zhì)(filteringmedium)：多孔物質(zhì)。濾液(filterate)：通過(guò)多孔通道的液體。過(guò)濾操作示意圖(濾餅過(guò)濾)織物介質(zhì)(又稱濾布)

由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網(wǎng)；過(guò)濾介質(zhì)的分類：堆積介質(zhì)

由各種固體顆粒（細(xì)砂、硅藻土等）堆積而成，多用于深床過(guò)濾；多孔固體介質(zhì)

這類介質(zhì)具有很多細(xì)微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細(xì)微顆粒的懸浮液，如白酒等的精濾。(一)過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì)應(yīng)具有如下性質(zhì)：過(guò)濾介質(zhì)的作用(濾餅過(guò)濾)：促使濾餅的形成，并支承濾餅。（1）多孔性，液體流過(guò)的阻力?。唬?）有足夠的強(qiáng)度；（3）耐腐蝕性和耐熱性；（4）孔道大小適當(dāng)，能發(fā)生架橋現(xiàn)象。

濾餅過(guò)濾過(guò)程：剛開始：有細(xì)小顆粒通過(guò)孔道，濾液混濁。開始后：迅速發(fā)生“架橋現(xiàn)象”，顆粒被攔截，濾液澄清。所以，在濾餅過(guò)濾時(shí)真正起過(guò)濾作用的是濾餅本身，而非過(guò)濾介質(zhì)。（二）過(guò)濾方式

過(guò)濾的操作基本方式有兩種：濾餅過(guò)濾和深層過(guò)濾。1.濾餅過(guò)濾(cakefiltration)：餅層過(guò)濾架橋現(xiàn)象注意：所選過(guò)濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象”能夠過(guò)發(fā)生。餅層過(guò)濾適于處理固體含量較高的懸浮液。特點(diǎn)：顆粒(粒子)沉積于介質(zhì)內(nèi)部。深層過(guò)濾過(guò)濾對(duì)象：懸浮液中的固體顆粒小而少。過(guò)濾介質(zhì)：堆積較厚的粒狀床層。過(guò)濾原理：顆粒尺寸

介質(zhì)通道尺寸，顆粒通過(guò)細(xì)長(zhǎng)而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質(zhì)孔道上。應(yīng)用：適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場(chǎng)合，如水處理和酒的過(guò)濾。2.深層過(guò)濾(deepbedfiltration)：深床過(guò)濾不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅(jiān)硬固體組成，則當(dāng)壓強(qiáng)差增大時(shí)，濾餅的結(jié)構(gòu)不發(fā)生明顯變化，單位厚度濾餅的流動(dòng)阻力可視作恒定，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾餅的厚度增大，濾液的流動(dòng)阻力亦逐漸增大，導(dǎo)致濾餅兩側(cè)的壓強(qiáng)差增大。濾餅的壓縮性對(duì)壓強(qiáng)差有較大影響。可壓縮濾餅：若濾餅為膠體物質(zhì)時(shí)，當(dāng)壓強(qiáng)差增大時(shí)，濾餅則被壓緊，使單位厚度濾餅的流動(dòng)阻力增大，此類濾餅稱為可壓縮濾餅。

（三）濾餅的壓縮性和助濾劑助濾劑：對(duì)于可壓縮濾餅，為了使過(guò)濾順利進(jìn)行，可以將質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆?；烊霊腋∫夯蝾A(yù)涂于過(guò)濾介質(zhì)上，以形成疏松餅層，使得濾液暢流，該種顆粒狀物質(zhì)就稱為助濾劑。常用的助濾劑：硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。助濾劑的基本要求：1、能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。2、具有化學(xué)穩(wěn)定性。3、在操作壓強(qiáng)范圍內(nèi)具有不可壓縮性。（四）過(guò)濾的操作方式根據(jù)使用的過(guò)濾設(shè)備、過(guò)濾介質(zhì)及所處理的物系的性質(zhì)和產(chǎn)品收集的要求分為:根據(jù)提供過(guò)濾推動(dòng)力的方式分為:

重力過(guò)濾加壓過(guò)濾真空過(guò)濾離心過(guò)濾連續(xù)式間歇式工業(yè)上使用的典型過(guò)濾設(shè)備：按操作方式分類：間歇過(guò)濾機(jī)、連續(xù)過(guò)濾機(jī)按操作壓強(qiáng)差分類：壓濾、吸濾和離心過(guò)濾板框壓濾機(jī)（間歇操作）轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作）過(guò)濾式離心機(jī)二、過(guò)濾設(shè)備結(jié)構(gòu)：濾板、濾框、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。濾板：凹凸不平的表面，凸部用來(lái)支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。洗滌板：左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通，使洗水流進(jìn)凹槽；非洗滌板：洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。（一）板框壓濾機(jī)

下載板框過(guò)濾機(jī)動(dòng)畫

這是一臺(tái)等待出廠的板框過(guò)濾機(jī)產(chǎn)品。板框過(guò)濾機(jī)為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯(cuò)，在鑄造時(shí)常在板與框的外側(cè)面分別鑄有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)小鈕。非洗滌板為一鈕板，框帶兩個(gè)鈕板，框帶兩個(gè)鈕，洗滌板為三鈕板。濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔洗水通道：濾框左上角的圓孔濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過(guò)濾機(jī)

板框過(guò)濾機(jī)的操作是間歇式的，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理五個(gè)階段。過(guò)濾過(guò)程1)、裝合：將板與框按1-2-3-2-1-2-3的順序，濾板的兩側(cè)表面放上濾布，然后用手動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。2)、過(guò)濾：用泵把濾漿送進(jìn)右上角的濾漿通道，由通道流進(jìn)每個(gè)濾框里。濾液穿過(guò)濾布沿濾板的凹槽流至每個(gè)濾板下角的閥門排出。固體顆粒積存在濾框內(nèi)形成濾餅，直到框內(nèi)充滿濾餅為止。3)、洗滌：將洗水送入洗水通道，經(jīng)洗滌板左上角的洗水進(jìn)口，進(jìn)入板的兩側(cè)表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關(guān)閉。4)、卸渣、整理打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時(shí)，洗滌速率約為過(guò)濾終了速率的1/4。為什么？結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，占地面積小，過(guò)濾面積大。可根據(jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過(guò)濾能力。對(duì)物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于操作壓力較高（3~10kg/cm2），對(duì)顆粒細(xì)小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產(chǎn)能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以它只適用于小規(guī)模生產(chǎn)。近年出現(xiàn)了各種自動(dòng)操作的板框壓濾機(jī)，使勞動(dòng)強(qiáng)度得到減輕。板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)：（二）葉濾機(jī)加壓葉濾機(jī)動(dòng)畫

結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)筒，扇形格(18格)；

濾室；分配頭；動(dòng)盤(18個(gè)孔，分別與扇形格的18個(gè)通道相連)；定盤(三個(gè)凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動(dòng)盤的18個(gè)孔道分成三個(gè)通道)；金屬網(wǎng)；濾布；濾漿槽。工作過(guò)程轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖動(dòng)盤定盤轉(zhuǎn)筒金屬網(wǎng)濾布濾餅攪拌器洗滌噴頭料漿槽刮刀（三）轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)（rotary-drumvacuumfilter）110987654321817161514131112動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)工作過(guò)程定盤18格分成6個(gè)工作區(qū)1區(qū)(1~7格)：過(guò)濾區(qū)；2區(qū)(8~10格)：濾液吸干區(qū)；3區(qū)(12~13格)：洗滌區(qū)；4區(qū)(14格)：洗后吸干區(qū)；5區(qū)(16格)：吹松卸渣區(qū)；6區(qū)(17格)：濾布再生區(qū)。過(guò)濾區(qū)(1~2區(qū))，f槽;洗滌區(qū)(3~4區(qū))，g槽

;干燥卸渣區(qū)(5~6區(qū))，h

槽;f槽h槽g槽轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)動(dòng)畫

110987654321817161514131112定盤動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)自動(dòng)連續(xù)操作；適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿；真空下操作，其過(guò)濾推動(dòng)力較低(最高只有1atm)，對(duì)于濾餅阻力較大的物料適應(yīng)能力較差。

轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，藉分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，每個(gè)小過(guò)濾室可依次進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項(xiàng)操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為:特點(diǎn)：工作過(guò)程過(guò)濾區(qū);洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。

dpde

對(duì)于顆粒層中不規(guī)則的通道，可以簡(jiǎn)化成由一組當(dāng)量直徑為de的細(xì)管，而細(xì)管的當(dāng)量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來(lái)計(jì)算。三、過(guò)濾計(jì)算1.濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)（一）過(guò)濾基本方程顆粒床層的特性可用空隙率、當(dāng)量直徑等物理量來(lái)描述?？障堵剩?jiǎn)挝惑w積床層中的空隙體積稱為空隙率。式中ε——床層的空隙率，m3/m3。式中α——顆粒的比表面，m2/m3。比表面積：?jiǎn)挝惑w積顆粒所具有的表面積稱為比表面積。2.顆粒床層的特性依照第一章中非圓形管的當(dāng)量直徑定義，當(dāng)量直徑為：式中de——床層流道的當(dāng)量直徑，m故對(duì)顆粒床層直徑應(yīng)可寫出：濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)常屬于滯流流型，可以仿照?qǐng)A管內(nèi)滯流流動(dòng)的泊稷葉公式(哈根方程)來(lái)描述濾液通過(guò)濾餅的流動(dòng)，則濾液通過(guò)餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為：式中u1—濾液在床層孔道中的流速，m/s；

L—床層厚度，m,

Δpc

—濾液通過(guò)濾餅層的壓強(qiáng)降，pa；阻力與壓強(qiáng)降成正比，因此可認(rèn)為上式表達(dá)了過(guò)濾操作中濾液流速與阻力的關(guān)系。

在與過(guò)濾介質(zhì)相垂直的方向上，床層空隙中的濾液流速u1與按整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液平均流速u之間的關(guān)系為：

上式中的比例常數(shù)K′與濾餅的空隙率、顆粒形狀、排列及粒度范圍諸因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層內(nèi)的滯流流動(dòng)，K′值可取為5。式中V——濾液量，m3；

t——過(guò)濾時(shí)間，s；

S——過(guò)濾面積，m2。過(guò)濾速率為：任一瞬間的過(guò)濾速度為：過(guò)濾速度:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液體積，

m3/m2

s。過(guò)濾速率:單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積，m3/s。3.過(guò)濾速率R——濾餅阻力，1/m,其計(jì)算式為：對(duì)于不可壓縮濾餅，濾餅層中的空隙率ε可視為常數(shù)，顆粒的形狀、尺寸也不改變，因而比表面a亦為常數(shù)，則有式中r——濾餅的比阻，1/m2,其計(jì)算式為：R=rL4濾餅阻力比阻r單位厚度濾餅的阻力；在數(shù)值上等于粘度為1Pa·s的濾液以1m/s的平均流速通過(guò)厚度為1m的濾餅層時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降；比阻反映了顆粒特性(形狀、尺寸及床層空隙率)對(duì)濾液流動(dòng)的影響；床層空隙率ε愈小及顆粒比表面a愈大，則床層愈致密，對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。通常把過(guò)濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)，仿照濾液穿過(guò)濾餅層的速度方程則可寫出濾液穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式：式中Δpm——過(guò)濾介質(zhì)上、下游兩側(cè)的壓強(qiáng)差，Pa；

Rm

——過(guò)濾介質(zhì)阻力，l/m由于很難劃定過(guò)濾介質(zhì)與濾餅之間的分界面，更難測(cè)定分界面處的壓強(qiáng)，在操作過(guò)程中總是把過(guò)濾介質(zhì)與濾餅聯(lián)合起來(lái)考慮。5過(guò)濾介質(zhì)的阻力

通常，濾餅與濾布的面積相同。所以兩層中的過(guò)濾速度應(yīng)相等，則：上式表明，可用濾液通過(guò)串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降來(lái)表示過(guò)濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和來(lái)表示總阻力。式中：Δp

—濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強(qiáng)差，稱為過(guò)濾壓強(qiáng)差。

假設(shè)：厚度為L(zhǎng)e的濾餅產(chǎn)生的阻力與濾布相同，而過(guò)程仍能完全按照原來(lái)的速率進(jìn)行，則：rLe=Rm在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定懸浮液時(shí)，Le為定值；但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Le值不同。式中Le——過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度，或稱虛擬濾餅厚度，m。

式中：v—濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無(wú)因次。LA=vV

若每獲得1m3濾液所形成的濾餅體積為vm3，則任一瞬間的濾餅厚度L與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積V之間的關(guān)系為：同理，如生成厚度為L(zhǎng)e的濾餅所應(yīng)獲得的濾液體積以Ve來(lái)表示，則式中Ve——過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3。6.過(guò)濾基本方程推導(dǎo)

注意：在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定的懸浮液時(shí)，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Ve不同。上式適用于不可壓縮濾餅。

對(duì)于可壓縮濾餅其比阻r與壓強(qiáng)差有關(guān)。上式稱為過(guò)濾基本方程式，它對(duì)各種過(guò)濾情況均適用。式中r0——單位壓強(qiáng)下濾餅的比阻，1/m2

Δp——過(guò)濾壓強(qiáng)差，pas——濾餅的壓縮性指數(shù)，無(wú)因此。一般情況下，

s=0~1。對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。根據(jù)上兩式可得r=r0(Δp)s定義：過(guò)濾操作在恒定壓強(qiáng)下進(jìn)行時(shí)稱為恒壓過(guò)濾。濾餅不斷變厚；阻力逐漸增加；推動(dòng)力Δp

恒定；過(guò)濾速率逐漸變小。過(guò)濾操作的兩種典型方式：恒壓過(guò)濾和恒速過(guò)濾。特點(diǎn)：(二)過(guò)濾過(guò)程計(jì)算1.恒壓過(guò)濾對(duì)于一定的懸浮液，若μ、r0及v可視為常數(shù)，令(V+Ve)dV=kA2Δp1-sdt式中：k——表征過(guò)濾物料特性的常數(shù)，m4/（N

s）。過(guò)濾基本方程可寫成：恒壓過(guò)濾方程式的推導(dǎo)積分條件

=0,V=0;

=

e,V=Ve;

=

,V=V(1)和(2)式都稱為恒壓過(guò)濾方程式。令K=2kΔp1-s當(dāng)

=0時(shí)，則V=0(V+Ve)2=KA2(t+te)（1）Ve2=KA2teV2+2VVe=KA2t（2）又令q=V/A，qe=Ve/A

恒壓過(guò)濾方程式中的K稱為過(guò)濾常數(shù)，由物料特性及過(guò)濾壓強(qiáng)差決定。

恒壓過(guò)濾時(shí)V~t

的關(guān)系ttotetet+tet+tebV+VeVV+VeVVe

(q+qe

)2=K(t+te)q2+2qqe=Kt上兩式也稱為恒壓過(guò)濾方程式。若維持過(guò)濾速率恒定，這樣的過(guò)濾操作方式稱為恒速過(guò)濾。恒速過(guò)濾時(shí)q-t（或V-t）關(guān)系為一直線。

q=uRt

V=uRAt恒速過(guò)濾時(shí)的過(guò)濾速度為：2.恒速過(guò)濾和先恒速后恒壓過(guò)濾恒速過(guò)濾：在一定的操作條件下，μ、r、v、uR、qe均為常數(shù)，故有：對(duì)不可壓縮濾餅，由過(guò)濾基本方程可寫出：

上式表明：對(duì)于不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過(guò)濾時(shí)，其壓強(qiáng)差隨過(guò)濾時(shí)間成直線增加。所以，在實(shí)踐中很少采用完全恒速過(guò)濾的方法。

Δp=μrvuR2t+μrvuRqe=at+b

先恒速后恒壓過(guò)濾是工業(yè)中常用的一種過(guò)濾方法。

在過(guò)濾時(shí)間從0到tR

時(shí)，計(jì)算方法與恒速過(guò)濾相同。而從時(shí)間tR

到t時(shí)，得到的濾液量從VR到V，故積分式為：操作過(guò)程：開始，從0到tR

時(shí)，采用恒速過(guò)濾，可在阻力還不太高時(shí)獲得較多的濾液。從tR到t時(shí)，改為恒壓過(guò)濾，以免壓強(qiáng)過(guò)高。先恒速后恒壓過(guò)濾積分并將K=2kΔp1-s代入得

特別注意：上兩式中V為獲得的總濾液量，而不是恒壓階段獲得的濾液量。幾種操作方式下的過(guò)濾方程恒壓過(guò)濾恒速過(guò)濾先恒速后恒壓(V+Ve)2=KA2(t+te)q=uRt(V2-VR2)+2Ve(V-VR)=KS2(t-tR)V2+2VVe=KA2tV=uRSt(q2-qR2)+2qe(q-qR)=K(t-tR)(q+qe)2=K(t+te)Δp=at+bq2+2qqe=Kt上式表明：d

/dq與q成直線關(guān)系，直線斜率為2/K，截距為2qe/K2(q+qe

)dq=Kdt(q+qe

)2=K(t+te

)微分上式得qd

/dt2qe/K由斜率=2/K，求出K;由截距=2qe/K，求出qe；由q2+2qqe=Kt，t=0，q=0，求出te=

qe2/K。測(cè)定時(shí)采用恒壓試驗(yàn)，恒壓過(guò)濾方程為：

（三）過(guò)濾常數(shù)

采用Δt/Δq代替dt/dq，在過(guò)濾面積一定時(shí)，記錄下時(shí)間t和累計(jì)的濾液量V，并由此計(jì)算一系列q值，然后作圖，求出直線斜率和截距。最后算出過(guò)濾常數(shù)K和qe。q

t/

q2qe/K注意：橫坐標(biāo)q的取值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理lgK=(1-s)lg(Δp)+lg(2k)以lg(Δp)為橫坐標(biāo)，lg(K)為縱坐標(biāo)作直線，從而求出斜率(1-s)，截距l(xiāng)g(2k)，進(jìn)而算出s和k。K=2kΔp1-s濾餅的壓縮性指數(shù)s及物料特性常數(shù)k需在不同壓強(qiáng)差下對(duì)指定物料進(jìn)行試驗(yàn)，求得若干過(guò)濾壓強(qiáng)差下的K，然后對(duì)K-Δp數(shù)據(jù)加以處理，即可求得s

值。lg(Δp)lg(K)lg(2k)q

/

t2qe/K壓縮指數(shù)s的測(cè)定例題3-3-2qt/q0.10.30.4

q/tq式中V——過(guò)濾終了時(shí)所得濾液體積，m3由恒壓過(guò)濾方程知，過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率為：洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗的洗滌液體積。由于洗滌液中不含固相，洗滌過(guò)程中濾餅厚度不變。若在恒壓下洗滌，則它既是恒壓洗滌又是恒速洗滌。（四）濾餅的洗滌若洗滌液粘度和洗滌時(shí)的壓差與濾液粘度和過(guò)濾壓差相比差異較大，則應(yīng)校正，校正后的洗滌速率為若洗滌用的壓差與過(guò)濾相同，洗滌液粘度與濾液粘度大致相等：對(duì)于轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，洗滌速率與過(guò)濾終了速率相等對(duì)于板框過(guò)濾機(jī)，洗滌速率等于過(guò)濾終了速率的1/4生產(chǎn)能力:單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液體積。對(duì)于間歇過(guò)濾機(jī)，一個(gè)過(guò)濾循環(huán)包括過(guò)濾、洗滌、卸渣、清理、重裝等步驟。通常把卸渣、清理、重裝等所用的時(shí)間合在一起稱為輔助時(shí)間tD

。一個(gè)循環(huán)時(shí)間T=t+tW+tD。其中只有過(guò)濾時(shí)間真正用于過(guò)濾。（五）過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力1.間歇式過(guò)濾機(jī)式中V——一個(gè)操作循環(huán)內(nèi)所獲得的濾液體積，m3；

Q——生產(chǎn)能力，m3/h；

T——一個(gè)循環(huán)時(shí)間。T=t+tW+tD

如果以濾液量Q表示生產(chǎn)能力，則有浸沒(méi)度ψ：轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的轉(zhuǎn)筒表面浸入濾漿中的分?jǐn)?shù)以轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)為例，轉(zhuǎn)筒在任何時(shí)候總有一部分表面浸沒(méi)在濾漿中進(jìn)行過(guò)濾。有效過(guò)濾時(shí)間t：某一瞬時(shí)開始進(jìn)入濾漿中的轉(zhuǎn)筒表面，經(jīng)過(guò)過(guò)濾區(qū)，最后從濾漿中出來(lái)，這一段時(shí)間為該表面旋轉(zhuǎn)一周的有效過(guò)濾時(shí)間。2.連續(xù)式過(guò)濾機(jī)由于轉(zhuǎn)筒式真空過(guò)濾機(jī)為恒壓操作，則有轉(zhuǎn)鼓每轉(zhuǎn)一周得到的濾液體積為：(V+Ve)2=KA2(t+te)過(guò)濾時(shí)間

為:假設(shè)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為nr/min，則轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為:T=60/n按每小時(shí)計(jì)的濾液生產(chǎn)能力為：若忽略濾布阻力，則θe=0、Ve=0，則上式簡(jiǎn)化為：注意：提高轉(zhuǎn)速可增加生產(chǎn)能力，但若轉(zhuǎn)速太高，則每周期中過(guò)濾時(shí)間減至很短，濾餅層很薄，難于卸除，也不利于洗滌，而且功率消耗大，反而不經(jīng)濟(jì)。合適的轉(zhuǎn)速需由實(shí)驗(yàn)確定，以得到合適厚度的濾餅，使成本最低。例：以某板框式壓濾機(jī)在恒壓條件下過(guò)濾含硅藻土的懸浮夜。過(guò)濾機(jī)的濾框尺寸為810×810×25(mm)，共有37個(gè)框。已測(cè)出過(guò)濾常數(shù)K=10-4m2/s，qe=0.01m3/m2，

e=1s。若已知單位面積上通過(guò)的濾液量為0.15m3/m2，所用洗水量為濾液量的1/5。求：1)過(guò)濾面積和濾框內(nèi)的總?cè)萘浚?)過(guò)濾所需的時(shí)間；3)洗滌時(shí)間；4)生產(chǎn)能力Q(td=15min)。解：1)過(guò)濾面積S=2LBZ=2×0.81×0.81×37=48.6m2

濾框總?cè)莘e

Vz=LB

Z=0.81×0.81×0.025×37=0.607m3

2)過(guò)濾時(shí)間3)洗滌時(shí)間4)生產(chǎn)能力(q+qe)2=K(t+te)(0.15+0.01)2=10-4(t+1)

t=255stw

=8(q+qe)qw/5K=8×(0.15+0.01)×0.15/(5×10-4)=348s

求洗滌速率二邊微分求dV/dt，

tw=V洗/u洗例：用轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾某種懸浮液，料漿處理量為20m3/h。已知每得1m3濾液可得濾餅0.04m3，要求轉(zhuǎn)筒的浸沒(méi)度為0.35，過(guò)濾表面上濾餅厚度不低于5mm?，F(xiàn)測(cè)得過(guò)濾常數(shù)為K=8×10-4m2/s，qe=0.01m3/m2。試求過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾面積和轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速。解：以1min為基準(zhǔn)，v=0.04,

=0.35濾餅體積0.321×0.04=0.01284m3/min將n及

代入上式，得：S=2.771m2

n=0.927r/min110987654321817161514131112定盤動(dòng)盤轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)第四節(jié)離心分離一、概論結(jié)構(gòu)：1.懸筐式離心機(jī)(suspended-basketcentrifuge)

轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)離心過(guò)濾機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)鼓(上有小孔，亦稱懸框)；濾網(wǎng)；濾布；機(jī)架。原理：

由于離心力作用，液體產(chǎn)生徑向壓差，通過(guò)濾餅、濾網(wǎng)及濾筐而流出。離心過(guò)濾機(jī)（centrifugalfilter）過(guò)濾方程及壓力的計(jì)算采用恒壓過(guò)濾方程式：(q+qe)2=K(t+te)S——過(guò)濾面積，m2；H——轉(zhuǎn)筒高度，m;R——轉(zhuǎn)筒半徑，m；p——過(guò)濾推動(dòng)力，Pa。r——任意處濾餅半徑，m。在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動(dòng)，均勻地沿圓周分散到濾筐的過(guò)濾段。濾液透過(guò)濾網(wǎng)而形成濾渣層。活塞推渣器與加料斗一齊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將濾渣間斷地沿著濾筐內(nèi)表面向排渣口排出。排渣器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是先向前推，馬上后退，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間形成一定厚度的濾渣層后，再次向前推，如此重復(fù)進(jìn)行推渣。分離因數(shù)約為300～700，其生產(chǎn)能力大，適用于分離固體顆粒濃度較濃、粒徑較大（0.1~5mm）的懸浮液，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。工作原理：特點(diǎn)：2往復(fù)活塞推渣離心機(jī)（reciprocating-pushercentrifuge）離心力自動(dòng)卸料離心機(jī)，又稱為錐籃離心機(jī)

結(jié)構(gòu)：如圖工作過(guò)程：

料漿濾液濾渣轉(zhuǎn)鼓濾餅濾布濾網(wǎng)洗滌料漿進(jìn)入錐形濾筐底部，靠離心力甩向?yàn)V筐；液相通過(guò)濾布，固相被截留。濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動(dòng)，經(jīng)過(guò)洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。3離心力自動(dòng)卸渣離心機(jī)（conicalbasketcentrifuge）特點(diǎn)：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，功率消耗小。對(duì)懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動(dòng)敏感。生產(chǎn)能力較大，分離因數(shù)約為2000，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為0.04~1mm的懸浮液。在各種結(jié)晶產(chǎn)品的分離中廣泛應(yīng)用。為什么會(huì)自動(dòng)卸料？

特點(diǎn)：離心分離因數(shù)可達(dá)13000，也