第3章过滤2.ppt

学习目的与要求1 通过本章学习，掌握过滤、沉降、固体流态化等过程的基本原理、计算方法，了解典型设备的结构特性，并能够根据生产工艺的要求，合理选择设备。3.3.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念3.3.2 过滤设备过滤设备3.3.3 过滤基本方程过滤基本方程3.3.4 恒压过滤恒压过滤3.3.5 过滤常数的测定过滤常数的测定3.3.6 滤饼的洗涤滤饼的洗涤3.3.7 过滤机的生产能力过滤机的生产能力23.3.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念 利利用用能能让让液液体体通通过过而而截截留留固固体体颗颗粒粒的的多多孔孔介介质质（过过滤滤介质），使介质），使悬浮液中固液得到分离悬浮液中固液得到分离的单元操作。的单元操作。过滤过滤滤浆滤浆 通过多孔介质的液体通过多孔介质的液体 滤液滤液 被截留住的固体物质被截留住的固体物质 滤渣（滤饼）滤渣（滤饼）实现过滤操作的外力有重力、实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力，化工中应用最多的压力、离心力，化工中应用最多的是是压力过滤压力过滤。一、过滤的概念一、过滤的概念过滤操作中所处理的悬浮液过滤操作中所处理的悬浮液 动画动画-013滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤二、过滤操作的操作步骤及分类二、过滤操作的操作步骤及分类4过滤：过滤：过滤操作中的主要阶段；过滤操作中的主要阶段；洗涤：洗涤：用清液置换滤饼中存留的滤液并且洗涤滤饼；用清液置换滤饼中存留的滤液并且洗涤滤饼；脱湿：脱湿：以滤饼为产品时洗涤后还需用压缩空气进行脱湿；以滤饼为产品时洗涤后还需用压缩空气进行脱湿；卸料：卸料：将滤饼从过滤介质上移去；将滤饼从过滤介质上移去；清洗过滤介质：清洗过滤介质：使被堵塞的网孔使被堵塞的网孔“再生再生”，以便重复使用。，以便重复使用。1、操作步骤、操作步骤2、分类、分类间歇式：间歇式：对过滤的各步骤分阶段操作；对过滤的各步骤分阶段操作；连续式：连续式：连续操作完成全部或其中部分阶段。连续操作完成全部或其中部分阶段。l据克服过滤阻力的推动力类型，分为：据克服过滤阻力的推动力类型，分为：重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。三、过滤方式三、过滤方式过过滤滤 深层过滤深层过滤 滤饼过滤滤饼过滤 固固体体颗颗粒粒的的沉沉积积发发生生在在较较厚厚的的粒粒状状过过滤滤介介质质床床层层内内部部，悬悬浮浮液液中中的的颗颗粒粒直直径径小小于于床床层层直直径径，当当颗颗粒粒随随流流体体在在床床层层的的曲曲折折孔边穿过时，便粘附在过滤介质上。孔边穿过时，便粘附在过滤介质上。适适用用于于悬悬浮浮液液中中颗颗粒粒甚甚小小且且含含量量甚甚微微（固相体积分率在（固相体积分率在0.1%以下）的场合以下）的场合。固固体体颗颗粒粒成成饼饼层层状状沉沉积积于于过过滤滤介介质质表面表面，形成滤饼，形成滤饼。适适用用于于处处理理固固相相含含量量稍稍高高（固固相相体体积积分分率率在在1%以以上上）的的悬悬浮浮液液，是是化化工工生产中的主要过滤方式生产中的主要过滤方式。动画动画-025特点特点：颗粒：颗粒(粒子粒子)沉积于介质内部。沉积于介质内部。深层过滤深层过滤过滤对象过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。悬浮液中的固体颗粒小而少。过滤介质过滤介质：堆积较厚的粒状床层。堆积较厚的粒状床层。过过滤滤原原理理：颗颗粒粒尺尺寸寸 介介质通通道道尺尺寸寸，颗颗粒粒通通过过细细长长而而弯弯曲曲的的孔孔道道，靠靠静静电电和和分分子的作用力附着在介质孔道上。子的作用力附着在介质孔道上。应应用用：适适于于处处理理生生产产能能力力大大而而悬悬浮浮液液中中颗颗粒粒小小而而且且含含量量少少(固固相相体体积积分分率率0.1%)的场合，如水处理和酒的过滤。的场合，如水处理和酒的过滤。深层过滤深层过滤(deep bedfiltration)：深床过滤深床过滤6自来水厂水的净化分三步，自来水厂水的净化分三步，第一步是絮凝过程，在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第一步是絮凝过程，在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。第三步是砂滤。砂滤池，进一步用第三步是砂滤。砂滤池，进一步用900mm厚砂层，将小颗粒杂质滤去。厚砂层，将小颗粒杂质滤去。自来水厂的主要流程自来水厂的主要流程7滤饼过滤过程滤饼过滤过程 刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。开始后：迅速发生开始后：迅速发生“架桥现象架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。，颗粒被拦截，滤液澄清。在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。8架桥现象架桥现象注意：注意：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使所选过滤介质的孔道尺寸一定要使“架桥现象架桥现象”能够发生。能够发生。动画动画-031、过滤介质的特性过滤介质的特性l多多孔孔性性，对对流流体体的的阻阻力力小小，又又能能截截住住要要分分离离的的颗颗粒；孔道大小适当，能发生架桥现象。粒；孔道大小适当，能发生架桥现象。l物理化学性质稳定物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。，耐热，耐化学腐蚀。l足够的机械强度足够的机械强度，使用寿命长，使用寿命长l价格便宜价格便宜四、过滤介质四、过滤介质9l 织织物物介介质质(滤滤布布)，包包括括棉棉、毛毛、丝丝等等天天然然纤纤维维，玻玻璃璃丝丝和和各各种种合合成成纤纤维维制制成成的的织织物物，以以及及金金属属丝丝织织成成的的网网，能能截截留的粒径的范围较宽，从几十留的粒径的范围较宽，从几十 m到到1 m。优优点点：介介质质薄薄，阻阻力力小小，清清洗洗与与更更新新方方便便，价价格格较较便便宜宜，是是工业上应用最广泛的过滤介质工业上应用最广泛的过滤介质。2、工业常用的过滤介质、工业常用的过滤介质l多多孔孔固固体体介介质质，如如素素烧烧陶陶瓷瓷，烧烧结结金金属属，塑塑料料细细粉粉粘粘成成的的多多孔孔塑塑料料，棉棉花花饼饼等等。这这类类介介质质较较厚厚，孔孔道道细细，阻阻力大力大，能截留能截留13 m的颗粒的颗粒。l 堆堆积积介介质质，由由各各种种固固体体颗颗粒粒（砂砂、木木炭炭、石石棉棉粉粉等等）或非编织的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。或非编织的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。l多多孔孔膜膜，由由高高分分子子材材料料制制成成,膜膜很很薄薄(几几十十 m到到200 m),孔孔很很小小，可可以以分分离离小小到到0.05 m的的颗颗粒粒，应应用用多多孔孔膜膜的的过滤有超滤和微滤。过滤有超滤和微滤。10五、助滤剂五、助滤剂 滤滤饼饼不可压缩滤饼不可压缩滤饼 颗颗粒粒有有一一定定的的刚刚性性，所所形形成成的的滤滤饼并不因所受的压力差而变形饼并不因所受的压力差而变形 可压缩滤饼可压缩滤饼 颗颗粒粒比比较较软软，所所形形成成的的滤滤饼饼在在压压差差的的作作用用下下变变形形，使使滤滤饼饼中中的的流流动通道变小，阻力增大。动通道变小，阻力增大。加入助滤剂可加入助滤剂可减少减少可压缩滤饼的可压缩滤饼的流动阻力。流动阻力。加入方法：加入方法：常常用用的的助助滤滤剂剂：颗颗粒粒细细小小、粒粒度度分分布布范范围围较较窄窄、坚坚硬硬而而悬悬浮浮性性好的颗粒状或纤维好的颗粒状或纤维固体，如硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。固体，如硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。11预涂法、预混法。预涂法、预混法。注意：注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。当滤饼是产品时不能使用助滤剂。要求：要求：助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。结构：结构：滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。123.3.2 过滤设备过滤设备 1、结构、结构一、板框压滤机一、板框压滤机动画动画-04过滤板：过滤板：一钮，一钮，凹凸不平的表面，凸部用来凹凸不平的表面，凸部用来支撑支撑滤布滤布，凹槽是，凹槽是滤液的流道滤液的流道。滤浆通道：滤板右上角的圆孔；滤浆通道：滤板右上角的圆孔；洗水通道：左上角的圆孔。洗水通道：左上角的圆孔。洗水通道与两侧表面洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。的凹槽不相通。滤板滤板13洗涤板：三钮洗涤板：三钮 左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通。左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通。滤框：二钮；滤框：二钮；框为框为10 60块不等，过滤面积约为块不等，过滤面积约为2 80m2。框框 板板 框框 板板洗涤板洗涤板过滤板过滤板悬浮液悬浮液滤液滤液板板过滤板过滤板14洗涤板洗涤板过滤板过滤板滤滤 框框滤板与滤框装合时，按钮数以滤板与滤框装合时，按钮数以1-2-3-2-1-2-3的顺序排列。的顺序排列。15板框过滤机动画 162、板框压滤机的操作、板框压滤机的操作 板板框框压压滤滤机机为为间间歇歇操操作作，每每个个操操作作循循环环由由装装合合、过过滤、洗涤、卸饼、清理滤、洗涤、卸饼、清理5个阶段组成。个阶段组成。173、板框压滤机的特点、板框压滤机的特点优优点点：结结构构简简单单，制制造造容容易易，设设备备紧紧凑凑，过过滤滤面面积积大大而而占占地地小小，操操作作压压强强高高，滤滤饼饼含含水水少少，对对各各种种物物料料的的适适应应能力强。能力强。缺点：缺点：间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。二、加压叶滤机二、加压叶滤机1、结结构构：叶叶滤滤机机是是由由许许多多不不同同宽宽度度的的长长方方形形滤滤叶叶装装合合而而成。滤叶由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。成。滤叶由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。间歇操作设备间歇操作设备18动画动画-05过过滤滤：将将滤滤浆浆用用泵泵送送入入圆圆筒筒内内，滤滤液液穿穿过过滤滤布布进进入入滤滤叶叶中中心心空空间间，汇汇集集至至总总管管后后排排出出；颗颗粒粒则则沉沉积积在在滤滤布布上上形形成成滤滤饼饼，当当积积到到一一定定厚厚度度时时停停止止进进料料过过滤滤结结束束，滤滤饼饼厚厚度为度为535mm，视情况而定。视情况而定。3、特点：、特点：设备紧凑，密闭操作，过滤洗涤效果好。设备紧凑，密闭操作，过滤洗涤效果好。过滤面积小，滤布易损坏、更换费时。过滤面积小，滤布易损坏、更换费时。2、一个操作循环：、一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 洗涤：洗涤：洗水的路径与滤液相同，称为洗水的路径与滤液相同，称为置换洗涤法置换洗涤法。卸卸渣渣，整整理理重重装装：用用压压缩缩空空气气反反吹吹滤滤饼饼，抽抽出出滤滤叶叶经经旋旋转转卸出滤饼，清洗后重新装入圆筒中进行下一循环操作。卸出滤饼，清洗后重新装入圆筒中进行下一循环操作。洗涤路径与过滤终了路径相同洗涤路径与过滤终了路径相同,洗涤面积与过滤终了面积相同洗涤面积与过滤终了面积相同19过滤、洗涤、吹松、刮渣过滤、洗涤、吹松、刮渣转筒转筒筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/2 2；滤布滤布蒙在筒外壁上；蒙在筒外壁上；分配头分配头转动盘、固定盘。转动盘、固定盘。2、操作循环、操作循环1、结构结构三、转筒真空过滤机三、转筒真空过滤机是工业上应用最广的一种是工业上应用最广的一种连连续操作的过滤设备续操作的过滤设备。20动画动画-062122动盘动盘转筒及分配头的结构转筒及分配头的结构定盘定盘18格分成格分成6个工作区个工作区 1区区(17格格)：过滤区；：过滤区；2区区(810格格)：滤液吸干区；：滤液吸干区；3区区(1213格格)：洗涤区；：洗涤区；4区区(14格格)：洗后吸干区；：洗后吸干区；5区区(16格格)：吹松卸渣区；：吹松卸渣区；6区区(17格格)：滤布再生区。：滤布再生区。l过滤区过滤区(12区区)，f 槽槽;l洗涤区洗涤区(34区区)，g槽槽;l干燥卸渣区干燥卸渣区(56区区)，h 槽槽;f 槽槽h 槽槽g 槽槽3、分配头的结构及工作原理、分配头的结构及工作原理11098765432181716151413111223过过滤滤面面积积：540m2，浸浸没没部部分分占占总总面面积积的的30%40%。转速：转速：通常为通常为0.13r/min。滤饼厚度：滤饼厚度：40mm以内，以内，滤饼中液体含量：滤饼中液体含量：多在多在10%以上，常可达以上，常可达30%左右。左右。优优点点：能能连连续续自自动动操操作作，省省人人力力，生生产产能能力力大大，适适用用于于处理易含过滤颗粒的浓悬浮液。处理易含过滤颗粒的浓悬浮液。缺缺点点：附附属属设设备备较较多多，投投资资费费用用高高，过过滤滤面面积积不不大大，过过滤推动力有限，不易过滤高温的悬浮液。滤推动力有限，不易过滤高温的悬浮液。4、转筒真空过滤机的特点、转筒真空过滤机的特点2425一、过滤速率与过滤速度一、过滤速率与过滤速度3.3.3 过滤基本方程过滤基本方程过滤速率：过滤速率：过滤速度过滤速度u：单位时间内单位时间内过滤面积过滤面积A上上获得的滤液体积。获得的滤液体积。单位时间单位时间单位过滤面积单位过滤面积上获得的滤液体积。上获得的滤液体积。其中：其中：滤滤液液在在滤滤饼饼流流动动，则则在在1-1，2-2截截面面之之间间存存在在阻力阻力存在压力差存在压力差p过滤推动力就是压差过滤推动力就是压差ppep1u过滤介质过滤介质滤滤饼饼112226 过过滤滤过过程程中中，滤滤液液通通过过滤滤布布和和滤滤饼饼的的流流速速较较低低，其其流流动动一一般处于般处于层流状态，过滤阻力可用层流状态，过滤阻力可用康采尼康采尼(Kozeny)方程确定方程确定。二、滤液通过饼层的流动二、滤液通过饼层的流动反映了颗粒床层的特性，其值由物料性质决定。反映了颗粒床层的特性，其值由物料性质决定。27令令三、滤饼的阻力三、滤饼的阻力 滤饼的比阻，滤饼的比阻，1/m2令令速度推动力速度推动力阻力阻力 滤饼阻力滤饼阻力l由由RrL可可知知，比比阻阻r是是单单位位厚厚度度滤滤饼饼的的阻阻力力，数数值值上上等等于于黏黏度度为为1Pas的的滤滤液液以以1m/s的的平平均均流流速速通通过过厚厚度度为为1m的的滤滤饼饼层时，所产生的压降层时，所产生的压降。lr反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响l床床层层空空隙隙率率 愈愈小小及及颗颗粒粒比比表表面面积积a愈愈大大，则则床床层层愈愈致致密密，对流体流动的阻滞作用也愈大。对流体流动的阻滞作用也愈大。r0：单位压强差下滤饼：单位压强差下滤饼 的比阻，的比阻，1/m2；注意：注意：s：滤饼的压缩性指数：滤饼的压缩性指数可压缩滤饼：可压缩滤饼：s=0 1不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：s=0可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强差的函数，可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强差的函数，2829 过滤过程可视为滤液通过过滤过程可视为滤液通过串联串联的两层的两层滤饼和过滤介质滤饼和过滤介质的流动过程，则滤液在两层中的流动速度相等，故有的流动过程，则滤液在两层中的流动速度相等，故有 过滤介质的阻力与其过滤介质的阻力与其厚度厚度及本身的及本身的致密程度致密程度有关，通有关，通常常把过滤介质的阻力视为常数把过滤介质的阻力视为常数。仿照滤液通过滤饼的过程，。仿照滤液通过滤饼的过程，写出滤液通过写出滤液通过过滤介质过滤介质的流动流动速度：的流动流动速度：四、过滤介质的阻力四、过滤介质的阻力 代表滤饼与滤布两侧的代表滤饼与滤布两侧的总压差总压差，称为过滤压强差。也称为过滤设备的表压强称为过滤压强差。也称为过滤设备的表压强。其中，其中，30思考：思考：过滤介质阻力怎么计算过滤介质阻力怎么计算？设过滤介质阻力相当于通过厚度为设过滤介质阻力相当于通过厚度为Le的滤饼阻力，则有的滤饼阻力，则有式中：式中：Le过滤介质的过滤介质的当量滤饼厚度当量滤饼厚度,或称为或称为虚拟滤饼厚度虚拟滤饼厚度，m。在在一一定定的的操操作作条条件件下下，以以一一定定介介质质过过滤滤一一定定悬悬浮浮液液时时，Le为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同。值不同。则有则有31 设每获得设每获得1m3滤液所形成的滤滤液所形成的滤渣渣(滤饼滤饼)体积为体积为 m3。1m3 m3五、过滤基本方程式五、过滤基本方程式滤液滤液滤饼滤饼滤浆滤浆 则任一瞬间的则任一瞬间的滤饼厚度滤饼厚度L与获得的滤液体积与获得的滤液体积V之间之间的关系为：的关系为：Ve过滤介质的过滤介质的当量当量滤液体积。滤液体积。同理同理在在一一定定的的操操作作条条件件下下，以以一一定定介介质质过过滤滤一一定定的的悬悬浮浮液液时时，当当量量滤滤液液体体积积Ve为为定定值值，但但同同一一介介质质在在不同的过滤操作中，不同的过滤操作中，Ve不同。不同。32pmpcu过滤介质过滤介质滤滤饼饼1122过滤速率方程式过滤速率方程式过滤速度方程式过滤速度方程式由由过过滤滤速速率率方方程程式式可可知知：要要想想提提高高dV/d,可可使使p,T,或或选选用阻力低的用阻力低的过滤过滤介介质质。工业生产中的工业生产中的两种典型的过滤操作方式两种典型的过滤操作方式33恒压过滤：恒压过滤：维持过滤速度不变，不断增大过滤压差。维持过滤速度不变，不断增大过滤压差。恒速过滤：恒速过滤：工业上所使用的过滤机大多为间歇式，不宜于在整个过程中都采工业上所使用的过滤机大多为间歇式，不宜于在整个过程中都采用恒压过滤或恒速过滤。因为在恒压操作开始阶段，过滤介质表面还用恒压过滤或恒速过滤。因为在恒压操作开始阶段，过滤介质表面还没有滤饼层生成，较小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或没有滤饼层生成，较小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或使介质的孔道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为使介质的孔道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为维持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导致设备维持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导致设备的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过滤开始时采用较的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过滤开始时采用较小的压力，以后不断地使之提高至预定值，而后则在恒压下进行过滤，小的压力，以后不断地使之提高至预定值，而后则在恒压下进行过滤，称为称为先恒速后恒压先恒速后恒压过滤。过滤。维持过滤压差不变，过滤速度不断降低。维持过滤压差不变，过滤速度不断降低。3.3.4 恒压过滤恒压过滤二、恒压过滤速率方程式二、恒压过滤速率方程式 恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力p恒定，恒定，过滤速率逐渐变小。过滤速率逐渐变小。由过滤速率方程式：由过滤速率方程式：一、恒压过滤的特点一、恒压过滤的特点34对于一定的悬浮液和过对于一定的悬浮液和过滤介质，滤介质，r0、及及Ve均可视为常数。均可视为常数。与滤饼性质有关（比阻与滤饼性质有关（比阻r、比表面积、比表面积a、空隙率、空隙率）；）；与滤浆的性质（浓度、密度、黏度）有关；与滤浆的性质（浓度、密度、黏度）有关；与推动力有关。与推动力有关。Ve与过滤介质的性质有关。与过滤介质的性质有关。35K过滤常数，表征过滤物料特性及压差的常数，过滤常数，表征过滤物料特性及压差的常数，m2/s。思考：思考：影响影响K的因素有哪些？的因素有哪些？影响影响Ve的因素有哪些？的因素有哪些？k表征过滤物料特性的常数，表征过滤物料特性的常数，m4/(Ns)或或m2/(Pas)。分离变量积分：分离变量积分：假假定定获获得得体体积积为为Ve滤滤液液所所需需的的虚虚拟拟过过滤滤时时间间为为 e，则则积积分分的边界条件为：的边界条件为：过滤时间过滤时间 滤液体积滤液体积 0 e 0Ve e +e VeV+Ve积分得：积分得：恒压过滤方程式恒压过滤方程式表表明明：恒恒压压过过滤滤时时，滤滤液液体体积积与与过过滤时间的关系为滤时间的关系为抛物线方程抛物线方程。V+Ve VV+Ve VVe O O B 恒压过滤时恒压过滤时V与与 的关系的关系 e +e36q=V/A，qe=Ve/A，分别称为，分别称为单位单位面积上面积上的滤液体积和单位面积上的滤液体积和单位面积上的当量（虚拟）滤液体积。的当量（虚拟）滤液体积。若过滤介质阻力可忽略不计，则若过滤介质阻力可忽略不计，则 e和和qe 介质常数，反映过滤介质阻力大小介质常数，反映过滤介质阻力大小，s及及m3/m2。恒压过滤方程恒压过滤方程37将各将各项项均除以均除以qK，得：，得：3.3.5 过滤常数的测定过滤常数的测定一、恒压下一、恒压下K、qe、e的测定的测定 应用恒压过滤方程式应用恒压过滤方程式求算不同过滤时间获得的滤液量求算不同过滤时间获得的滤液量时，时，需要知道需要知道过滤过滤常数常数K及及qe。过滤过滤常数常数K及及qe一般由一般由实验测实验测定。定。由由在一定的操作条件下，在一定的操作条件下，以一定介质对一定物料以一定介质对一定物料进行过滤，进行过滤，内为常数内为常数38二、压缩性指数二、压缩性指数s和物料特性常数和物料特性常数k、比阻、比阻 r0的测定的测定log(K)log(p)ab以以logKlogp做图为一直线，做图为一直线，斜率：斜率：1-s，截距：，截距：log(2k)。不同压差下，测不同压差下，测K，做图求做图求 s，k。由由39由由压压差差/104Pa滤滤液量液量(V)/dm3过滤时间过滤时间()/s压压差差/104Pa滤滤液量液量(V)/dm3过滤时间过滤时间()/s3.432.927.8014688810.32.459.8050660例例3-1含有含有CaCO3质质量分数量分数为为13.9的水的水悬悬浮液，用板框浮液，用板框过过滤滤机在机在20下下进进行行过滤过滤。过滤过滤面面积为积为0.1m2。实验实验数据列数据列于附表中，于附表中，试试求求过滤过滤常数常数K与与qe。40解：两种解：两种压压力下的力下的K与与qe分分别计别计算如下：算如下：（1）压压差差为为3.43104 Pa时时413.3.6 滤饼的洗涤滤饼的洗涤 滤饼洗涤的目的滤饼洗涤的目的：为了回收滤饼里存留的滤液，或者净：为了回收滤饼里存留的滤液，或者净 化构成滤饼的颗粒。化构成滤饼的颗粒。一、洗涤速率与洗涤时间一、洗涤速率与洗涤时间假定：假定：洗涤液黏度与滤液相同；洗涤液黏度与滤液相同；洗涤压力与过滤时相同。洗涤压力与过滤时相同。42洗涤速率：洗涤速率：单位时间内消耗的洗水的容积。单位时间内消耗的洗水的容积。特点：特点：滤饼厚度不变滤饼厚度不变 洗涤速率恒定洗涤速率恒定洗涤时间：洗涤时间：洗涤速率洗涤速率 洗洗涤涤速速率率与与过过滤滤终终了了时时的的过过滤滤速速率率有有关关，这这个个关关系系取决于过滤设备上采用的洗涤方式。取决于过滤设备上采用的洗涤方式。二、叶滤机的洗涤速率和洗涤时间二、叶滤机的洗涤速率和洗涤时间置换洗涤置换洗涤 洗水与过滤终了时洗水与过滤终了时滤液流过的路径完滤液流过的路径完全相同。全相同。三、板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间三、板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间横穿洗涤横穿洗涤洗水横穿两层滤布及洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼整个厚度的滤饼,流径流径长度约为过滤终了时长度约为过滤终了时滤液流动的两倍。滤液流动的两倍。洗涤时间洗涤时间433.3.7 过滤机的生产能力过滤机的生产能力过滤机的生产能力：过滤机的生产能力：单位时间内获得的滤液体积，单位时间内获得的滤液体积，m3/h一个操作周期时间为：一个操作周期时间为：一、一、间歇过滤机的间歇过滤机的生产能力生产能力 总时间总时间/h过滤时间过滤时间/h 洗涤时间洗涤时间/hm3/h则生产能力为：则生产能力为：在在间间歇歇过过滤滤机机的的生生产产中中，总总是是力力求求获获得得最最大大的的生生产产能能力力，因因此此，对对于于间间歇歇过过滤滤过过程程来来说说，合合理理选选择择每每个个循循环中的过滤时间，可以得到最大的生产能力。环中的过滤时间，可以得到最大的生产能力。44辅助时间辅助时间/h 在生产周期的任一时刻，过滤机不同部位同时进在生产周期的任一时刻，过滤机不同部位同时进行着过滤、洗涤、卸饼和清洗整备的操作。行着过滤、洗涤、卸饼和清洗整备的操作。若若转转筒筒的的转转速速为为 n(r/s)，则回转一周用时为：则回转一周用时为：二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 浸没度浸没度：转筒表面浸入滤浆中的分数。转筒表面浸入滤浆中的分数。45(s)则过滤时间为则过滤时间为 连续过滤一般为恒压操作，故有连续过滤一般为恒压操作，故有 二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 D转筒直径转筒直径,L转筒的长度转筒的长度结论：结论：转速转速n愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。转筒过滤机的过滤面积为转筒过滤机的过滤面积为生产能力生产能力:m3/h46回转一周获回转一周获得的滤液量得的滤液量若介质阻力可以忽略，则有若介质阻力可以忽略，则有 二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 转速转速n愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。生产能力生产能力:m3/h47例例3-2 板框板框过滤过滤机恒机恒压过滤压过滤某某悬悬浮液，一个操作周浮液，一个操作周期的期的滤滤液液为为6m3，其中，其中过滤过滤需需时时30min，洗，洗涤涤及拆装及拆装等共用去等共用去40min，设滤饼设滤饼不可不可压缩压缩，介，介质质阻力忽略阻力忽略不不计计。试试求：求：(1)该该机的生机的生产产能力；能力；(2)仅仅将操作将操作压压力加倍，而力加倍，而过滤时间过滤时间、辅辅助助时间时间等其等其他条件都不他条件都不变变，该该机生机生产产能力将提高多少？能力将提高多少？(3)若改用真空若改用真空转转筒筒过滤过滤机，机，该该机旋机旋转转一周可得一周可得0.0428m3滤滤液，液，该该机机转转速速为为多少方能多少方能维维持生持生产产能力能力与（与（1）相同？）相同？48解解:（1）F=30/60 h，W+D=40/60 h，V=6m3（2）恒）恒压过滤压过滤，滤饼不可压缩，滤饼不可压缩，仅仅将操作将操作压压力加倍，而力加倍，而过滤时间过滤时间、辅辅助助时间时间等其他条件都不等其他条件都不变变，49由由又介又介质质阻力忽略不阻力忽略不计计，故有，故有，故有，故有 K p V 2 Kp(V2/V1)2=2（3）设转设转速速为为 n(r/s)，生，生产产能力能力为为Q 则则有：有：Q=0.0428n3600=5.14m3/h故：故：n=5.14/(0.04283600)=0.0333r/s=2.0 r/min生生产产能力提高：能力提高：(Q2-Q1)/Q1=(V2-V1)/V1=(8.49-6)/6=41.5%50 作业：作业：P110:T1(47.03L,67.34L)；T8(4.5r/min，1.5)。