化工原理第3章 机械分离与固体流态化3-精品文档资料整理.ppt

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1、化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 91一、概述一、概述两种过滤方式两种过滤方式3.3 过滤过滤（1 1）深层过滤深层过滤（2）滤滤饼过滤饼过滤以某种以某种多孔物质多孔物质为介质来为介质来处理悬浮液处理悬浮液的操作的操作适用于悬浮液含颗粒小，且含量少时适用于悬浮液含颗粒小，且含量少时“架桥现象架桥现象”适用于颗粒含量较多（液体中颗粒的体积适用于颗粒含量较多（液体中颗粒的体积 1%）时）时（表面过滤）（表面过滤）真正发挥截留颗粒作用的真正发挥截留颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质主要是滤饼层而不是过滤介质 如饮用水的净化如饮用水的净化化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 92滤浆滤饼

2、过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤重力、压力差或惯性离心力重力、压力差或惯性离心力 概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 93使液体通过而截留固体颗粒。使液体通过而截留固体颗粒。过滤介质：过滤介质：多孔性介质、多孔性介质、工业用过滤介质主要有：工业用过滤介质主要有：织物介质：织物介质：如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属丝等编织成的丝等编织成的滤布滤布；多孔性固体介质：多孔性固体介质：如素瓷板或管、烧结金属等如素瓷板或管、烧结金属等堆积的粒状介质：堆积的粒状介质：砂、木炭等，用于深层过滤砂、木炭等，用于深层过滤耐腐蚀、耐热耐腐蚀、耐热、具有足够的机械强度。具有

3、足够的机械强度。概述概述滤饼的压缩性：滤饼的压缩性： 空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 94用用压缩指数压缩指数 s 表示表示 P106 表表3-2助滤剂：助滤剂：使用前提：使用前提：（1）颗粒细，容易堵死过滤介质的孔隙，或增大）颗粒细，容易堵死过滤介质的孔隙，或增大 阻力；阻力；是是不可压缩不可压缩的粉状或纤维状的粉状或纤维状固体固体，如硅藻土、，如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。纤维粉末、活性炭、石棉。施用方法：施用方法：预涂、混滤预涂、混滤（2）滤饼可压缩，使过滤阻力增加。）滤饼可压缩，使过滤阻力增加。不可压缩

4、滤饼，不可压缩滤饼，s=0可压缩性越大，可压缩性越大，s 越大越大s=0-1概述概述化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 95二、过滤的基本理论二、过滤的基本理论（一）过滤速度（一）过滤速度单位时间通过单位过滤面积的滤液体积单位时间通过单位过滤面积的滤液体积由于过滤的由于过滤的不稳定流动不稳定流动，采用，采用瞬时过滤速度。瞬时过滤速度。dVdquAdd（二）过滤基本方程（二）过滤基本方程利用简化模型：利用简化模型：过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 96 u u L le de 流体在固定床内流动的简化模型 假定：假定：滤液在虚滤液在虚拟细管中拟细管中的流速的

5、流速u u1 1(1) 细管长度细管长度le与床层高度与床层高度L成正比成正比0elK L(2) 细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，细管的内表面积等于全部颗粒的表面积， 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 97润湿周边润湿周边流通截面积流通截面积 4ed4细管的流动空间细管的全部内表面积 1aaB滤饼体积滤饼体积（空隙体积（空隙体积/滤饼体积）滤饼体积）4cBcVa VBa滤饼的比表面滤饼的比表面a颗粒的比表面颗粒的比表面41a1AuA u由连续性方程：由连续性方程：

6、床层截床层截面积面积1uuVc空隙率空隙率过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 981232efeulpd滤饼内，雷诺数很小，属滤饼内，雷诺数很小，属层流层流流动流动21132eepudl-哈根哈根-泊谡叶方程泊谡叶方程1p 由由1uu41eda0elK L3122021puLK a过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 99过滤速度过滤速度Lrpu 1 dVdqAdd过滤阻力过滤阻力过滤推动力过滤推动力 滤饼的比阻滤饼的比阻若考虑过滤介质若考虑过滤介质12eppur Lr L介质阻力）介质阻力）（滤饼阻力（滤饼阻力过滤总推动力过滤总推动力

7、 eLLrp 过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 910思考：思考： 影响过滤阻力的因素有哪些？影响过滤阻力的因素有哪些？ 影响过滤速度的因素有哪些？影响过滤速度的因素有哪些？ 设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体设每获得单位体积滤液时，被截留在过滤介质上的滤饼体积为积为c（m3滤饼滤饼/m3滤液），滤液），则则 AcVL AcVLee eVVcrpA dVAdsprr 0又又滤出厚度为滤出厚度为le的一层的一层滤饼所得的滤液量滤饼所得的滤液量过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 911dVAd esVVcrAp 01故故

8、 crpKs012 令令r压差为压差为 p时滤饼的比阻，时滤饼的比阻，m-20r单位压差下单位压差下滤饼的比阻，滤饼的比阻，m-2 Pa-122edVKAdVV2edqKdqq-过滤基本方程过滤基本方程过滤常数过滤常数过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 912 crpKs012 220321K ar影响影响 K 的因素：的因素：影响影响qe或或Ve 的因素：的因素：滤饼性质（滤饼性质（s、 、a）滤浆性质（滤浆性质（c、 ）推动力（推动力（ p）过滤介质的性质（孔的结构、过滤介质的性质（孔的结构、 、r0、厚度）、厚度）过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2

9、0 0 92 0 0 913222eVVVKA（三）恒压过滤方程式（三）恒压过滤方程式dVuAd过滤推动力过滤阻力 eVVKA 2特点：特点： K为常数为常数 积分得：积分得： 或或22eqqqK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 22VKA或或2qK crpKs012 过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 914VA常数 crpKs012 dVuAd过滤推动力过滤阻力 eVVKA 2特点：特点： K不不为常数，而为常数，而u为常数。为常数。222eKVVVA整理得：整理得： 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 或或22e

10、Kqqq222KVA或或22Kq（四）恒速过滤方程式（四）恒速过滤方程式过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 915思考：先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？思考：先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？dVuAd过滤推动力过滤阻力 eVVKA 21122VeVKAVV dVd积分得：积分得： 2221112eVVV VVKA1V恒速阶段获得的滤液体积；恒速阶段获得的滤液体积；1恒速阶段的过滤时间；恒速阶段的过滤时间；V滤液总体积；滤液总体积；总过滤时间总过滤时间过滤基本方程过滤基本方程化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 91612eqqqKK 1500 / q 1000 500 0 0 0.025 0.05 0.075 q 斜率1/K截距 2qe/KCpsK log)1(log crpKs012 过滤常数的测定过滤常数的测定恒压时：恒压时：22eqqqK求出压缩指数求出压缩指数s （五）过滤常数的测定（五）过滤常数的测定