流体通过颗粒层的流动x.ppt

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1、流体通过颗粒层的流动x2022/10/151现在学习的是第1页，共30页现在学习的是第2页，共30页 1.1.过滤操作的分类过滤操作的分类1.饼层过滤（滤饼过滤）饼层过滤（滤饼过滤）定义定义:过滤过程中在过滤介质表面形成固体颗粒的滤饼层过滤过程中在过滤介质表面形成固体颗粒的滤饼层.滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤2022/10/153现在学习的是第3页，共30页n过滤之初滤液浑浊过滤之初滤液浑浊?由于滤浆中部分固体颗粒的粒径由于滤浆中部分固体颗粒的粒径小于介质的孔径，而在过滤之初穿过介质。但颗粒小于介质的孔径，而在过滤之初穿过介质。但颗粒会在孔道内很快发生会在孔道内很快发生“架桥架桥”现象

2、，并形成滤饼层，现象，并形成滤饼层，滤液由浑浊变为清澈。滤液由浑浊变为清澈。n随着过滤的进行，滤饼增厚，过滤阻力增加，在推动随着过滤的进行，滤饼增厚，过滤阻力增加，在推动力不变时，过滤速度变慢。力不变时，过滤速度变慢。现在学习的是第4页，共30页2 2 深层过滤深层过滤现在学习的是第5页，共30页3 3 动态过滤动态过滤现在学习的是第6页，共30页现在学习的是第7页，共30页 2.2.滤饼过滤滤饼过滤一、概述一、概述深层过滤深层过滤滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤推动力：重力、压力、离心力推动力：重力、压力、离心力 架桥现象架桥现象2022/10/158现在学习的是第8页，共30页过滤介质

3、：过滤介质：多多孔孔性性介介质质、耐耐腐腐蚀蚀、耐耐热热并并具具有有足够的机械强度。足够的机械强度。工业用过滤介质主要有：工业用过滤介质主要有：织织物物介介质质，如如棉棉、麻麻、丝丝、毛毛、合合 成成 纤纤 维维、金金 属属 丝丝 等等 编编 织织 成的滤布；成的滤布；多多孔孔性性固固体体介介质质，如如 素素 瓷瓷 板板 或或 管管、烧结金属等。烧结金属等。滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤2022/10/159现在学习的是第9页，共30页助滤剂：助滤剂：是是不不可可压压缩缩的的粉粉状状或或纤纤维维状状固固体体，如如硅硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。使使用用时时

4、，可可预预涂涂，也也可可以以混混入入待待滤滤的的滤浆中一起过滤。滤浆中一起过滤。一、概述一、概述滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤滤饼的压缩性：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。2022/10/1510现在学习的是第10页，共30页二、过滤基本方程二、过滤基本方程过滤过程流动的特点：过滤过程流动的特点：v 流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀v 产生压降的主要原因：产生压降的主要原因：2022/10/1511现在学习的是第11页，共30页(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

5、(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。1、过滤基本方程的推导、过滤基本方程的推导简化模型简化模型：假定：假定：二、过滤基本方程二、过滤基本方程真实速度真实速度 u u 固体颗粒固体颗粒床层体积床层体积2022/10/1512现在学习的是第12页，共30页滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，于是：于是：-哈根哈根-泊谡叶方程泊谡叶方程将将le、de、u 表达式代入得：表达式代入得：二、过滤基本方程二、过滤基本方程由质量守恒得：由质量守

6、恒得：床层截床层截面积面积2022/10/1513现在学习的是第13页，共30页-单单 位位 时时 间间 内内 通通 过过 单单 位位 过过 滤滤 面面 积的滤液体积积的滤液体积即过滤速度即过滤速度二、过滤基本方程二、过滤基本方程思考：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？p2 p1u 表观速度表观速度2022/10/1514现在学习的是第14页，共30页 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c（m3滤饼滤饼/m3滤液），则滤液），则 代入过滤速度表达

7、式中代入过滤速度表达式中：令令故故二、过滤基本方程二、过滤基本方程2022/10/1515现在学习的是第15页，共30页-过滤基本方程过滤基本方程过滤常数过滤常数二、过滤基本方程二、过滤基本方程 pu 表观速度表观速度2022/10/1516现在学习的是第16页，共30页影响影响K的因素：的因素：影响影响qe或或Ve 的因素：的因素：二、过滤基本方程二、过滤基本方程滤饼性质（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）pu 表观速度表观速度2022/10/1517现在学习的是第17页，共30页2 2、恒

8、压过滤、恒压过滤二、过滤基本方程二、过滤基本方程 pu 表观速度表观速度特点：特点：K为常数为常数 积分得：积分得：或或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2022/10/1518现在学习的是第18页，共30页3 3、恒速过滤、恒速过滤二、过滤基本方程二、过滤基本方程 pu 表观速度表观速度特点：特点：K不不为常数，而为常数，而u u为常数。为常数。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 或或或或2022/10/1519现在学习的是第19页，共30页思考：思考：先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？设恒速

9、段过滤时间为设恒速段过滤时间为 1，则，则二、过滤基本方程二、过滤基本方程或或2022/10/1520现在学习的是第20页，共30页3 3 过滤常数的测定过滤常数的测定恒压时：恒压时：求出压缩指数求出压缩指数s 2022/10/1521现在学习的是第21页，共30页4 滤饼的洗涤滤饼的洗涤n洗涤目的：洗涤目的：n1）回收滤饼中残留的滤液）回收滤饼中残留的滤液n2）除去滤饼中的可溶性杂质）除去滤饼中的可溶性杂质n所以在过滤操作结束时用某种液体对滤饼进行洗所以在过滤操作结束时用某种液体对滤饼进行洗涤。涤。n洗涤速率洗涤速率：由于洗涤时滤饼厚度不变，同时：由于洗涤时滤饼厚度不变，同时在恒定的压差下洗

10、涤速率为常数。在恒定的压差下洗涤速率为常数。现在学习的是第22页，共30页例例n现有一台具有现有一台具有10m2过滤面积的过滤机，用来过滤过滤面积的过滤机，用来过滤某固体粉末的水悬浮液。固体颗粒的密度为某固体粉末的水悬浮液。固体颗粒的密度为1560kg/m3，已知滤液的含固量，已知滤液的含固量20kg/m3，温，温度为度为20，试验测得滤饼的比阻，试验测得滤饼的比阻r=6.71014m-2，介质阻力的当量滤液量，介质阻力的当量滤液量qe=0。为防止过滤介质。为防止过滤介质堵塞，先进行堵塞，先进行10分钟的恒速过滤，尔后再进行分钟的恒速过滤，尔后再进行30分钟的恒压过滤，要求得到总滤液量为分钟的

11、恒压过滤，要求得到总滤液量为8m3，问操作压差应为多少？恒速阶段所得滤液，问操作压差应为多少？恒速阶段所得滤液量为多少？量为多少？现在学习的是第23页，共30页n解：据题意解：据题意qe=0,即即Ve=0，=0.001Pa.s,1=6010=600s,=6040=2400s,V=8m3,r=6.71014m-2,A=10m2,=20kg/m3，P=1560kg/m3n根据已知条件，对恒速过滤，根据已知条件，对恒速过滤，nV2+VeV=KA2/2V12=KA2 1/2(a)n对恒压过滤对恒压过滤n(V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1)n(V2-V12)=KA2(-1)（b)n将（将

12、（a)式代入（式代入（b)式得式得现在学习的是第24页，共30页n而而K=（2 p）/（r）n其中其中=/P=20/1560=0.01282m3固体固体/m3滤液滤液n即即p=K r/2=3.80910-50.012826.710140.001/2=1.636105Pan将将K代入（代入（a）式得）式得恒速阶段所得滤液量为恒速阶段所得滤液量为nV12=KA2 1/2=3.80910-5102600/2nV1=1.1427m3现在学习的是第25页，共30页5 过滤设备过滤设备n过滤设备种类：过滤设备种类：n间歇：过滤、洗涤、卸饼、清洗、安装等步骤，间歇：过滤、洗涤、卸饼、清洗、安装等步骤，如叶滤

13、机、板框压滤机等；如叶滤机、板框压滤机等；n连续：大多真空操作，如转筒真空过滤机、连续：大多真空操作，如转筒真空过滤机、圆盘真空过滤机等。圆盘真空过滤机等。n1、板框压滤机板框压滤机n结构，如图所示，若干板，框交替排列，板，结构，如图所示，若干板，框交替排列，板，框都用支耳架在一对横梁上，用压紧装置压紧框都用支耳架在一对横梁上，用压紧装置压紧或拉开。或拉开。现在学习的是第26页，共30页现在学习的是第27页，共30页1 1、板框过滤机、板框过滤机滤框、滤板滤框、滤板结构：结构：洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板一个操作循环：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 滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口10 60块不等，块不等，过滤面积约为过滤面积约为2 80m2 洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口属间歇式属间歇式特点：特点：横穿洗涤：横穿洗涤：Lw=2L2022/10/1528现在学习的是第28页，共30页1 1、板框过滤机、板框过滤机6.6.过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算生产能力：生产能力：操作周期：操作周期：单位时间内获得的滤液量或滤饼量单位时间内获得的滤液量或滤饼量。其中：其中：2022/10/1529现在学习的是第29页，共30页2、加压叶滤机、加压叶滤机现在学习的是第30页，共30页