第三章非均相分离第四次课精选文档.ppt

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1、第三章非均相分离第四次课本讲稿第一页，共二十四页注注意意：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，V Ve e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，V Ve e不同。不同。上式适用于上式适用于不可压缩滤饼不可压缩滤饼。本讲稿第二页，共二十四页对于对于可压缩滤饼可压缩滤饼其比阻其比阻r r与压强差有关。与压强差有关。上式称为上式称为过滤基本方程式过滤基本方程式，它对各种过滤情况均适用。，它对各种过滤情况均适用。式中式中 rr单位压强下滤饼的比阻，单位压强下滤饼的比阻，1/1/m m2 2 p p 过滤压

2、强差，过滤压强差，papa s s 滤饼的压缩性指数，无因次。一般情况下，滤饼的压缩性指数，无因次。一般情况下，s s=0=01 1。对于不可压缩滤饼，对于不可压缩滤饼，s s=0=0。根据上两式可得根据上两式可得r=r(p)s本讲稿第三页，共二十四页p定义：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。定义：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。滤饼不断变厚；滤饼不断变厚；阻力逐渐增加；阻力逐渐增加；推动力推动力p p 恒定；恒定；过滤速率逐渐变小。过滤速率逐渐变小。过滤操作的两种典型方式：恒压过滤和恒速过滤过滤操作的两种典型方式：恒压过滤和恒速过滤。p特点：特点：四、恒压过滤四、恒压过滤本讲稿

3、第四页，共二十四页对于一定的悬浮液，若对于一定的悬浮液，若、rr及及v v可视为常数，令可视为常数，令(V+VV+Ve e)dV=kA)dV=kA2 2pp1-s1-sd d 式中：式中：k k 表征过滤物料特性的常数，表征过滤物料特性的常数，m m4 4/（N N s s）。）。过滤基本方程可写成：过滤基本方程可写成：恒压过滤方程式的推导恒压过滤方程式的推导本讲稿第五页，共二十四页积分条件：积分条件：=0,=0,V=0;V=0;=,V=V,V=V(1)(1)式称为式称为恒压过滤方程式恒压过滤方程式。令令K=2kpK=2kp1-s1-sV2+2VVe=KA2（1 1）本讲稿第六页，共二十四页又

4、令又令 q=V/A，qe=Ve/A恒压过滤方程式中的恒压过滤方程式中的K K 称为称为过滤常数过滤常数，由物料特性及过滤压强差，由物料特性及过滤压强差决定。决定。恒压过滤时恒压过滤时V 的关的关系系 ooe e +e +ebV+VeVV+VeVVeq2+2qqe=K 上式也称为恒压过滤方程式。上式也称为恒压过滤方程式。本讲稿第七页，共二十四页若维持过滤速率恒定，这样的过滤操作方式称为恒速过滤。若维持过滤速率恒定，这样的过滤操作方式称为恒速过滤。恒速过滤时恒速过滤时q-q-（或或V-V-）关系为一直线关系为一直线。q=uR V=uRA 恒速过滤时的过滤速度为：恒速过滤时的过滤速度为：五、五、恒速

5、过滤恒速过滤本讲稿第八页，共二十四页 在一定的操作条件下，在一定的操作条件下，、r、v、uR、qe均为常数，故有：均为常数，故有：对不可压缩滤饼，由过滤基本方程可写出：对不可压缩滤饼，由过滤基本方程可写出：上式表明：对于不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其压强差随过滤时间成上式表明：对于不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其压强差随过滤时间成直线增加。所以，在实践中很少采用完全恒速过滤的方法。直线增加。所以，在实践中很少采用完全恒速过滤的方法。p=rvuR2+rvuRqe=a+b 本讲稿第九页，共二十四页几种操作方式下的过滤方程几种操作方式下的过滤方程恒压过滤恒压过滤恒压过滤恒压过滤恒速过滤恒速过滤恒速过滤

6、恒速过滤(V+V(V+Ve e)2 2=KA=KA2 2(+)e eq=uq=uRR VV2 2+2VV+2VVe e=KA=KA2 2 V=uV=uRRAA (q+q(q+qe e)2 2=K(=K(+e e)p=ap=a +b+bq q2 2+2qq+2qqe e=K=K 本讲稿第十页，共二十四页上式表明：上式表明：d d/dq/dq与与q q成直线关系，直线斜率为成直线关系，直线斜率为2/2/K K，截距为截距为2 2q qe e/K/K2(q+qe)dq=Kd(q+qe)2=K(+e)微分上式得微分上式得qd/dq2qe/K由斜率由斜率=2/K，求出求出K;由截距由截距=2qe/K，求

7、出求出qe；由由q2+2qqe=K，=0，q=0，求出求出 e=qe2/K。测定时采用恒压试验，恒压过滤方程为：测定时采用恒压试验，恒压过滤方程为：七、过滤常数的测定七、过滤常数的测定本讲稿第十一页，共二十四页采采用用/q/q代代替替d d/dq/dq，在在过过滤滤面面积积一一定定时时，记记录录下下时时间间 和和累累计计的的滤滤液液量量V V，并并由由此此计计算算一一系系列列q q值值，然然后后作作图图，求求出出直直线线斜斜率率和和截截距距。最后算出过滤常数最后算出过滤常数K K和和q qe e。q/q2qe/K注意：横坐标注意：横坐标q q的取值。的取值。实验数据处理实验数据处理本讲稿第十二

8、页，共二十四页lgK=(1-s)lg(p)+lg(2k)以以lg(lg(pp)为横坐标，为横坐标，lg(lg(K K)为纵为纵坐标作直线，从而求出斜率坐标作直线，从而求出斜率(1-(1-s s)，截截距距lg(2lg(2k k)，进而算出进而算出s s和和k k。K=2kp1-s 滤饼的压缩性指数滤饼的压缩性指数s s及物料特性常数及物料特性常数k k需在不同压强差下对指定物料需在不同压强差下对指定物料进行试验，求得若干过滤压强差下的进行试验，求得若干过滤压强差下的K K，然后对然后对K-pK-p数据加以处理，即可数据加以处理，即可求得求得s s 值。值。lg(p)lg(K)lg(2k)q/q

9、2qe/K压缩指数压缩指数s的测定的测定本讲稿第十三页，共二十四页 工业上使用的典型过滤设备：工业上使用的典型过滤设备：按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤板框压滤机（间歇操作）板框压滤机（间歇操作）转筒真空过滤机（连续操作）转筒真空过滤机（连续操作）过滤式离心机过滤式离心机八、过滤设备八、过滤设备本讲稿第十四页，共二十四页结构：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。滤板：凹凸不平的表面，凸部用来支撑滤布，凹槽是滤液滤板：凹凸不平的表面，凸部用

10、来支撑滤布，凹槽是滤液的流道。的流道。滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的圆孔，是洗水滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的圆孔，是洗水通道。通道。洗涤板洗涤板：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，使洗水流进凹槽；使洗水流进凹槽；非洗涤板：洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。非洗涤板：洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。1 1 板框压滤机板框压滤机板框压滤机板框压滤机 本讲稿第十五页，共二十四页 为了避免这两种板和框的安装次序有错，在铸造时常在板与框的外为了避免这两种板和框的安装次序有错，在铸造时常在板与框的外侧面分别铸有一个、两个或三个小钮。非洗涤板为一钮板

11、，框带两个侧面分别铸有一个、两个或三个小钮。非洗涤板为一钮板，框带两个钮板，洗涤板为三钮板。钮板，洗涤板为三钮板。滤框：滤框：滤浆通道：滤浆通道：滤框右上角的圆孔滤框右上角的圆孔洗水通道：洗水通道：滤框左上角的圆孔滤框左上角的圆孔本讲稿第十六页，共二十四页滤浆滤浆洗水洗水滤板滤板滤框滤框洗板洗板滤布滤布板框过滤机板框过滤机本讲稿第十七页，共二十四页板框过滤机的操作是间歇式的，每个操作循环由装合、过滤、洗板框过滤机的操作是间歇式的，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段涤、卸渣、整理五个阶段。过滤过程过滤过程1)1)、装合：、装合：将板与框按将板与框按 1-2-3-2-1-2-3 1

12、-2-3-2-1-2-3的顺序，滤板的两侧表面放上滤布，的顺序，滤板的两侧表面放上滤布，然后用手动的或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接触。然后用手动的或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接触。2)2)、过滤：、过滤：用泵把滤浆送进右上角的滤浆通道，由通道流进每个滤框里。滤液用泵把滤浆送进右上角的滤浆通道，由通道流进每个滤框里。滤液穿过滤布沿滤板的凹槽流至每个滤板下角的阀门排出。固体颗粒积存在穿过滤布沿滤板的凹槽流至每个滤板下角的阀门排出。固体颗粒积存在滤框内形成滤饼，直到框内充满滤饼为止。滤框内形成滤饼，直到框内充满滤饼为止。本讲稿第十八页，共二十四页3)3)、洗涤：、洗涤：将洗水送入洗水通道

13、，经洗涤板左上角的洗水进口，进入板的两侧将洗水送入洗水通道，经洗涤板左上角的洗水进口，进入板的两侧表面的凹槽中。然后，洗水横穿滤布和滤饼，最后由非洗涤板下角的滤表面的凹槽中。然后，洗水横穿滤布和滤饼，最后由非洗涤板下角的滤液出口排出。在此阶段中，洗涤板下角的滤液出口阀门关闭。液出口排出。在此阶段中，洗涤板下角的滤液出口阀门关闭。4)4)、卸渣、整理、卸渣、整理 打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。在洗液粘度与滤液粘度相近的情况下，且在压差相同时，洗在洗液粘度与滤液粘度相近的情况下，且在压差相同时，洗涤速率约为过滤终了速率的涤速率约为过滤终了速率的1/41

14、/4。为什么？为什么？本讲稿第十九页，共二十四页结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（310310kg/cmkg/cm2 2 ），），对颗粒对颗粒细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小规模生产。动强度大，所以它只适用于

15、小规模生产。近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减轻。近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减轻。板框压滤机的特点：板框压滤机的特点：本讲稿第二十页，共二十四页结构：结构：p转筒，扇形格转筒，扇形格(18格格)；滤室；滤室；分配头；分配头；动盘动盘(18个孔，分别与扇形个孔，分别与扇形格的格的18个通道相连个通道相连)；定盘定盘(三个凹槽：滤液真空三个凹槽：滤液真空凹槽、洗水真空凹槽、压缩凹槽、洗水真空凹槽、压缩空气凹槽，分别将动盘的空气凹槽，分别将动盘的18个孔道分成三个通道个孔道分成三个通道)；p金属网；金属网；p滤布；滤布；p滤浆槽滤浆槽。转筒真空过滤机结构示意

16、图转筒真空过滤机结构示意图动盘动盘定盘定盘转筒转筒金属网金属网滤布滤布滤饼滤饼搅拌器搅拌器洗涤喷头洗涤喷头料浆槽料浆槽刮刀刮刀2 2 转筒真空过滤机转筒真空过滤机（rotary-drum vacuum filterrotary-drum vacuum filter）本讲稿第二十一页，共二十四页110987654321817161514131112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

17、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 槽槽本讲稿第二十二页，共二十四页自动连续操作；自动连续操作；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；真空下操作，其过滤推动力较低真空下操作，其过滤推动力较低(最高只有最高只有1 1atm)atm)，对于滤饼阻对于滤饼阻力较大的物料适应能力较差。力较大的物料适应能力较差。转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周的过程

18、中，每个转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周的过程中，每个小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松卸渣等项操作。小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松卸渣等项操作。整个转筒圆周在任何瞬间都划分为整个转筒圆周在任何瞬间都划分为:特点：特点：工作过程工作过程过滤区过滤区;洗涤区洗涤区;干燥卸渣区干燥卸渣区。本讲稿第二十三页，共二十四页设备名称设备名称设备名称设备名称主要结构主要结构主要结构主要结构工作过程工作过程工作过程工作过程特点、特点、特点、特点、适用性适用性适用性适用性生产能力计算生产能力计算生产能力计算生产能力计算板框压滤板框压滤板框压滤板框压滤机机机机滤板、滤框、滤板、滤框、滤

19、板、滤框、滤板、滤框、夹紧机构、夹紧机构、夹紧机构、夹紧机构、机架机架机架机架装合、过滤、装合、过滤、装合、过滤、装合、过滤、洗涤、卸渣、洗涤、卸渣、洗涤、卸渣、洗涤、卸渣、整理整理整理整理加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大加压过滤，推动力较大结构简单，造价低；结构简单，造价低；结构简单，造价低；结构简单，造价低；过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少；过滤面积大，能耗少；读为间歇操作，推动力较读为间歇操作，推动力较读为间歇操作，推动力较读为间歇操作，推动力较大；大；大；大；洗涤时间长，生产效率低。洗涤时间长，生产效率低。洗涤时间长，生产效率低。洗

20、涤时间长，生产效率低。应用范围广。应用范围广。应用范围广。应用范围广。对原料的适对原料的适对原料的适对原料的适应性强应性强应性强应性强转鼓真空转鼓真空转鼓真空转鼓真空过滤机过滤机过滤机过滤机转筒转筒转筒转筒(滤网、滤网、滤网、滤网、滤布滤布滤布滤布)、分配、分配、分配、分配头、滤浆槽头、滤浆槽头、滤浆槽头、滤浆槽过滤、洗涤、过滤、洗涤、过滤、洗涤、过滤、洗涤、吹干、卸渣吹干、卸渣吹干、卸渣吹干、卸渣真空过滤，推动力较小；真空过滤，推动力较小；真空过滤，推动力较小；真空过滤，推动力较小；连续化生产，自动化程度连续化生产，自动化程度连续化生产，自动化程度连续化生产，自动化程度高，推动力小，滤饼湿度高，推动力小，滤饼湿度高，推动力小，滤饼湿度高，推动力小，滤饼湿度大，设备投资高大，设备投资高大，设备投资高大，设备投资高适于粒度中适于粒度中适于粒度中适于粒度中等，粘度不等，粘度不等，粘度不等，粘度不太大的物料太大的物料太大的物料太大的物料几种过滤设备的比较几种过滤设备的比较本讲稿第二十四页，共二十四页