化工原理第三章过滤.ppt

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1、第一节过滤原理及设备第一节过滤原理及设备一、过滤原理一、过滤原理过滤（过滤（Filtration）过滤：过滤：是将悬浮液中的是将悬浮液中的固、液两相固、液两相有效地加以有效地加以分离分离的的常用方法。常用方法。过滤的目的过滤的目的：获得清净的液体或获得作为产品的固：获得清净的液体或获得作为产品的固体颗粒。体颗粒。过滤操作：过滤操作：是利用重力或人为造成的压差使悬浮是利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过多孔性过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截液通过多孔性过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，滤液则穿过介质流出。留，滤液则穿过介质流出。第一页，编辑于星期六：十八点 九分。1滤浆：未过滤的悬浮液滤浆：未

2、过滤的悬浮液过滤介质：多孔物质过滤介质：多孔物质滤液：通过过滤介质的液体滤液：通过过滤介质的液体滤饼：被截留的固体颗粒层滤饼：被截留的固体颗粒层第二页，编辑于星期六：十八点 九分。22、过滤方式、过滤方式滤饼过滤滤饼过滤：固相体积占：固相体积占10%以上。以上。深层过滤：固相体积在深层过滤：固相体积在0.1以下。以下。3.过滤介质过滤介质(PorousMedium)滤饼的支撑物。滤饼的支撑物。“架桥架桥”现象。现象。在滤饼过滤中，真正发挥分离作用的在滤饼过滤中，真正发挥分离作用的是滤饼，而不是过滤介质是滤饼，而不是过滤介质。过滤开。过滤开始通常进行回流操作。始通常进行回流操作。第三页，编辑于星

3、期六：十八点 九分。3常用过滤介质类型常用过滤介质类型织物介质：织物介质：天然纤维织物，合成纤维织天然纤维织物，合成纤维织物，玻璃丝、金属、丝织物物，玻璃丝、金属、丝织物堆积介质：堆积介质：细砂、木炭、石棉、硅藻土细砂、木炭、石棉、硅藻土等等多孔固体介质：多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔陶瓷、多孔塑料、金属烧结板等金属烧结板等第四页，编辑于星期六：十八点 九分。4滤饼（滤饼（Cake）由被截留的固体颗粒垒积而成的颗粒床层。由被截留的固体颗粒垒积而成的颗粒床层。不可压缩滤饼不可压缩滤饼：构成滤饼的颗粒不易变形，滤饼空隙构成滤饼的颗粒不易变形，滤饼空隙不因操作压差增大而改变。不因操作压差增大

4、而改变。可压缩滤饼可压缩滤饼：颗粒易变形，空隙随操作压差增大而颗粒易变形，空隙随操作压差增大而减小，液体流动阻力增大。过滤性能差。减小，液体流动阻力增大。过滤性能差。第五页，编辑于星期六：十八点 九分。5助滤剂助滤剂为改善滤饼的过滤性能，在过滤介质为改善滤饼的过滤性能，在过滤介质表面（或滤浆中）加入另一种质地坚硬表面（或滤浆中）加入另一种质地坚硬不易变形的固体颗粒，形成较疏松的滤不易变形的固体颗粒，形成较疏松的滤饼。这种颗粒称作饼。这种颗粒称作助滤剂助滤剂。基本要求：基本要求：良好的渗透性，较低的流动阻力；良好的渗透性，较低的流动阻力；不与滤浆发生化学反应，不溶于液相；不与滤浆发生化学反应，不

5、溶于液相；在操作压差范围内不可压缩。在操作压差范围内不可压缩。第六页，编辑于星期六：十八点 九分。64、颗粒床层的特性、颗粒床层的特性众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层称为层称为固定床固定床。1)固体颗粒（固体颗粒（SolidParticle）固体颗粒影响流体流动的特性主要表固体颗粒影响流体流动的特性主要表现在颗粒的大小、形状、表面积上。现在颗粒的大小、形状、表面积上。第七页，编辑于星期六：十八点 九分。7球形颗粒球形颗粒（Spherical Particle）体积：体积：（m3）p球体直径（球体直径（m）表面积：表面积：（m2）比表面积：比表面积：（1/m）第

6、八页，编辑于星期六：十八点 九分。82)颗粒床层特性颗粒床层特性空隙率空隙率：空隙体积与颗粒床层体积之比。：空隙体积与颗粒床层体积之比。它反映床层中颗粒堆积的疏密程度。它反映床层中颗粒堆积的疏密程度。影响因素：颗粒物性、形状、粒度分布、填影响因素：颗粒物性、形状、粒度分布、填充方式等充方式等第九页，编辑于星期六：十八点 九分。9床层比表面：床层比表面：单位体积床层中所有颗粒的表面积。单位体积床层中所有颗粒的表面积。第十页，编辑于星期六：十八点 九分。10上节重点内容回顾上节重点内容回顾1.滤饼过滤中，真正发挥分离作用的是滤饼过滤中，真正发挥分离作用的是。2.A滤饼滤饼B过滤介质过滤介质A2.什

7、么叫固定床层的空隙率？什么叫固定床层的空隙率？空隙体积与颗粒床层体积之比。它反映床层中空隙体积与颗粒床层体积之比。它反映床层中颗粒堆积的疏密程度。颗粒堆积的疏密程度。3.什么叫床层的比表面积什么叫床层的比表面积单位体积床层中所有颗粒的表面积。单位体积床层中所有颗粒的表面积。第十一页，编辑于星期六：十八点 九分。11)床层的各向同性床层的各向同性若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是随机的，此时可以认为床层是各向同性的。随机的，此时可以认为床层是各向同性的。各向同性床层的一个各向同性床层的一个重要特点：重要特点：床层横截面上可供流体通过的空隙面积与床层横截面上可供流体通

8、过的空隙面积与床层截面之比在数值上等于空隙率床层截面之比在数值上等于空隙率。壁效应壁效应：壁面附近空隙率大于床层内部的现象。壁面附近空隙率大于床层内部的现象。对于直径较大的床层，壁效应可以忽略，对于直径较大的床层，壁效应可以忽略，近似认为各截面上空隙率相同。近似认为各截面上空隙率相同。第十二页，编辑于星期六：十八点 九分。125.滤饼的洗涤滤饼的洗涤某些过滤过程需要某些过滤过程需要回收滤饼中残留的滤回收滤饼中残留的滤液液或或除去滤饼中的可溶性盐除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤，则在过滤过程结束时用清水或其他液体通过滤饼过程结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，称为流动，称为洗涤洗涤。a-b a-b

9、 置换洗涤置换洗涤第十三页，编辑于星期六：十八点 九分。136.过滤过程的特点过滤过程的特点过滤过程中，床层厚度在变化，可按拟过滤过程中，床层厚度在变化，可按拟定态过程处理。定态过程处理。设过滤设备的过滤面积为设过滤设备的过滤面积为A、在过滤时间在过滤时间为为时所获得的滤液量为时所获得的滤液量为V过滤速率过滤速率u-单位时间、单位过滤面积所单位时间、单位过滤面积所得的滤液量得的滤液量式中式中为通过单位过滤面积的滤液总量，为通过单位过滤面积的滤液总量，m3/m2第十四页，编辑于星期六：十八点 九分。14二、过滤设备（二、过滤设备（Filter）板框式压滤机（板框式压滤机（PlateFrameFi

10、lter）结构：由板（洗涤板、非洗涤板）和结构：由板（洗涤板、非洗涤板）和滤框构成，如图。滤框构成，如图。主要参数：过滤面积，板框尺寸、数主要参数：过滤面积，板框尺寸、数量，操作压力等。量，操作压力等。特点：结构紧凑，过滤面积大，操作特点：结构紧凑，过滤面积大，操作压差高，可过滤细小颗粒或粘度较大的压差高，可过滤细小颗粒或粘度较大的物料。但劳动强度大，操作环境差。物料。但劳动强度大，操作环境差。第十五页，编辑于星期六：十八点 九分。15箱式压滤机（箱式压滤机（Box Filter）结构：仅由滤板构成。主要参数：同上。结构：仅由滤板构成。主要参数：同上。特点：具有与板框压滤机相同的优点，并特点：

11、具有与板框压滤机相同的优点，并且自动化程度高。且自动化程度高。第十六页，编辑于星期六：十八点 九分。16袋滤机袋滤机（Candle/Plate/Leaf Filter）结构：网状框架外套滤布，固定于总结构：网状框架外套滤布，固定于总滤液管上，滤槽密封。滤液管上，滤槽密封。特点：过滤面积大，操作环境好，滤特点：过滤面积大，操作环境好，滤饼洗涤充分。但结构复杂，滤布更换较饼洗涤充分。但结构复杂，滤布更换较麻烦，设备造价高。麻烦，设备造价高。第十七页，编辑于星期六：十八点 九分。17管式压滤机（管式压滤机（The Candle Filter）结构：网状框架，外面套一层滤布袋，结构：网状框架，外面套一

12、层滤布袋，多个框架连接于滤液总管。多个框架连接于滤液总管。第十八页，编辑于星期六：十八点 九分。18操作：预涂，过滤，排浆，卸渣，清洗（再生）。操作：预涂，过滤，排浆，卸渣，清洗（再生）。第十九页，编辑于星期六：十八点 九分。19转筒过滤机转筒过滤机（Rotray Drum Filter）结构（结构（Constraction）:转鼓，分配头，滤浆槽，驱动装置。转鼓，分配头，滤浆槽，驱动装置。特点：特点：自动连续操作，过自动连续操作，过滤速率较大。但过滤面滤速率较大。但过滤面积较小，过滤压差不大，积较小，过滤压差不大，附属设备较多，流程复附属设备较多，流程复杂。杂。第二十页，编辑于星期六：十八点

13、 九分。20工作循环（工作循环（Cycle）：）：第二十一页，编辑于星期六：十八点 九分。21操作过程操作过程（Operation Program）第二十二页，编辑于星期六：十八点 九分。22操作流程操作流程（Operation Program）第二十三页，编辑于星期六：十八点 九分。23第二节第二节 过滤过程计算过滤过程计算一、过滤过程的数学描述一、过滤过程的数学描述1.物料衡算物料衡算2.过滤面积过滤面积-A,m23.滤液量滤液量-V,m34.通过单位过滤面积的滤液总量通过单位过滤面积的滤液总量-qm3/m25.滤饼厚度滤饼厚度-L,m6.滤饼空隙率滤饼空隙率-7.滤液的密度滤液的密度-8

14、.固体颗粒的密度固体颗粒的密度-p第二十四页，编辑于星期六：十八点 九分。24悬浮液含固量悬浮液含固量-体积分数体积分数（m3固体固体/m3悬浮液）悬浮液）-质量分数质量分数w(kg固体固体/kg悬浮液悬浮液)对颗粒在液体中不发生溶胀的物系，此两对颗粒在液体中不发生溶胀的物系，此两者关系为：者关系为：第二十五页，编辑于星期六：十八点 九分。25BACKBACK1悬浮液悬浮液过滤机过滤机滤液滤液V滤饼滤饼LA液体液体LA固体固体LA（1-）V+LA第二十六页，编辑于星期六：十八点 九分。262、颗粒床层的压降、颗粒床层的压降固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通

15、过的细小通道。这些通道曲折、相体通过的细小通道。这些通道曲折、相互交联，截面大小、形状极不规则。流互交联，截面大小、形状极不规则。流体通过如此复杂的通道阻力很难进行理体通过如此复杂的通道阻力很难进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。论计算，必须依靠实验来解决问题。实验规划方法实验规划方法-数学模型法数学模型法第二十七页，编辑于星期六：十八点 九分。271）.床层的简化物理模型床层的简化物理模型流体通过颗粒层的流动多为爬流状态，流体通过颗粒层的流动多为爬流状态，单位体积床单位体积床层所具有的表面积对流动阻力有决定性的作用。层所具有的表面积对流动阻力有决定性的作用。可将床层中的不规则通道简化成长度

16、为可将床层中的不规则通道简化成长度为Le的一组等径、平行圆型通道，并规定：的一组等径、平行圆型通道，并规定：细管的内表面积等于床层颗粒的全部细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面表面细管的全部流动空间等于颗粒床层细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积的空隙容积在原床层与简化床层空速在原床层与简化床层空速u相等情况相等情况下，二者阻力或压降相同。下，二者阻力或压降相同。第二十八页，编辑于星期六：十八点 九分。28其当量直径为其当量直径为de第二十九页，编辑于星期六：十八点 九分。29以以m3床层为例：床层为例：通道的体积即空隙体积通道的体积即空隙体积；忽略床层中因颗粒相互接触而彼此覆盖的忽略床层

17、中因颗粒相互接触而彼此覆盖的表面积则：表面积则：通道内表面积通道内表面积颗粒体积颗粒体积颗粒比表面积颗粒比表面积（滤饼体积空隙体积）（滤饼体积空隙体积）颗粒比表面积颗粒比表面积(1-)a.第三十页，编辑于星期六：十八点 九分。302）.流体压降的数学模型流体压降的数学模型简化的物理模型已将流体通过具有复杂简化的物理模型已将流体通过具有复杂几何边界的床层的压降简化为通过均匀几何边界的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降，因此：圆管的压降，因此：u1流体在细管内的流速流体在细管内的流速u-空床流速（表观流速）空床流速（表观流速）第三十一页，编辑于星期六：十八点 九分。31将将式代入式代入式，得：式，

18、得：细管长度细管长度Le与床层高度与床层高度L成正比，则上式成正比，则上式可写成可写成第三十二页，编辑于星期六：十八点 九分。323）.模型的检验和模型参数的估值模型的检验和模型参数的估值康采尼康采尼(Kozeny）进行实验研究，发现在）进行实验研究，发现在流速较低、雷诺数流速较低、雷诺数Re2的情况下，实验的情况下，实验数据能较好地符合下式数据能较好地符合下式Re-床层雷诺数床层雷诺数K-康采尼常数康采尼常数第三十三页，编辑于星期六：十八点 九分。33康采尼方程康采尼方程适用范围：适用范围：Re2欧根方程欧根方程适用范围：适用范围：Re=0.17420BACK第三十四页，编辑于星期六：十八点

19、 九分。34影响床层压降的变量有三类：影响床层压降的变量有三类：1、操作变量、操作变量u2、流体物性流体物性和和3、床层特性、床层特性和和a其中影响最大的是其中影响最大的是第三十五页，编辑于星期六：十八点 九分。35数学模型法数学模型法主要步骤：主要步骤：1.将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型的物理模型2.建立数学模型建立数学模型3.通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数型参数4.关键：关键：在于合理简化，具体问题具体分析在于合理简化，具体问题具体分析5.必须对于过程的内在规律特别是

20、过必须对于过程的内在规律特别是过程的特殊性有着深刻的理解。程的特殊性有着深刻的理解。第三十六页，编辑于星期六：十八点 九分。363、过滤速率（、过滤速率（Filter Rate）单位时间单位过滤面积得到的滤液体积单位时间单位过滤面积得到的滤液体积。(m3/m2.s)(q=V/A)第三十七页，编辑于星期六：十八点 九分。37由康采尼公式由康采尼公式可得：可得：第三十八页，编辑于星期六：十八点 九分。381）.滤饼阻力滤饼阻力（Resistance of Cake）假设滤饼不可压缩，则空隙率假设滤饼不可压缩，则空隙率为常数。为常数。颗粒形状、尺寸不变，比表面积也是颗粒形状、尺寸不变，比表面积也是常

21、数。常数。令令过滤速率：过滤速率：第三十九页，编辑于星期六：十八点 九分。39滤饼（床层）两侧的压差，过滤推动力。滤饼（床层）两侧的压差，过滤推动力。滤饼的滤饼的比阻，比阻，表示了固体颗粒及滤饼结构对表示了固体颗粒及滤饼结构对过滤速率的影响，可反应过滤操作的难易。过滤速率的影响，可反应过滤操作的难易。对于不可压缩滤饼：对于不可压缩滤饼：r仅取决于悬浮液的物理性质仅取决于悬浮液的物理性质，对于可压缩滤饼：对于可压缩滤饼：，rs压缩指数压缩指数不可压缩滤饼不可压缩滤饼s=0可压缩滤饼可压缩滤饼s=0.20.8第四十页，编辑于星期六：十八点 九分。402）过滤介质的阻力）过滤介质的阻力（Resist

22、ance of Medium）过滤介质阻力的大小可视为通过单过滤介质阻力的大小可视为通过单位过滤面积获得某当量滤液量位过滤面积获得某当量滤液量qe所形成所形成的虚拟滤饼层的阻力。的虚拟滤饼层的阻力。通过过滤介质层的过滤速率：通过过滤介质层的过滤速率：2过滤介质两侧的压差过滤介质两侧的压差rqe过滤介质阻力过滤介质阻力第四十一页，编辑于星期六：十八点 九分。41通过过滤介质层的过滤速率与通过滤饼通过过滤介质层的过滤速率与通过滤饼的过滤速率相等。的过滤速率相等。即：即：故：故：滤饼与过滤介质两侧的总压差，滤饼与过滤介质两侧的总压差，过滤总推动力。过滤总推动力。第四十二页，编辑于星期六：十八点 九分

23、。423）过滤常数）过滤常数由式可知，影响过滤速率的物性参由式可知，影响过滤速率的物性参数很多，包括悬浮液的性质（数很多，包括悬浮液的性质（、等），等），及滤饼特性（及滤饼特性（、a，以以r表示）。这些参表示）。这些参数数在一般恒压过滤中保持恒定，可将其在一般恒压过滤中保持恒定，可将其归并为一常数，归并为一常数，令令BACK用实验直接测得用实验直接测得参数归并法。参数归并法。K，qe称为过滤常数称为过滤常数,由实验测定由实验测定。第四十三页，编辑于星期六：十八点 九分。43上节重点内容回顾上节重点内容回顾1.为什么要对滤饼进行洗涤？为什么要对滤饼进行洗涤？某些过滤过程需要某些过滤过程需要回收滤

24、饼中残留的滤回收滤饼中残留的滤液液或或除去滤饼中的可溶性盐除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤，则在过滤过程结束时用清水或其他液体通过滤饼过程结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，称为流动，称为洗涤洗涤。第四十四页，编辑于星期六：十八点 九分。442.板框压滤机的特点：板框压滤机的特点：结构紧凑，过滤面积大，操作压差高，结构紧凑，过滤面积大，操作压差高，可过滤细小颗粒或粘度较大的物料。可过滤细小颗粒或粘度较大的物料。劳动强度大，操作环境差。劳动强度大，操作环境差。3.过滤速率过滤速率u的定义的定义单位时间、单位过滤面积所得的滤液量单位时间、单位过滤面积所得的滤液量上节重点内容回顾：上节重点内容回顾：4

25、、请说出下式中每一个符号的物理含义、请说出下式中每一个符号的物理含义第四十五页，编辑于星期六：十八点 九分。454）过滤速率基本方程式）过滤速率基本方程式（The Base Equation）V滤液体积（滤液体积（m3），），Ve=Aqe形成与过滤介质阻力相等的滤饼形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量（层所得的滤液量（虚拟量虚拟量）（m3）。）。此方程表示某一瞬时的过滤速率与物系性此方程表示某一瞬时的过滤速率与物系性质、操作压差及该时刻以前的质、操作压差及该时刻以前的累计滤液量累计滤液量之之间的关系，同时也表明了过滤介质阻力的影间的关系，同时也表明了过滤介质阻力的影响。响。第四十六页，编

26、辑于星期六：十八点 九分。46二、间歇过滤过程二、间歇过滤过程（滤液量与过滤时间的关系）（滤液量与过滤时间的关系）恒速过滤（恒速过滤（Cons.RateFilter）即：即：恒速过滤方程：恒速过滤方程：或或若忽略介质阻力：若忽略介质阻力：或或第四十七页，编辑于星期六：十八点 九分。47恒压过滤恒压过滤（Cons.Pressure Filter）恒压过滤时恒压过滤时为常数为常数恒压过滤方程：恒压过滤方程：或或若忽略介质阻力：若忽略介质阻力：或或第四十八页，编辑于星期六：十八点 九分。48例例1：某板框过滤机过滤面积为某板框过滤机过滤面积为0.4m2，在恒压条件在恒压条件下过滤，小时后得到下过滤，

27、小时后得到80m3滤液，过滤介质滤液，过滤介质阻力忽略不计，阻力忽略不计，试求：试求：.若其他条件不变，过滤面积增加若其他条件不变，过滤面积增加1倍，滤液？倍，滤液？.若其他条件不变，操作时间缩短若其他条件不变，操作时间缩短1倍，滤液？倍，滤液？.若其他条件不变，操作压差增大若其他条件不变，操作压差增大1倍，且滤饼不可倍，且滤饼不可压缩，滤液？压缩，滤液？第四十九页，编辑于星期六：十八点 九分。49解：因介质阻力不计，故恒压方程：解：因介质阻力不计，故恒压方程：V2=KA2过滤面积增加过滤面积增加1倍，其余不变倍，其余不变由方程由方程802=K0.424得得10000（m2/h）同一过程，压差

28、不变，值不变同一过程，压差不变，值不变故：故：V2=10000A2第五十页，编辑于星期六：十八点 九分。50当当0.8（m2）时：时：或或V/V=A/A=2V2=KA2V=802=160(m3)在此条件下，过滤面积增大倍，滤在此条件下，过滤面积增大倍，滤液量也增大倍。液量也增大倍。第五十一页，编辑于星期六：十八点 九分。51(2)操作时间缩短操作时间缩短1倍，其余不变倍，其余不变压差不变，压差不变，值不变值不变。故：。故：0.4（m2），），2（），），或：或：V2/V2=/=1/2V2=KA2V=(1/2)1/2V=56.6(m3)在此条件下，时间缩短倍，滤液量是在此条件下，时间缩短倍，滤液

29、量是原来的原来的倍。倍。第五十二页，编辑于星期六：十八点 九分。52(3)操作压差增大操作压差增大1倍，其余不变倍，其余不变滤饼不可压缩，滤饼不可压缩，或：或：V2/V2=K/K=2V=(2)1/2V=113.1(m3)在此条件下压差增大倍，滤液量是原来的在此条件下压差增大倍，滤液量是原来的倍。倍。第五十三页，编辑于星期六：十八点 九分。53例例2：某某板框压滤机板框压滤机共有共有10个框，长宽均为个框，长宽均为1m。恒压过滤恒压过滤20分钟，每平方米过滤面分钟，每平方米过滤面积上得到积上得到0.197m3滤液；再过滤滤液；再过滤20分钟又分钟又得到得到0.09m3滤液，求共过滤小时可得滤液，

30、求共过滤小时可得多少滤液？多少滤液？第五十四页，编辑于星期六：十八点 九分。54解：过滤面积：解：过滤面积：1110220（m2）当当1=20min，q1=0.197m3代入恒压方程：代入恒压方程：0.1972+20.197qe=K20.当当2=202040min,q2=（0.1970.09）m30.2872+20.287qe=K40.联立联立式，解出式，解出qe=0.0223(m3/m2)2.37910-3(m2/min)第五十五页，编辑于星期六：十八点 九分。55则恒压过滤方程为：则恒压过滤方程为：q2+20.0223q=2.37910-3将将60min代入，代入，解出：解出：q31=0.

31、356(m3/m2)q320舍去。舍去。过滤小时：过滤小时：=q3=0.35620=7.12（m3）注意：注意：代入恒压方程的代入恒压方程的、q应应是总量是总量时间时间的数值应和的单位对应的数值应和的单位对应第五十六页，编辑于星期六：十八点 九分。56先恒速后恒压先恒速后恒压（Cons.Rate then Pressure）设恒速段过滤时间为设恒速段过滤时间为1，相应得到相应得到的滤液量为的滤液量为q1，则：过滤时间与所得滤则：过滤时间与所得滤液量之间的关系为：液量之间的关系为：得：得：(q2-q12)+2qe(q-q1)=K(-1)或：或：(V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1)

32、注意：式中（）、注意：式中（）、是总量，包含是总量，包含恒速段在内，不只是恒压段的量。恒速段在内，不只是恒压段的量。第五十七页，编辑于星期六：十八点 九分。574、过滤常数的测定、过滤常数的测定）恒压条件下）恒压条件下K、qe的测定的测定/q与呈线性关系。与呈线性关系。第五十八页，编辑于星期六：十八点 九分。58根据实验数据作图。根据实验数据作图。过滤时间累计滤液q=V/A/q1V1q11/q12V2q22/q2在图中读出斜率在图中读出斜率,求出值；求出值；读出截距，求出读出截距，求出qe。第五十九页，编辑于星期六：十八点 九分。59）压缩指数的测定）压缩指数的测定 根据：根据：lgK与与lg

33、呈直线关系。呈直线关系。测定方法：测定方法：先在不同压差下测定一组值，然后以先在不同压差下测定一组值，然后以lg为横坐标，以为横坐标，以lgK为纵坐标作图。直线斜率为纵坐标作图。直线斜率为（为（1-S），），求出。并可以从截距中求出滤饼的求出。并可以从截距中求出滤饼的比阻比阻r0。第六十页，编辑于星期六：十八点 九分。60三、滤饼的洗涤（三、滤饼的洗涤（Cake Washing）滤饼洗涤是过滤终了时的操作。滤饼洗涤是过滤终了时的操作。洗涤速率洗涤速率单位时间、单位时间、单位洗涤面积单位洗涤面积通过的通过的洗涤液洗涤液体体积为洗涤速率。积为洗涤速率。(m3/m2.s)洗涤速率为常数，大小与洗涤方

34、式有关。洗涤速率为常数，大小与洗涤方式有关。为简化计算假设：为简化计算假设：洗涤操作压差与过滤终了时压差相同；洗涤操作压差与过滤终了时压差相同；洗涤液粘度与滤液相近。洗涤液粘度与滤液相近。第六十一页，编辑于星期六：十八点 九分。61袋滤机类设备的洗涤速率袋滤机类设备的洗涤速率特点：特点：洗涤路径与过滤终了时滤液的洗涤路径与过滤终了时滤液的路径相同路径相同；洗涤液穿过的滤饼面积与过滤洗涤液穿过的滤饼面积与过滤面积相等面积相等。洗涤速率过滤洗涤速率过滤终了时刻终了时刻的过滤速率的过滤速率即：即：第六十二页，编辑于星期六：十八点 九分。62板框类过滤机板框类过滤机（Plate/Box Filter）

35、特点：特点：洗涤路径是过滤终了时滤液洗涤路径是过滤终了时滤液路径的倍路径的倍；洗涤利用的过滤面积是滤液洗涤利用的过滤面积是滤液过滤面积的一半过滤面积的一半。洗涤速率洗涤速率0.25过滤过滤终了时刻终了时刻的过滤速率的过滤速率即即第六十三页，编辑于星期六：十八点 九分。63洗涤时间洗涤时间（Washing Time）设洗涤液量为设洗涤液量为Vw，则洗涤时间：则洗涤时间：叶滤机：叶滤机：板框压滤机：板框压滤机：注意：式中注意：式中是整个过滤周期获得的滤液量是整个过滤周期获得的滤液量第六十四页，编辑于星期六：十八点 九分。64四、过滤机生产能力四、过滤机生产能力(Productive Ability

36、)过滤机的生产能力通常指单位时间内所过滤机的生产能力通常指单位时间内所获得的滤液体积。获得的滤液体积。间歇式过滤机的生产能力间歇式过滤机的生产能力操作周期：操作周期：式中：式中：F过滤时间过滤时间W洗涤时间洗涤时间D辅助时间辅助时间第六十五页，编辑于星期六：十八点 九分。65生产能力：生产能力：最优过滤时间：当洗涤时间与辅助时间一定时，最优过滤时间：当洗涤时间与辅助时间一定时，取得最大生产能力的过滤时间为最佳过滤时间。取得最大生产能力的过滤时间为最佳过滤时间。在介质阻力忽略不计的恒压过滤中，过滤时间与洗在介质阻力忽略不计的恒压过滤中，过滤时间与洗涤时间之和等于辅助时间时，生产能力最大涤时间之和

37、等于辅助时间时，生产能力最大。最佳过滤时间内生成的滤饼厚度是设计滤框厚最佳过滤时间内生成的滤饼厚度是设计滤框厚度的依据。度的依据。VF-一个操作周期获得的滤液量一个操作周期获得的滤液量,m3第六十六页，编辑于星期六：十八点 九分。66例例3某板框压滤机过滤面积为某板框压滤机过滤面积为5m2，恒压过滤恒压过滤30分钟获得滤液分钟获得滤液5m3，假设滤布阻力忽略假设滤布阻力忽略不计，滤饼不可压缩。求：不计，滤饼不可压缩。求：过滤常数过滤常数如再过滤如再过滤30分钟滤饼充满滤框，还分钟滤饼充满滤框，还能获得多少滤液？此时洗涤速率是多少能获得多少滤液？此时洗涤速率是多少？压力增加倍，辅助时间为小时，压

38、力增加倍，辅助时间为小时，生产能力是多少？生产能力是多少？第六十七页，编辑于星期六：十八点 九分。67解：解：当当30min，V5m3恒压方程：恒压方程：52=K523060，K=5.56104（m2/s）当当303060min时，滤框充满时，滤框充满滤饼，过滤终了，此时相应滤液量为滤饼，过滤终了，此时相应滤液量为V，即一个过滤周期得到的总滤液量。即一个过滤周期得到的总滤液量。压差不变压差不变K=K第六十八页，编辑于星期六：十八点 九分。68恒压方程：恒压方程：V2=KA2所以还能获得所以还能获得7.07-52.07（m3）滤液。滤液。过滤终了速率：过滤终了速率：洗涤速率：洗涤速率：第六十九页

39、，编辑于星期六：十八点 九分。69压力增加一倍：压力增加一倍：故故K=2K过滤常数：过滤常数：根据根据V=KA2，每周期过滤时间有变化每周期过滤时间有变化(7.07)2=25.5610-4521800s=0.5h过滤周期：过滤周期：=+w+D=1+0.5=1.5(h)生产能力：生产能力：Q=V/=7.07/1.54.71（m3/h）注意：注意：过滤终了时的过滤终了时的滤液体积和滤饼体积是常数滤液体积和滤饼体积是常数。第七十页，编辑于星期六：十八点 九分。70第三节、强化过滤的途径第三节、强化过滤的途径使用助滤剂，改善滤饼特性使用助滤剂，改善滤饼特性加热滤浆，降低滤液粘度加热滤浆，降低滤液粘度使

40、用絮凝剂，改变颗粒聚集状态使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态限制滤饼厚度，降低过滤阻力限制滤饼厚度，降低过滤阻力（针对难过滤物料）（针对难过滤物料）第七十一页，编辑于星期六：十八点 九分。71第三章小结第三章小结一、过滤原理一、过滤原理过滤过滤过滤的过滤的目的目的过滤过滤操作操作过滤方式过滤方式滤浆滤浆：未过滤的悬浮液（含固量）：未过滤的悬浮液（含固量）过滤介质过滤介质：作用、种类：作用、种类滤液滤液：通过过滤介质的液体：通过过滤介质的液体第七十二页，编辑于星期六：十八点 九分。72滤饼滤饼-被截留的固体颗粒层被截留的固体颗粒层固体颗粒特性固体颗粒特性a床层特性床层特性aB,各向同性床层的特点各向同

41、性床层的特点床层横截面上可供流体通过的空隙面积床层横截面上可供流体通过的空隙面积与床层截面之比在数值上等于空隙率与床层截面之比在数值上等于空隙率。壁效应壁效应滤饼的洗涤滤饼的洗涤第七十三页，编辑于星期六：十八点 九分。73二、过滤设备二、过滤设备1、板框式压滤机、板框式压滤机结构、特点结构、特点2、叶滤机、叶滤机3、回转真空过滤机、回转真空过滤机第七十四页，编辑于星期六：十八点 九分。74三、过滤过程计算三、过滤过程计算1、物料衡算、物料衡算2 2、颗粒床层的压降、颗粒床层的压降操作变量操作变量u u流体物性流体物性和和床层特性床层特性和和a a第七十五页，编辑于星期六：十八点 九分。753、过滤速率方程、过滤速率方程基本方程基本方程恒速过滤方程恒速过滤方程恒压过滤方程恒压过滤方程4、过滤常数的测定、过滤常数的测定K、qe、s第七十六页，编辑于星期六：十八点 九分。765、洗涤、洗涤洗涤速率洗涤速率洗涤时间洗涤时间6、生产能力、生产能力四、强化途径四、强化途径第七十七页，编辑于星期六：十八点 九分。77