化工原理 第三章1

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,/28,浙江大学化学工程研究所,第三章 沉降与过滤,1,过 滤,一、悬浮液的过滤,二、,过滤基本方程,三、过滤常数的测定,四、滤饼洗涤,五、过滤设备,1,第一节,过 滤,一、悬浮液的过滤,深层过滤,滤浆,滤饼,过滤介质,滤液,滤饼过滤,推动力：重力、压力、离心力,架桥现象,2,过滤介质：,多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。,工业用过滤介质主要有：,织物介质,，如棉、麻、丝、毛、合 成纤维、金属丝等编织 成的滤布；,多孔性固体介质,，如素瓷板或管、烧结金属等。,滤浆,滤饼,过滤介质,滤液,滤饼过滤,第一节,过 滤,3,助滤剂：,是不可压缩的粉状或纤维状固体，如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。,使用时，可预涂，也可以混入待滤的滤浆中一起过滤。,滤浆,滤饼,过滤介质,滤液,滤饼过滤,滤饼的压缩性：,空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。,第一节,过 滤,4,过滤过程流动的特点：,流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀,产生压降的主要原因：,二、过滤基本方程,第一节,过 滤,5,(1),细管长度,l,e,与床层高度,L,成正比,(2),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。,1,、过滤基本方程的推导,简化模型,：,假定：,真实速度,u,固体颗粒床层体积,第一节,过 滤,6,滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，,于是：,-,哈根,-,泊谡叶方程,将,l,e,、,d,e,、,u,表达式代入得：,由,质量守恒得：,床层截面积,第一节,过 滤,7,-,单位时间内通 过单位过滤面 积的滤液体积,即,过滤速度,p,2,p,1,u,表观速度,第一节,过 滤,8,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,（,m,3,滤饼,/m,3,滤液），则,代入过滤速度表达式中,：,令,故,第一节,过 滤,9,-,过滤基本方程,过滤常数,p,u,表观速度,第一节,过 滤,10,影响,K,的因素：,影响,q,e,或,V,e,的因素：,滤饼性质（,s,、,、,a,）,滤浆性质（,c,、,）,推动力（,p,）,过滤介质的性质（孔的结构、,、,r,0,、,厚度）,p,u,表观速度,第一节,过 滤,11,2,、恒压过滤,p,u,表观速度,特点：,K,为常数,积分得：,或,若过滤介质阻力可忽略不计，则,或,第一节,过 滤,12,3,、恒速过滤,p,u,表观速度,特点：,K,不,为常数，而,u,为常数。,整理得：,若过滤介质阻力可忽略不计，则,或,或,第一节,过 滤,13,思考：,先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？,设,恒速段过滤时间为,1,，则,或,第一节,过 滤,14,恒压时：,求出压缩指数,s,三、过滤常数的测定,第一节,过 滤,15,四、滤饼洗涤,特点：,洗涤时推动力、阻力不变，洗涤速度为常数。,1,、洗涤速度与过滤终了速度间的关系,若推动力相同，则：,第一节,过 滤,16,2,、洗涤时间,w,第一节,过 滤,17,五、过滤设备,过滤设备,第一节,过 滤,18,1,、板框过滤机,滤框、滤板,结构：,洗板,板框压滤机,框,非,洗板,洗板,一个操作循环：,过滤、洗涤、卸渣、整理重装,滤液流出,悬浮液入口,10,60,块不等，,过滤面积约为,2,80m,2,洗涤液流出,洗涤液入口,属间歇式,特点：,横穿洗涤：,L,w,=2L,第一节,过 滤,19,属间歇式,置换洗涤：,L,w,=L,2,、叶滤机,滤叶,结构：,一个操作循环：,过滤、洗涤、卸渣、整理重装,特点：,操作周期：,与,板框机相同,第一节,过 滤,20,置换洗涤：,L,w,=L,属连续式,过滤、洗涤、吹松、刮渣,3,、回转真空过滤机,转筒,-,筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为,1/2,2,，,滤布,-,蒙在筒外壁上。,分配头,-,转动盘、固定盘,构造：,一个操作循环：,浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的,30,40%,转速为,0.1,至,2,3,（转,/,分）,特点：,第一节,过 滤,21,其中：,设转筒浸入面积占全部转筒面积的分率为,浸没分数,，则,生产能力：,操作周期：,若介质阻力忽略不计，则,第一节,过 滤,22,可见：,但这类方法受到一定的限制,第一节,过 滤,23,4,、离心过滤机,离心过滤机分为立式和卧式两种。,离心过滤机是一种利用物料在转鼓表面受到的离心力的分力进行过滤的全自动过滤机。,离心过滤机生产能力大、适应范围广，适用于分离固相颗粒,0.05mm,的易过滤悬浮液。,第一节,过 滤,24,例,1,某板框过滤机有,5,个滤框，框的尺寸为,635,635,25mm,。,过滤操作在,20,、恒定压差下进行，过滤常数,K,=4.24,10,-5,m,2,/s,，,q,e,=0.0201m,3,/m,2,，,滤饼体积与滤液体积之比,c,=0.08 m,3,/m,3,，,滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为,10,分钟。试求框全充满所需时间。,现改用一台回转真空过滤机过滤滤浆，所用滤布与前相同，过滤压差也相同。转筒直径为,1m,，,长度为,1m,，,浸入角度为,120,。问转鼓每分钟多少转才能维持与板框过滤机同样的生产能力？,假设滤饼不可压缩。,习 题,25,解：,以一个框为基准进行计算。框全充满时滤饼的体积为：,滤液量,过滤面积,再根据恒压过滤方程得：,K,=4.24,10,5,m,2,/s,，,q,e,=0.0201m,3,/m,2,习 题,26,板框过滤机的生产能力为：,习 题,27,改用回转真空过滤机后，压差不变，故,K,不变；,滤布不变，故,q,e,不变。,K,=4.24,10,5,m,2,/s,，,q,e,=0.0201m,3,/m,2,过滤面积,设转筒每分钟转,n,转，则回转真空过滤机生产能力,回转真空过滤机,习 题,28,