化工原理過(guò)濾4

1、過(guò)濾目的：過(guò)濾目的：從懸浮液中分離出固體顆粒。過(guò)濾原理：過(guò)濾原理：在外力的作用下，懸浮液中的液體通過(guò)多孔介質(zhì)的 孔道而固體顆粒被截留下來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)固、液分離。過(guò)濾術(shù)語(yǔ)：過(guò)濾術(shù)語(yǔ)： 濾漿：濾漿：過(guò)濾操作所處理的懸浮液 過(guò)濾介質(zhì)：過(guò)濾介質(zhì)：所用的多孔物質(zhì)（過(guò)濾介質(zhì)是織物時(shí)，稱(chēng)為濾布)； 濾液：濾液：通過(guò)介質(zhì)孔道的液體； 濾餅（濾渣）濾餅（濾渣）：被截留的物質(zhì)。3.6 過(guò)濾過(guò)濾 (1) 工業(yè)過(guò)濾方式工業(yè)過(guò)濾方式: 深層過(guò)濾、濾餅過(guò)濾深層過(guò)濾、濾餅過(guò)濾 特點(diǎn)：特點(diǎn)：固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部，過(guò)濾介質(zhì)表面上無(wú)顆粒層形成 。特點(diǎn)特點(diǎn)：固體顆粒呈餅層狀沉積于過(guò)濾介質(zhì)的上游一側(cè)，形成濾餅層

2、。適用適用：處理顆粒含量較高的懸浮液，是化工生產(chǎn)中的主要過(guò)濾方式。 適用適用：懸浮液中顆粒尺寸甚小而且含量甚微的場(chǎng)合。懸浮液過(guò)濾介質(zhì)濾液深層過(guò)濾清液過(guò)濾介質(zhì)懸浮液濾餅濾餅過(guò)濾濾餅過(guò)濾中濾餅過(guò)濾中流體濾餅層(固定床)+過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾后期，濾餅為主要的“過(guò)濾介質(zhì)”。(2) 過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì) 要求要求：具有多孔性，足夠的機(jī)械強(qiáng)度。 絲織物品絲織物品：棉、麻、合纖、金屬網(wǎng)(濾布、濾紙)； 多孔性固體介質(zhì)多孔性固體介質(zhì)：多孔塑料； 堆積介質(zhì)堆積介質(zhì)：砂、木炭、石棉粉等。(3) 過(guò)濾推動(dòng)力過(guò)濾推動(dòng)力 克服流體流動(dòng)阻力，提高過(guò)濾速度。 過(guò)濾推動(dòng)力過(guò)濾推動(dòng)力 : 重力、離心力、壓力差。 化工生產(chǎn)上常用壓差作推動(dòng)

3、力，壓差有可調(diào)性。 (5) 助濾劑助濾劑 目的目的：減小過(guò)濾阻力； 使用方法：使用方法：預(yù)涂法、預(yù)混法。 要求：要求：助濾劑應(yīng)能較好地懸浮于料液中，顆粒大小合適， 助濾劑中還不應(yīng)含有可溶于濾液的物質(zhì)。如硅藻土。 注意：注意：當(dāng)濾餅是產(chǎn)品時(shí)不能使用助濾劑。(6) 過(guò)濾過(guò)程特點(diǎn)過(guò)濾過(guò)程特點(diǎn) 服從流體經(jīng)過(guò)固定床的流動(dòng)規(guī)律， 隨過(guò)濾進(jìn)行，床層厚度，過(guò)濾阻力。(4) 濾餅的壓縮性濾餅的壓縮性 不可壓縮濾餅不可壓縮濾餅：推動(dòng)力時(shí)，不變；阻力隨厚度；可壓縮濾餅可壓縮濾餅：推動(dòng)力時(shí)，阻力。x)(懸浮液濾漿，濾餅，濾液VVLL)(，空隙中濾液VV )1 (s，固體顆粒(1) 對(duì)所得固體顆粒進(jìn)行質(zhì)量衡算對(duì)所得固體

4、顆粒進(jìn)行質(zhì)量衡算 濾餅中固體顆粒質(zhì)量=濾漿質(zhì)量濾漿中固體顆粒質(zhì)量分率xxVVVVsLLs)1 ()1 ( 設(shè)設(shè)：獲得單位體積濾液所形成濾餅體積 vxxxVVvLsL)1)(1 (VVVsL)1 (2) 對(duì)濾餅進(jìn)行質(zhì)量衡算對(duì)濾餅進(jìn)行質(zhì)量衡算 3.6.2 過(guò)濾過(guò)程的物料衡算過(guò)濾過(guò)程的物料衡算 Lss空隙率：3.6.3 過(guò)濾基本方程式過(guò)濾基本方程式 (1) 過(guò)濾速度與過(guò)濾速率過(guò)濾速度與過(guò)濾速率 過(guò)濾速率：過(guò)濾速率： 過(guò)濾速度：過(guò)濾速度：ddV/sm3ddAVu m/s 計(jì)算前提計(jì)算前提：* 過(guò)濾過(guò)程可視為流體通過(guò)固定床的流動(dòng)； * 濾液通過(guò)濾布和濾餅的流動(dòng)多處于層流區(qū)。 濾餅層阻力濾餅層阻力 Lpa

5、kAVu1223)1 (dd322)1 (akr濾餅比阻：11ddrLpAVu過(guò)濾速度：阻力推動(dòng)力 過(guò)濾介質(zhì)過(guò)濾介質(zhì) (濾布濾布) 阻力阻力 Le：濾布阻力折成濾餅阻力的當(dāng)量厚度。e2ddrLpAVu)(ddeLLrpAV加和：21ppp總推動(dòng)力：)(eLLr總阻力： 過(guò)濾總阻力過(guò)濾總阻力(2) 過(guò)濾的基本方程式過(guò)濾的基本方程式AvVL AvVLee)(dde2VVrvpAV (3) 濾餅比阻濾餅比阻 r 及常數(shù)及常數(shù) k 濾餅比阻濾餅比阻 322)1 (akr說(shuō)明說(shuō)明：濾餅結(jié)構(gòu)對(duì)過(guò)濾阻力的影響，大小與濾餅特性 常數(shù) a、有關(guān)。濾餅厚度：濾餅厚度：當(dāng)量濾餅厚度：當(dāng)量濾餅厚度：r與壓差與壓差p關(guān)

6、系關(guān)系不可壓縮濾餅：不可壓縮濾餅：a ,=常數(shù)，則 r 與p無(wú)關(guān)rp，則時(shí)，sprr0 r0：?jiǎn)挝粔翰钕碌臑V餅比阻，與p無(wú)關(guān)。 s ：壓縮指數(shù) 不可壓縮濾餅 s =0； 可壓縮濾餅 s0 (0.20.8)。vrk01 影響因素影響因素：濾液性質(zhì)、濾漿濃度、濾餅性質(zhì)。說(shuō)明：說(shuō)明：k與p無(wú)關(guān)。 濾餅常數(shù)濾餅常數(shù) k可壓縮濾餅：可壓縮濾餅：反映物料特性的常數(shù)。e12ddVVpkAVs過(guò)濾基本方程式：計(jì)算內(nèi)容：計(jì)算內(nèi)容： 設(shè)計(jì)型、操作型。過(guò)濾的操作方式過(guò)濾的操作方式： 恒壓過(guò)濾恒壓過(guò)濾：p一定，過(guò)濾阻力，u； 恒速過(guò)濾恒速過(guò)濾： u 一定， 則需p； 先恒速，后恒壓先恒速，后恒壓組合操作。 明確：明確

7、：過(guò)濾過(guò)程 非穩(wěn)態(tài)過(guò)程。3.6.4 過(guò)濾計(jì)算過(guò)濾計(jì)算e12ddVVpkAVs（1）恒壓過(guò)濾）恒壓過(guò)濾 過(guò)濾基本方程式：0120120eddd)(ssVpkApkAVVV積分：常數(shù)常數(shù)，常數(shù)，代入：ApkKps12恒壓過(guò)濾方程式：過(guò)濾介質(zhì)：22KAV忽略介質(zhì)阻力則有：2e22KAVVV)()(e22eKAVVe22eKAVAVq/eeKq2:忽略介質(zhì)阻力e2eKqAVq/令：Kqqqe22得)()(e2eKqq2e22KAVVV由恒壓時(shí)：(2) 恒速過(guò)濾恒速過(guò)濾 特點(diǎn)特點(diǎn)：速度恒定，V均勻 ， 要求p 。常數(shù)e12ddVVpkAVVsspkAVVV12e2恒速：spkqqq1e2或：(3) 先恒

8、速后恒壓過(guò)濾先恒速后恒壓過(guò)濾分段計(jì)算（注意邊界條件）11dd )(12esVVpkAVVV恒壓段積分：)()(2)(12e1212KAVVVVV恒壓段：)()(2)(1e1212Kqqqqq或：112e121spkAVVV恒速段：0120edd)(sVpkAVVV)dd(d )(d)(1111012e0esVVVpkAVVVVVV(4) 過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定 測(cè)定數(shù)據(jù)：測(cè)定數(shù)據(jù)： 實(shí)驗(yàn)條件：實(shí)驗(yàn)條件：0eersqK、同種懸浮液，恒定壓差、恒定溫度。Kqqqpe22：對(duì)某一壓差e21qKqKq變形：作圖，為一條直線，qqK1斜率：e2qK截距：eeqK、可求固定壓差下的)(e2eKq實(shí)驗(yàn)

9、測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定 K 、 qe、ep 與過(guò)濾常數(shù)與過(guò)濾常數(shù) K 的關(guān)系：的關(guān)系：22112122pkpkKK2121ppKKspkK12vrps012不可壓縮濾餅：不可壓縮濾餅：pK根據(jù)定義： 可壓縮濾餅：可壓縮濾餅：spK1psrKlog)1 (2loglog0作圖，為一條直線，pKlglgs1斜率：vr02lg截距： 不同壓差下，測(cè)K，做圖求 s，r0。實(shí)驗(yàn)測(cè)定實(shí)驗(yàn)測(cè)定 s ， r0spkK12vrps012lgKlg pab0常數(shù)洗滌速率：w)dd(V洗滌速率洗滌液用量洗滌時(shí)間：www)dd(VV 3.6.5 濾餅的洗滌濾餅的洗滌 目的目的：回收濾餅中濾液，或除去濾餅中可溶性雜質(zhì)； 方法方法

10、：恒壓洗滌恒壓洗滌，壓差為過(guò)濾的最終壓差； 特點(diǎn)特點(diǎn)：洗滌速率恒定洗滌速率恒定（濾餅厚度不變，阻力恒定） 計(jì)算的內(nèi)容：計(jì)算的內(nèi)容：使用一定量洗滌液時(shí)所需要的洗滌時(shí)間 。 洗滌液用量：洗滌液用量：取決于對(duì)濾渣的質(zhì)量要求或?yàn)V液的回收要求；洗滌速率洗滌速率 ：與洗滌液的性質(zhì)及洗滌方法有關(guān)，后者又與所用的 過(guò)濾設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān) 。3.6.6 過(guò)濾機(jī)及其生產(chǎn)能力過(guò)濾機(jī)及其生產(chǎn)能力 以壓力差為推動(dòng)力以壓力差為推動(dòng)力：板框式壓濾機(jī)（間歇操作）； 葉濾機(jī)（間歇操作）； 回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)（連續(xù)操作）。 以離心力以離心力為推動(dòng)力為推動(dòng)力：離心過(guò)濾機(jī)。 (1) 板框式壓濾機(jī)板框式壓濾機(jī) 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 濾框

11、、濾板 洗滌板，非洗滌板。料液通道2鈕1鈕3鈕洗滌液通道洗滌板框非洗滌板排列方式排列方式：板、框交替，個(gè)數(shù)可調(diào)。 操作周期操作周期：組裝過(guò)濾洗滌卸渣整理。 操作方式操作方式：間歇操作濾 液濾漿過(guò)濾過(guò)程：過(guò)濾過(guò)程：洗液廢洗液洗滌過(guò)程：洗滌過(guò)程：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：操作靈活，過(guò)濾面積大，可承受較大壓力； 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作不連續(xù)，生產(chǎn)效率低。板框過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力板框過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：一個(gè)周期內(nèi)，單位時(shí)間可獲得濾液量。DwhVVDw輔助時(shí)間洗滌時(shí)間過(guò)濾時(shí)間一個(gè)生產(chǎn)周期洗滌時(shí)間洗滌時(shí)間w的計(jì)算：的計(jì)算： 洗滌條件洗滌條件：洗滌壓差=過(guò)濾最終壓差； 洗滌時(shí)，濾餅厚度不變； 洗滌液粘度與

12、濾液相近。洗滌L過(guò)濾L濾液穿過(guò)濾餅厚度L/2L 流通截面2A(A框面積)A推動(dòng)力過(guò)濾終了p洗滌p速率EddVwddV洗滌方法：橫穿洗滌法洗滌方法：橫穿洗滌法 速率間關(guān)系：速率間關(guān)系：Ew)dd(41)dd(VV)(2)dd(e2VVKAVE)(81)dd(e2wVVKAV洗滌速率：VVaww令：2e2wwww)(8)dd(KAVVVaVV洗滌時(shí)間：最終過(guò)濾速率：最終過(guò)濾速率：時(shí)，0eVw22ww88aKAVa 最佳過(guò)濾周期最佳過(guò)濾周期 最佳：最佳：安排操作周期，使生產(chǎn)能力最大。D2e2w2e2h)(82KAVVVaKAVVVVV22wD)81 (KAVa時(shí)，0eVDw最佳生產(chǎn)周期：時(shí)，過(guò)濾機(jī)生

13、產(chǎn)能力最大0ddhVV葉濾機(jī)的生產(chǎn)能力葉濾機(jī)的生產(chǎn)能力DwhVV)(2)dd()dd(e2EwVVKAVV2e2ww)(2KAVVVa洗滌時(shí)間：(2) 葉濾機(jī)葉濾機(jī) 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 主要部件：主要部件：機(jī)殼，濾葉 操作方式：操作方式：間歇操作 操作周期操作周期：過(guò)濾 洗滌 卸渣 洗滌方式：洗滌方式：置換法置換法 42-金屬網(wǎng); 2531濾葉的構(gòu)造1-空框; 3-濾布;4-頂蓋; 5-濾餅時(shí)，0eVww2a最佳操作周期最佳操作周期22wD)21 (KAVa洗滌時(shí)間：時(shí)，0eVDw最佳生產(chǎn)周期：(3) 回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī) 結(jié)構(gòu)和工作原理結(jié)構(gòu)和工作原理 主要部件主要部件：水平

14、轉(zhuǎn)筒、分配頭； 操作方式操作方式：恒壓、連續(xù)操作；恒壓、連續(xù)操作； 操作周期操作周期 (旋轉(zhuǎn)一周)： 過(guò)濾 洗滌 吸干 吹松 卸渣。1-轉(zhuǎn)筒；2-分配頭；3-洗滌水噴嘴4-刮刀；5-懸浮液槽；6-抖攪器卸渣區(qū)洗滌脫水區(qū)過(guò)濾區(qū)123456回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)操作簡(jiǎn)圖12345 回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的分配頭轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)固定盤(pán)1、2與濾液儲(chǔ)槽相同的槽；3與洗液相通的槽；4、5通壓縮空氣的孔 設(shè)設(shè)：轉(zhuǎn)筒過(guò)濾面積A，一生產(chǎn)周期得濾液量V， 轉(zhuǎn)筒浸沒(méi)分率，轉(zhuǎn)數(shù) n（rps）nT1nT)()(e22eKAVVee2)(VKAV一周期濾液量：ee2)(VnKA)(36003600ee2hnVnnKAnVV生產(chǎn)能力：TVVVDw

15、h 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力 Vh生產(chǎn)周期：生產(chǎn)周期：過(guò)濾時(shí)間：過(guò)濾時(shí)間：過(guò)濾基本方程式過(guò)濾基本方程式：卸渣區(qū)洗滌脫水區(qū)過(guò)濾區(qū)123456時(shí)，0eVKnAVh3600),(KAnfVh影響因素： n： 0.1-3 rpm，過(guò)高，濾餅薄，不易卸料； ：過(guò)濾面積為轉(zhuǎn)筒總面積的30%- 40% 為宜。(4) 其它過(guò)濾設(shè)備其它過(guò)濾設(shè)備 預(yù)涂層轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī)預(yù)涂層轉(zhuǎn)鼓真空過(guò)濾機(jī) 普通回轉(zhuǎn)真空過(guò)濾機(jī)的改進(jìn)型式優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：濾餅層很薄，過(guò)濾速度較高，濾餅可卸得很干凈 ；適用：適用：一些粒度小、易受壓變形，且滲透性很差的固體顆粒形成的懸浮液。真空式帶式過(guò)濾機(jī)真空式帶式過(guò)濾機(jī)特點(diǎn)：特點(diǎn)：濾餅薄，過(guò)濾速度大，可用于顆粒小、

16、可壓縮性濾餅的過(guò)濾，卸餅快且干凈，輔助時(shí)間較短。適用：適用：有色冶金、化工、制藥、磷酸工業(yè)和環(huán)境保護(hù)。 1預(yù)涂層加料槽2配料罐3懸浮液4密封罩5濾餅6真空室 可變?nèi)莘e過(guò)濾機(jī)可變?nèi)莘e過(guò)濾機(jī) 可變?nèi)莘e過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于板框壓濾機(jī)，但其濾板用鋼 材加強(qiáng)的硬橡皮制成，因厚度小，使過(guò)濾空間增大。 （a）（b）（a）過(guò)濾1料液2濾餅3濾液4濾布5橡皮膜（b）壓縮脫水1被壓縮濾餅2鋼板3壓縮空氣 管式壓濾機(jī)管式壓濾機(jī)管式壓濾機(jī)由一根或多根鉆孔管組成，這些管由支撐板支撐排列在受壓的筒體容器內(nèi)，有臥式和立式兩種類(lèi)型。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：更換過(guò)濾介質(zhì)容易，過(guò)濾周期可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，濾餅損失量小，濾液在殼內(nèi)容易排凈，得到的濾

17、餅含濕量小且維修方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：更換介質(zhì)等需人工操作，密度大的顆粒可能沉積在封頭與管板組成的加料室內(nèi)。適用：適用：小型工廠和中試場(chǎng)合，過(guò)濾較細(xì)顆粒物料。 臥式立式 帶式壓榨過(guò)濾機(jī)帶式壓榨過(guò)濾機(jī)脫水過(guò)程：脫水過(guò)程：重力過(guò)濾區(qū)、楔形擠壓區(qū)、擠壓壓榨區(qū) 擠壓區(qū)段是該機(jī)的主要脫水區(qū)1加料；2重力區(qū)；3上帶調(diào)偏；4下帶張緊；5上帶張緊；6楔行區(qū)；7下帶調(diào)偏聽(tīng)偏；8卸料；9壓力區(qū)3.6.7 離心過(guò)濾離心過(guò)濾 (1) 工作原理工作原理 過(guò)濾推動(dòng)力：離心力； 離心機(jī)分類(lèi)：常速、高速、超速離心機(jī)。 (2) 離心過(guò)濾計(jì)算離心過(guò)濾計(jì)算作用在薄圓筒形液體上的離心力為：)()d(2d2cRRRhF由此產(chǎn)生的徑向壓力差為：)(212cdd212222121RRRhFppppppR1h 離心機(jī)過(guò)濾R3顆粒在旋轉(zhuǎn)流體中的運(yùn)動(dòng)則積分基本方程式有：22AKV(3) 離心過(guò)濾機(jī)型式及操作離心過(guò)濾機(jī)型式及操作若濾餅厚度相對(duì)轉(zhuǎn)鼓半徑可忽略不計(jì)，則過(guò)濾面積可視為常數(shù)， 令rvRRK)(21222rvVpAV2dd忽略介質(zhì)阻力, 離心過(guò)濾的基本方程式為： 三足式離心機(jī)三足式離心機(jī)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)周期靈活；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：卸料時(shí)勞動(dòng)條件差、檢修不方便；適用：適用：小批量物料處理，各種鹽類(lèi)結(jié)晶的過(guò)濾和脫水。1底盤(pán)；2支柱；3緩沖彈簧；4擺桿；5鼓壁；6轉(zhuǎn)鼓底；7攔液板；8機(jī)蓋；9主軸；10軸承座；11制動(dòng)