化工原理第三章第三節(jié)講稿

2021/7/24第三章非均相物系分離一、過(guò)濾操作的基本概念二、過(guò)濾基本方程式三、恒壓過(guò)濾四、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定五、過(guò)濾設(shè)備六、濾餅的洗滌七、過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力第三節(jié)過(guò)濾一、過(guò)濾操作的基本概念2021/7/241、過(guò)濾的概念過(guò)濾利用能讓液體通過(guò)而截留固體顆粒的多孔介質(zhì)（過(guò)濾介質(zhì)），使懸浮液中固液得到分離的單元操作。濾漿過(guò)濾操作中所處理的懸浮液濾液通過(guò)多孔介質(zhì)的液體濾渣（濾餅）

被截留住的固體物質(zhì)實(shí)現(xiàn)過(guò)濾操作的外力有重力、壓力、離心力，化工中應(yīng)用最多的是壓力過(guò)濾。2、過(guò)濾方式過(guò)濾深層過(guò)濾2021/7/24濾餅過(guò)濾固體顆粒的沉積發(fā)生在較厚的粒狀過(guò)濾介質(zhì)床層內(nèi)部，懸浮液中的顆粒直徑小于床層直徑，當(dāng)顆粒隨流體在床層的曲折孔邊穿過(guò)時(shí)，便粘附在過(guò)濾介質(zhì)上。適用于懸浮液中顆粒甚小且含量甚微（固相體積分率在0.1%以下）的場(chǎng)合固體顆粒成餅層狀沉積于過(guò)濾介質(zhì)表面，形成濾餅適用于處理固相含量稍高（固相體積分率在1%以上）的懸浮液。3、過(guò)濾介質(zhì)2021/7/24過(guò)濾介質(zhì)是濾餅的支承物，應(yīng)具有下列條件：多孔性，孔道適當(dāng)?shù)男?，?duì)流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒。物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐熱，耐化學(xué)腐蝕。足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長(zhǎng)價(jià)格便宜工業(yè)常用的過(guò)濾介質(zhì)主要有織物介質(zhì)：又稱濾布，包括有棉、毛、絲等天然纖維，玻璃絲和各種合成纖維制成的織物，以及金屬絲織成的網(wǎng)能截留的粒徑的范圍較寬，從幾十μm到1μm。優(yōu)點(diǎn)：織物介質(zhì)薄，阻力小，清洗與更新方便，價(jià)格比較便宜，是工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的過(guò)濾介質(zhì)。多孔固體介質(zhì)：如素?zé)沾?，燒結(jié)金屬．塑料細(xì)粉粘成的多孔塑料，棉花餅等這類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，阻力大，能截留1～3μm的顆粒。堆積介質(zhì)：由各種固體顆粒（砂、木炭、石棉粉等）或非編織的纖維（玻璃棉等）堆積而成，層較厚。多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（幾十μm到200μm），孔很小，可以分離小到0.05μm的顆粒,應(yīng)用多孔膜的過(guò)濾有超濾和微濾。2021/7/24濾餅4、助濾劑不可壓縮濾餅:

顆粒有一定的剛性，所形成的濾餅并不因所受的壓力差而變形加入方法可壓縮濾餅:顆粒比較軟，所形成的濾餅在壓差的作用下變形，使濾餅中的流動(dòng)通道變小，阻力增大。加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力預(yù)涂用助濾劑配成懸浮液，在正式過(guò)濾前用它進(jìn)2021/7/24行過(guò)濾，在過(guò)濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。將助濾劑混在濾漿中一起過(guò)濾二、過(guò)濾基本方程式2021/7/241、濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)空隙率:單位體積床層中的空隙體積，用ε表示。ε=空隙體積/

床層體積

m3/m3顆粒比表面積：?jiǎn)挝惑w積顆粒所具有的表面積，用a表示。a=顆粒表面/顆粒體積de=4×水力半徑=4×管道截面積/潤(rùn)濕周邊顆粒床層的當(dāng)量直徑可寫(xiě)為：de∝流通截面積×流道長(zhǎng)度∕潤(rùn)濕周邊長(zhǎng)度×流道長(zhǎng)度de∝流道容積∕流道表面積取面積為1m2厚度為1m的濾餅考慮：床層體積＝1×1＝1m3流道容積＝1×ε＝εm3流道表面積＝顆粒體積×顆粒比表面＝（1－ε）a

m2所以床層的當(dāng)量直徑為：d

2Dp2021/7/24濾液通過(guò)餅層的流動(dòng)常屬于滯流流型，u

=32mlde

e

(1-e)a(1)濾液通過(guò)餅床層的流速與壓強(qiáng)降的關(guān)系為：u1

e

cmLd

2Dp（2）在與過(guò)濾介質(zhì)層相垂直的方向上床層空隙中的濾液流速u1與按整個(gè)床層截面積計(jì)算的濾液平均流速u之間的關(guān)系為：u1

=

u

/

e（3）將（1）、（3）代入（2）并寫(xiě)成等式e32021/7/241

Dpcu

=

(

)K

'

a2

(1

-

e)2

mL比例常數(shù)K’與濾餅的空隙率、粒子形狀、排列及粒度范圍等因素有關(guān)。對(duì)于顆粒床層的滯流流動(dòng)，K’值可取為5。e3DPc\

u

=

(

)5a2

(1

-

e)2

mL——過(guò)濾速度表達(dá)式2、過(guò)濾速率過(guò)濾速率過(guò)濾速度定義單位時(shí)間通過(guò)單位過(guò)濾面積的濾液體積單位時(shí)間獲得的濾液體積稱為過(guò)濾速率表達(dá)式dV

e3

ADPc=

(

)dq

5a2

(1

-

e)2

mLdV

e3

DPcu

=

=

(

)Adq

5a2

(1

-e)2

mL2021/7/243、濾餅的阻力令e35a

2

(1

-

e)2r

=——濾餅的比阻，1/m2(4)——濾餅阻力（5）2021/7/24dV

=

DPcAdq

mrL令R

=rLdV

=

DPcAdq

mrL速度＝推動(dòng)力∕阻力由R＝rL可知，比阻r是單位厚度濾餅的阻力，2021/7/24數(shù)值上等于粘度為1Pa.s的濾液以1m/s的平均流速通過(guò)厚度為1m的濾餅層時(shí)，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)降。反映了顆粒形狀、尺寸及床層空隙率對(duì)濾液流動(dòng)的影響床層空隙率ε愈小及顆粒比表面積α愈大，則床層愈致密，對(duì)流體流動(dòng)的阻滯作用也愈大。4、過(guò)濾介質(zhì)的阻力過(guò)濾介質(zhì)的阻力也與其厚度及本身的致密程度有關(guān)，通常把過(guò)濾介質(zhì)的阻力視為常數(shù)。濾液穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式：dV

=

DPmAdq

mRm式中：ΔP=ΔPC+ΔPm，代表濾餅與濾布兩側(cè)的總壓強(qiáng)降，稱為過(guò)濾壓強(qiáng)差。也稱為過(guò)濾設(shè)備的表壓強(qiáng)?？捎脼V液通過(guò)串聯(lián)的濾餅與濾布的總壓強(qiáng)降來(lái)表示過(guò)濾推動(dòng)力，用兩層的阻力之和來(lái)表示總阻力。m(R

+

Rm

)2021/7/24dV

=

Dpc

+

Dpm

=

DpAdq m(R

+

Rm

)(6)設(shè)想以一層厚度為L(zhǎng)e的濾餅來(lái)代替濾布，rLe

=

Rm故（6）式可寫(xiě)為（7）2021/7/24dVDP=DP=mr(L

+

Le

)Adq m(rL

+

rLe

)式中：Le——過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度，或稱為虛擬濾餅厚度，m在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定懸浮液時(shí)，Le為定值，但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Le值不同。5、過(guò)濾基本方程式濾餅厚度L與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積V之間的關(guān)系為：LA

=nVL

=nV

Aν——濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，無(wú)因次，m3/m3

。同理：Le

=

vVe2021/7/24AVe——過(guò)濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積，或稱虛擬濾液體積，m3在一定的操作條件下，以一定介質(zhì)過(guò)濾一定的懸浮液時(shí)，Ve為定值，但同一介質(zhì)在不同的過(guò)濾操作中，Ve值不同。（7）式就可以寫(xiě)成AdVDP=mrv(V

+Ve

)AdqdV

A2DP=dq

mrv(V

+Ve

)2021/7/24——過(guò)濾速率的一般關(guān)系式可壓縮濾餅的情況比較復(fù)雜，它的比阻是兩側(cè)壓強(qiáng)差的函數(shù)，r

=

r

'

(DP)ss——濾餅的壓縮性指數(shù)，無(wú)因次。s=0～1,對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。對(duì)于可壓縮濾餅，過(guò)濾速率dV A2DP1-s=dq

mr￠n(V

+Ve

)——過(guò)濾基本方程式2021/7/24適用于可壓縮濾餅及不可壓縮濾餅。對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。三、恒壓過(guò)濾恒壓過(guò)濾：在恒定壓強(qiáng)差下進(jìn)行的過(guò)濾操作。恒壓過(guò)濾時(shí)，濾餅不斷變厚致使阻力逐漸增加。但推動(dòng)力ΔP恒定，過(guò)濾速率逐漸變小。對(duì)于一定的懸浮液，μ,r’及ν均可視為常數(shù)。mr￠nk

=1令k——表征過(guò)濾物料特性的常數(shù)，（m4/N.s）。edVA2DP1-s=dq

mr￠n(V

+V

)則過(guò)濾速率變?yōu)椋?/p>

=2021/7/24dV kA2DP1-sdq

V

+Ve積分得：2021/7/24

(V

+Ve

)

=

kA2DP1-s

dq假定獲得體積為Ve濾液所需的虛擬過(guò)濾時(shí)間為θe,則積分的邊界條件為：過(guò)濾時(shí)間

濾液體積0

→θeθe→θ+θe0→VeVe→V+Ve00\eee2 1-seVe=

kA

DP(V

+V

)d

(V

+V

)qd

(q

+q

)eee2

1-sV

+VVeee(V

+V

)d

(V

+V

)

=

kA

DPq

+qqed

(q

+q

)積分兩式，并令K=2kΔP1-sV

2

=

KA2qV

2

+

2VeV

=

KA2qe兩式相加，得：(V

+Ve

)2

=

KA2

(q

+qe

)——恒壓過(guò)濾方程式表明：恒壓過(guò)濾時(shí)，濾液體積與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系為拋物線方程當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，Ve=0，θe=0，過(guò)濾方程式則變?yōu)閂

2

=

KA2qA2021/7/24AV

Veeq

=

及q

=令e

eq2

=

Kqq

2

+

2qeq

=

Kq（q

+

qe）2

=

K（q

+qe）——恒壓過(guò)濾方程2021/7/24K

——過(guò)濾常數(shù)

由物料特性及過(guò)濾壓強(qiáng)差所決定

，m2/sθe和qe

——介質(zhì)常數(shù)反映過(guò)濾介質(zhì)阻力大小，s及m3/m2當(dāng)介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，q2

=

Kq例例：過(guò)濾一種固體顆體積分?jǐn)?shù)為0.1的懸浮液,濾餅含水的體積分?jǐn)?shù)為0.5,顆粒不可壓縮,經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定濾餅比阻為

1.3

×1011

m-2,水的粘度為1.0

×10

-3

Pa.s。在壓強(qiáng)差恒為9.8×104Pa的條件下過(guò)濾,假設(shè)濾布阻力可以忽略,試求：每m2過(guò)濾面積上獲得1.5m3濾液所需的過(guò)濾時(shí)間。如將此過(guò)濾時(shí)間延長(zhǎng)一倍,可再得濾液多少？解：1）過(guò)濾時(shí)間n

=

1·

0.1/

0.5

=

0.25m3

/

m31

-1·

0.1/

0.52021/7/240-3

22

·

9.81·104=

=

6

·10

m

/

s1.0

·103

·1.3

·10-11

·

0.252DP1-sK

=mr

n∵濾布阻力可忽略\

q2

=

Kqq21.52q

=

K

=

6·10-3

s

=

375s2)求過(guò)濾時(shí)間加倍時(shí)的濾液量q

=

2q

=

2·375

=

750sq￠=

Kq￠=2021/7/246

·10-3

·

750

=

2.12m3q

-

q

=

2.12

-1.5

=

0.62m3

/

m2四、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定1、恒壓下K、qe、θe的測(cè)定實(shí)驗(yàn)原理：微分由恒壓過(guò)濾方程（q

+qe

)2

=K

(q

+qe

)2(q

+

qe

)dq

=

Kdqe2021/7/24Dq

=

2

q

+

2

qDq

K

K對(duì)于一定恒壓下過(guò)濾的懸浮液，測(cè)出延續(xù)的時(shí)間及濾液的累計(jì)量q（按單位面積計(jì)）的數(shù)據(jù)，然后算出一系列的Δθ與Δq的對(duì)應(yīng)值θqDqDqDq

Dq0000q1q1q1q1q1

q1q2q2q2

-q1q2

-

q1q2

-q1

q2

-

q1然后在直角坐標(biāo)紙上從Δθ/Δq為縱坐標(biāo)，以q為橫坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)繪，可得到一斜率為2/K，截距為2qe/K的直線。2021/7/24q2

=

Kqe

ee求得q2021/7/242、壓縮性指數(shù)s的測(cè)定由k

=2kDp1-s兩端取對(duì)數(shù)，得lg

k

=

(1

-

s)

lg(

Dp)

+

lg(

2k

)12021/7/24mr'vk

=＝常數(shù)∴l(xiāng)gk與lg(△p)的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是直線,直線的斜率為1-s，截距為lg(2k)。由此可得到濾餅的壓縮性指數(shù)s及物料特性常數(shù)k。五、過(guò)濾設(shè)備2021/7/241、板框壓濾機(jī)1）板框壓濾機(jī)的構(gòu)造由許多塊帶凹凸紋路的濾板與濾框交替排列組裝于機(jī)而構(gòu)成。濾板和濾框多做成正方形，角上均開(kāi)有小孔，組合后即構(gòu)成供濾漿和洗滌水流通的孔道。濾框的兩側(cè)覆以濾布，圍成容納濾漿及濾餅的空間。濾板的作用：支持濾布和提供濾液流出的通道。洗滌板：三鈕板濾板非洗板：一鈕板濾框：二鈕濾板與濾框裝合時(shí)，按鈕數(shù)以1-2-3-3-1-2的順序排列。2021/7/242021/7/242021/7/242）板框壓濾機(jī)的操作板框壓濾機(jī)為間歇操作，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過(guò)濾、洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。懸浮液在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)濾框，濾液分別穿過(guò)濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出。顆粒被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，停止過(guò)濾。2021/7/242021/7/24洗滌時(shí)，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。洗滌水在壓差的推動(dòng)力下先穿過(guò)一層濾布及整個(gè)框厚的濾餅，然后再穿過(guò)一層濾布，最后沿濾板（一鈕板）板面溝道至濾液出口排出。稱為橫穿洗滌法，它的特點(diǎn)是洗滌水穿過(guò)的途徑正好是過(guò)濾終了時(shí)濾液穿過(guò)途徑的二倍。板框壓濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，設(shè)備緊湊，過(guò)濾面積大而占地小，操作壓強(qiáng)高，濾餅含水少，對(duì)各種物料的適應(yīng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是間歇手工操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。2021/7/242021/7/242、加壓葉濾機(jī)2021/7/24葉濾機(jī)是由許多不同寬度的長(zhǎng)方形濾葉裝合而成。濾葉由金屬絲網(wǎng)制造，內(nèi)部具有空間，外罩濾布。葉濾機(jī)也為間歇操作，過(guò)濾時(shí)濾葉安裝在能承受內(nèi)壓的密閉機(jī)殼內(nèi)。濾漿用泵送到機(jī)殼內(nèi)，穿過(guò)濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成的中空部分，然后匯集到下部總管而后流出。顆粒沉積在濾布上，形成濾餅，當(dāng)濾餅積到一定厚度，停止過(guò)濾。洗滌時(shí)，洗水的路徑與濾液相同，這種洗滌方法稱為置換洗滌法。葉濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好，每次循環(huán)濾布不用裝卸，勞動(dòng)力較省。2021/7/243、轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)2021/7/241）轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)是工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種連續(xù)操作的過(guò)濾設(shè)備。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，圓筒表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上覆蓋濾布，筒的下部進(jìn)入濾漿中，圓筒沿徑向分割成若干扇形格，每個(gè)都有單獨(dú)的孔道通至分配頭上。圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，憑借分配頭的作用使這些孔道依次分別與真空管及壓縮空氣管相通，因而在回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中每個(gè)扇形格表面即可順序進(jìn)行過(guò)濾、洗滌、吸干、吹松、卸餅等項(xiàng)操作2021/7/242）分配頭的結(jié)構(gòu)及工作原理分配頭由緊密貼合著的轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)與固定盤(pán)構(gòu)成，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，固定盤(pán)內(nèi)側(cè)面各凹槽分別與各種不同作用的管道相通。如圖。當(dāng)扇形格1開(kāi)始進(jìn)入濾漿內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)上相應(yīng)的小孔道與固定盤(pán)上的凹槽f相對(duì)，從而與真空管道連通，吸走濾液。圖上扇形格1至7所處的位置稱為過(guò)濾區(qū)。扇形格轉(zhuǎn)出濾漿槽后，仍與凹槽f相通，繼續(xù)吸干殘留在濾餅中的濾液。扇形格8至10所處的位置稱為吸干區(qū)。2021/7/24扇形格轉(zhuǎn)至12的位置時(shí)，洗滌水噴灑于濾餅上，此時(shí)扇形格與固定盤(pán)上的凹槽g相通，經(jīng)另一真空管道吸走洗水。扇形格12、13所處的位置稱為洗滌區(qū)。扇形格11對(duì)應(yīng)于固定盤(pán)上凹槽f與g之間,不與任何管道相連通，該位置稱為不工作區(qū)。當(dāng)扇形格有一區(qū)轉(zhuǎn)入另一區(qū)時(shí)，因有不工作區(qū)的存在，使操作區(qū)不致相互串通。扇形格14的位置稱為吸干區(qū)，15為不工作區(qū)。扇形格16、17與固定盤(pán)凹槽h相通，在與壓縮空氣管道相連，壓縮空氣從內(nèi)向外穿過(guò)濾布而將濾餅吹松，隨后由刮刀將濾餅卸除。扇形格16、17的位置稱為吹松區(qū)及卸2021/7/24料區(qū)，18為不工作區(qū)。如此連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，整個(gè)轉(zhuǎn)筒表面上便構(gòu)成了連續(xù)的過(guò)濾操作。轉(zhuǎn)筒的過(guò)濾面積一般為5～40m2，浸沒(méi)部分占總面積的30%～40%。轉(zhuǎn)速可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，通常為0.1～3r/min。濾餅厚度一般保持在40mm以內(nèi)，轉(zhuǎn)筒過(guò)濾機(jī)所得濾餅中的液體含量很少低于10%，常可達(dá)30%左右。轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是能連續(xù)自動(dòng)操作，省人力，生產(chǎn)能力大，適用于處理易含過(guò)濾顆粒的濃懸浮液。缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用高，過(guò)濾面積不大。過(guò)濾推動(dòng)力有限，不易過(guò)濾高溫的懸浮液。2021/7/242021/7/242021/7/24六、濾餅的洗滌濾餅洗滌的目的：為了回收濾餅里存留的濾液，或者凈化構(gòu)成濾餅顆粒。1、洗滌速率洗滌速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)消耗的洗水容積，以(dV

/dq)w表示。w2021/7/24wVw(

dV

)dq洗滌時(shí)間：q

=洗滌速率與過(guò)濾終了時(shí)的過(guò)濾速率有關(guān)，這個(gè)關(guān)系取決于濾液設(shè)備上采用的洗滌方式。葉濾機(jī)采用的置換洗滌法，洗水與過(guò)濾終了時(shí)的濾液流過(guò)的路徑就完全相同。當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí)ewKA2dV

dV2(V

+V

))

=(

)

=

(E,終dq

dq板框過(guò)濾機(jī)采用的是橫穿洗滌法，洗水橫穿兩層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長(zhǎng)度約為過(guò)濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的兩倍。而供洗水流通的面積僅為過(guò)濾面積的一半(L

+

Le

)w

=

2(L

+

Le

)Ew2021/7/242A

=

1

A當(dāng)操作壓強(qiáng)差和洗水與濾液粘度相同時(shí)2ew(

dV

)=1

ADP1-sdq

2mr'(L

+

L

)1

dV4

dq=

(KA28(V

+Ve

))

E

=當(dāng)洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過(guò)濾壓強(qiáng)差有明顯差異時(shí)，所需的過(guò)濾時(shí)間可進(jìn)行校正。)(

)2021/7/24wwwwDP

m

DPm=

q

(q

'七、過(guò)濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間的濾液體積或?yàn)V渣體積，m3/s1、間歇過(guò)濾機(jī)的計(jì)算一個(gè)操作周期時(shí)間為

T

=q

+qW

+qD生產(chǎn)能力為V2021/7/24q

+qW

+qDQ

=在間歇過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)中，總是力求獲得最大的生產(chǎn)能力，因此，對(duì)于間歇過(guò)濾過(guò)程來(lái)說(shuō)，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過(guò)濾時(shí)間，可以得到最大的生產(chǎn)能力。由

V

2

+

2VVe

=

KA2qKA2

KA21V

2

+

2Ve

V恒壓過(guò)濾時(shí)，每次過(guò)濾所需時(shí)間q

=對(duì)于葉濾機(jī),令a為洗滌液量與濾液量的比值，那么洗滌液量為aV，洗滌時(shí)間為:aVewKA2=

2a

V

2

+

2aVe

V2(V

+V

)q

=KA2

KA2V2021/7/24\

q

=2+

V

+

V

+

V

+qKA2

KA2

KA2

D2KA2

V2Ve

2a2

2aVe1以θ對(duì)V求導(dǎo)，令dVdq

=

0，得1

2a2KA2

+

KA2V

=qD12021/7/242222a2qD

=

KA2

V

+

KA

V——生產(chǎn)能力最大的條件如果過(guò)濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)，可得qD

=

(1+

2a)q。如不進(jìn)行洗滌，則時(shí)，生產(chǎn)能力最大。即

qD

=q

+qwqD

=q

時(shí)，生產(chǎn)能力最大。對(duì)于板框壓濾機(jī)，也可用此法求最大生產(chǎn)能力，但是，由于洗滌速率與最終過(guò)濾速率不同,22021/7/242

21

2a2qD

=

KA2

V

+

KA

V2a應(yīng)改為8a。例：用一臺(tái)BMS/635-25板框壓濾機(jī)過(guò)濾一種含固體顆粒為2

5

kg/m3

的懸浮液，在過(guò)濾機(jī)入口處濾漿的表壓為3.39×105Pa,已測(cè)得在此壓力下K=1.86×10-4，qe=0.0282，所用濾布與實(shí)驗(yàn)時(shí)的相同，料漿溫度為25℃，每次過(guò)濾到濾餅充滿濾框?yàn)橹梗缓笥们逅礈鞛V餅，洗水溫度及表壓與濾漿相同，體積為濾液體積的8%，每次卸渣，清理，裝合等輔助操作時(shí)間為15

min。已知固相顆粒密度為2930kg/m3，又測(cè)得濕濾餅的密度為1930kg/m3。求此板框壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，并討論此板框壓濾機(jī)是否在最佳操作狀態(tài)下操作。解：總過(guò)濾面積A

=

0.6252

·

2

·

26

=

20.8m2濾框總?cè)莘eV

=0.625

·

0.025

·

26

=0.262m3已知1m3濾餅的質(zhì)量為1930kg，其中含水x

kg,水的密度按1000kg/m3考慮。=

12021/7/24+1930

-

x

x2930

1000x=518kg1m3濾餅中固相顆粒質(zhì)量為1930-518=1412

kg設(shè)每1m3濾液中含水ykg1000

2930+

=1y

25y=991.5

kg生成1m3濾餅所需的濾漿質(zhì)量為1412

·

991.5

+

25

=

57412kg25生成1m3濾餅的濾液的質(zhì)量為：（57412-1930）=55482kg濾液體積為:32021/7/24100055482=

55.48m濾框全部充滿時(shí)的濾液體積為V

=

55.48·0.262

=14.54m3過(guò)濾終了時(shí)單位面積濾量為

q

=

V

=

14.54

=

0.699m3

/

m2A

20.8代入q2

+

2qeq

=

Kqq2

+

2

·

0.0282

·

q

=1.86

·104qq

=

2835s過(guò)濾終了時(shí)濾液的速率=2(q

+

qe

)

q

=0.669Kdqdq

q

=0.66912021/7/2424=

1.28

·10

m

/

s0.669

+

0.0282·1.86

·104=洗滌液體積

VW

=

0.08V

=

0.08·14.54

=1.763m3(

)4

dq1

dVVWWq

=14·

20.8

·(dq

/

dq)

E=1.163

1.1632021/7/246.6

·10-4==

1746s生產(chǎn)能力Q=

14.54

·3600

2836

+1746

+

900=

10.1m3

/

h14.522= ·

(1

+

8

·

0.08)1.86

·104

·

20.822

22021/7/241

8a2qD

=

KA2

V

+

KA2

V根據(jù)獲得最大生產(chǎn)能力的要求，輔助操作時(shí)間應(yīng)為=

4308s這就是說(shuō)實(shí)際所用過(guò)濾時(shí)間太長(zhǎng)，對(duì)這種懸浮液，為提高生產(chǎn)能力。過(guò)濾時(shí)間應(yīng)短些。2、連續(xù)過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力浸沒(méi)度:轉(zhuǎn)筒表面浸入濾漿中的分?jǐn)?shù)，以φ表示。φ＝浸沒(méi)角度/360°若轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速為n

r/min,轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間：T

=602021/7/24n整個(gè)轉(zhuǎn)筒表面上任何一小塊過(guò)濾面積所經(jīng)歷的過(guò)濾時(shí)間為：q

=

jT

=

60j

/

n從生產(chǎn)能力的角度來(lái)看,一臺(tái)總過(guò)濾面積為A，浸沒(méi)角度為φ，轉(zhuǎn)速為nr/min的連續(xù)式轉(zhuǎn)筒真空過(guò)濾機(jī)，與一臺(tái)同樣條件下操作的過(guò)濾面積為A，操作周期為T=60/n，每次