過濾分離原理及設(shè)備

1、1,第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化,3.2 過濾分離原理及設(shè)備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng) 3.2.2 過濾操作的原理,3.2.3 過濾基本方程式,2,一、濾液通過餅層的流動(dòng),（1）非定態(tài)過程 （2）滯流流動(dòng)可用康采尼公式描述,(3-59),3,二、過濾速率與過濾速度,過濾速度,過濾速率,單位時(shí)間通過單位過濾面積的濾液體積，單位m/s。,單位時(shí)間獲得的濾液體積，單位為m3/s。,(3-59a),(3-59b),4,三、濾餅的阻力,濾餅的比阻,反映了顆粒形狀、尺寸及床層的空隙率對濾液流動(dòng)的影響，為單位厚度床層的阻力，單位1/m2。,(3-60),5,濾餅的阻力,單位 1/m。,

2、因此,(3-62),(3-61),三、濾餅的阻力,6,四、過濾介質(zhì)的阻力,(3-62),仿照式3-61可以寫出濾液穿過過濾介質(zhì)層的速度關(guān)系式：,過濾介質(zhì)阻力, 1/m。,7,五、過濾基本方程式,假設(shè)過濾介質(zhì)對濾液流動(dòng)的阻力相當(dāng)于厚度為Le的濾餅層的阻力，即,把過濾介質(zhì)與濾餅聯(lián)合起來考慮,當(dāng)量濾餅厚度虛擬濾餅厚度,8,一定操作條件下，以一定介質(zhì)過濾一定懸浮液時(shí)，Le為定值；但同一介質(zhì)在過濾不同懸浮液的操作中，Le值不同。,五、過濾基本方程式,9,則上式變?yōu)?任一瞬間的濾餅厚度與當(dāng)時(shí)已經(jīng)獲得的濾液體積之間的關(guān)系為：,濾餅體積與相應(yīng)的濾液體積之比，m3/m3,五、過濾基本方程式,10,同理有,過濾介

3、質(zhì)的當(dāng)量濾液體積， 虛擬濾液體積,所以,（3-69）,五、過濾基本方程式,11,令,則有,（3-69a）,五、過濾基本方程式,單位過濾面積所得濾液體積,單位過濾面積所得當(dāng)量濾液體積,12,對可壓縮濾餅，比阻在過濾過程中不再是常數(shù)，它是兩側(cè)壓力差的函數(shù)。,（3-70）,濾餅的壓縮性指數(shù)，量綱為一。,一般情況下，s=01。對于不可壓縮濾餅，s=0。 幾種典型物料的壓縮性指數(shù)值，列于表32中。,五、過濾基本方程式,13,或,最后可得,過濾基本方程式,（3-71）,（3-71a）,五、過濾基本方程式,14,對于一定的懸浮液，k可視為常數(shù)。,令：,過濾基本方程式,（3-73）,（3-73a）,（3-72

4、）,五、過濾基本方程式,15,第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化,3.2 過濾分離原理及設(shè)備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng) 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式,3.2.4 恒壓過濾,16,恒壓過濾,在恒定壓力差下進(jìn)行的過濾操作稱為恒壓過濾。恒壓過濾時(shí)，濾餅不斷變厚使得阻力逐漸增加，但推動(dòng)力恒定，因而過濾速率逐漸變小。,K是由物料特性及過濾壓力差所決定的，恒壓過濾時(shí)其為常數(shù)，稱為過濾常數(shù)，其單位為m2/s。,令：,17,恒壓過濾時(shí)過濾基本方程式變?yōu)椋?積分，得到,(3-76),(3-76a),恒壓過濾方程式,或,恒壓過濾,18,當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可以忽略時(shí)，,恒壓過濾

5、方程式,恒壓過濾,19,過濾常數(shù),介質(zhì)常數(shù),由實(shí)驗(yàn)測定,恒壓過濾,20,第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化,3.2 過濾分離原理及設(shè)備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng) 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾,3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,21,恒速過濾,恒速過濾是維持過濾速率恒定的過濾方式。在這種情況下，由于隨著過濾的進(jìn)行，濾餅不斷增厚，過濾阻力不斷增大，要維持過濾速率不變，必須不斷增大過濾的推動(dòng)力壓力差。,常數(shù),恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,22,代入過濾基本方程式，得到,令：,于是,對不可壓縮濾餅進(jìn)行恒速過濾時(shí)，其操作壓力差隨過濾

6、時(shí)間成直線增高。,恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,23,先恒速后恒壓,圖3-19 先恒速后恒壓過濾裝置,恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,24,恒壓階段的過濾方程,轉(zhuǎn)入恒壓操作后所經(jīng)歷的過濾時(shí)間。,轉(zhuǎn)入恒壓操作后所得的濾液體積。,恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,25,第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化,3.2 過濾分離原理及設(shè)備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng) 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾,3.2.6 過濾常數(shù)的測定,26,一、恒壓下 的測定,過濾常數(shù)通常是在相同條件下，用相同物料，在小型實(shí)驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行

7、恒壓過濾實(shí)驗(yàn)而獲得。,將恒壓過濾方程式,直線的斜率為 ，截距為 。,變換為,27,二、壓縮性指數(shù)s的測定,先求出若干過濾壓力差下的K值，然后對Kp數(shù)據(jù)加以處理,上式兩端取對數(shù)，得,K與p的關(guān)系在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪時(shí)應(yīng)是直線，直線的斜率為(1-s)，截距為lg(2k)。,28,第三章、非均相混合物分離及固體流態(tài)化,3.2 過濾分離原理及設(shè)備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動(dòng) 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 3.2.6 過濾常數(shù)的測定,3.2.7 過濾設(shè)備,29,一、板框壓濾機(jī),30,一、板框壓濾機(jī),31,一、板框壓濾機(jī),32,一、板框壓濾機(jī),動(dòng)畫17,33,二、加壓葉濾機(jī)