《沉降与过滤》PPT课件.ppt

第三章 沉降与过滤（settling and filtration）,一、重力沉降（略） 二、离心沉降 1、旋风分离器 （cyclone separator） 利用离心力作用净制 气体，可用于高温含尘 气体的分离。,入口,入口,出口,灰斗,旋风分离,三、过滤（filtration）,一、悬浮液的过滤 1、过滤方式 深层过滤 悬浮液中颗粒很小，而且含量很少（颗粒体积1% ,悬浮液中颗粒沉积在过滤介质 的表面形成滤饼，而滤饼成为有效的过滤介质。 生产中大多采用滤饼过滤。,过滤示意图,滤饼过滤 cake filtration,悬浮液通过介质而颗粒沉积在过滤介质的表面形成滤饼。 当颗粒尺寸比过滤介质孔径小时，部分颗粒进入过滤介质孔道里，迅速发生“架桥现象”。,悬浮液,滤饼,过滤介质,滤液,架桥现象,悬浮液,滤液,过滤介质,2、过滤介质,织物介质 棉、麻、丝、毛等。 粒状介质 砂、木炭等。 多孔性介质 陶瓷、塑料、金属等粉末梢结成性制得。 过滤介质选择： 考虑悬浮液的酸碱性，操作压力与温度，截 止的机械强度等。,3、助滤剂（filter aid）,常用的助滤剂： 硅藻土，经干燥或煅烧、粉碎、筛分得到，主要成分为含 80%95% SiO2的硅酸； 珍珠岩，其粉末在1000下迅速加热膨胀后，经粉碎筛分得到，主要成分为含70% SiO2的硅酸铝； 石棉与少量硅藻土混合而成； 炭粉、纸浆粉等。,二、过 滤速率基本方程,过滤速率单位时间内滤过的滤液体积，m3/s。 过滤速度单位过滤面积的过滤速率， m/s。 过滤操作的特点：滤饼厚度随过滤时间逐渐增大 过滤阻力也随之增大。 如果压差不变，过滤速 率必逐渐减小。若想保 持一定过滤速率，应逐 渐增大压差，克服逐渐 增大的阻力。 过滤速率=过滤推动力/过滤阻力,滤饼厚 L,P1,P2,悬浮液,过滤介质,滤液,c,m,过滤推动力就是压力差= c + m ，,过滤阻力包括滤饼阻力和过滤介质阻力。 过滤阻力与滤液性质及滤饼层性质有关。 分析：滤饼层孔道细微，滤液流速很小， 其流动类型属于层流。 由哈根- 泊素叶方程（Hagen-Poiseuille）,分析过滤时间与滤液量的关系,设： 过滤面积为A, 过滤时间为d, 滤液体积为dV, 过滤速率为dV/ d。 滤饼厚为L, 单位体积滤液可得干滤饼质量w ， 滤饼层中的毛细孔道的平均长度 l 。 L w V/A l w V/A u dV/A d 代入hagen-poiseuille方程,r为比例系数,上式中的Pc为滤液通过滤饼的推动力,滤饼阻力 Rc=rwV/A 考虑过滤介质阻力， Rm= rwVe/A 总推动力为总压力降： Pc +Pm =P 综合上述情况，过滤速率方程式为：,三、恒压过滤,1、滤液体积V与过滤时间的关系 曲线O-B表示实际过 滤操作的V与的关 系。 而曲线 O-O表示过 滤介质阻力对应的虚 拟滤液体积Ve与虚拟 过滤时间e的关系,B,O,V,V+Ve, +e,e,Ve,O,+e,V,V+Ve,恒压过滤时，p为常数。对于一定的悬浮液和过滤介质、r、w、V也均为常数,积分,令 q = V/A , qe =Ve/A 代入上式,q2+2qqe= K 恒压过滤方程式 表示恒压条件下V与的关系，式中的 qe与 K 称 为过滤常数 ( filtration constant )，由实验确定。,2、过滤常数的测定,工业设计时要用悬浮液在小型实验设备中测 定过滤常数。将恒压过滤方程式改写成 在恒压过滤时/q 与 q 之间具有线形关系。 直线的斜率为1/ ，直线的截距为2 qe/ . 注意：工业生产条件与实验条件应相同，才 可采用实验测定的数据。,四、过滤设备 1、板框压滤机,2、转鼓真空过滤机,思