第三章非均相体分离

1、第三章第三章 机械分离机械分离沉降过程沉降过程过滤过滤离心机离心机混合物 均相混合物 非均相混合物 物系内部各处物料性质均匀性质均匀而且不存在相界面的混合物。 例如：互溶溶液、混合气体 物系内部有隔开两相的界面存在且界面两侧的物料性质截然不同物料性质截然不同的混合物。例如固体颗粒和气体构成的含尘气体固体颗粒和液体构成的悬浮液 不互溶液体构成的乳浊液 液体颗粒和气体构成的含雾气体非均相物系 分散相 分散物质 处于分散状态的物质 如：分散于流体中的固体颗粒、液滴或气泡 连续相分散相介质 包围着分散相物质且处于连续状态的流体 如：气态非均相物系中的气体 液态非均相物系中的连续液体 分离机械分离 沉降

2、 过滤 不同的物理性质 连续相与分散相发生相对运动的方式 分散相和连续相 第一节第一节 沉降过程沉降过程一、重力沉降一、重力沉降 沉降：在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异 ，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。 作用力 重力 惯性离心力 重力 沉降离心沉降 1、重力沉降速度、重力沉降速度 1）球形颗粒的自由沉降）球形颗粒的自由沉降 浮力浮力 Fb 曳力曳力 FD 质量力质量力 Fc 颗粒在流体中沉降时受力 63gds63gdAutD22 0 DbcFFF合合外外力力重力 gdFsc36浮力 gdFb36 而阻力随着颗粒与流体间的相对运动速度而变，可仿照流体流动阻力的计算式写为 ：2

3、2uAFD24dA对球形颗粒 2422udFDadudgdgdss3223362466（a）颗粒开始沉降的瞬间，速度u=0，因此阻力Fd=0，amax 颗粒开始沉降后，u Fd ；u ut 时，a=0 。等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut 称为沉降速度。当a=0 时，u=ut，代入（a）式024662233tsudgdgd 3)(4stdgu沉降速度表达式2）阻力系数）阻力系数 通过因次分析法得知，值是颗粒与流体相对运动时的雷诺数 Ret 的函数。 对于球形颗粒的曲线，按Ret 值大致分为三个区： a) 滞流区或托斯克斯滞流区或托斯克斯(stokes)定律区（定律区（10 4Ret1） t

4、Re24182gdust斯托克斯公式6 . 0Re5 .18t6 . 0Re269. 0tgdust艾伦公式 c) 滞流区或牛顿定律区（滞流区或牛顿定律区（Nuton）（）（103Ret 2105） 44. 0gdust74. 1牛顿公式 b) 过渡区或艾伦定律区（过渡区或艾伦定律区（Allen）（）（1Ret103） 3）影响沉降速度的因素）影响沉降速度的因素 a）颗粒的体积浓度颗粒的体积浓度 在各种沉降速度关系式中，当颗粒的体积浓度小于0.2%时，理论计算值的偏差在1%以内，但当颗粒浓度较高时，由于颗粒间相互作用明显，便发生干扰沉降，自由沉降的公式不再适用。b）器壁效应器壁效应 当器壁尺寸

5、远远大于颗粒尺寸时，（例如在100倍以上）容器效应可忽略，否则需加以考虑。Dduutt1 . 21 c）颗粒形状的影响颗粒形状的影响球形度psSS颗粒形状与球形的差异愈大，球形度s值愈低。对于非球形颗粒： 雷诺准数 Ret中的直径要用当量直径de代替：peVd3636PeVd对于球形颗粒，s=1 颗粒的球形度愈小，对应于同一Ret值的阻力系数愈大； s值对的影响在滞流区并不显著，随着Ret的增大，这 种影响变大。4）沉降速度的计算）沉降速度的计算 a）试差法试差法 方法假设沉降属于层流区 182gdustut dutReRet Ret1 ut为所求Ret1 艾伦公式求ut判断公式适用为止 b)

6、 摩擦数群法摩擦数群法 34stgdu由得234tsudg22222Retudt 23234Regdst32gdks令3234Rekt 因是Ret的函数，Ret2必然也是Ret的函数，Ret曲线便可转化成 Ret2Ret曲线。 计算计算ut：先由已知数据算出Ret2的值，再由Ret2Ret曲线查得Ret值，最后由Ret反算ut 。duttRe计算颗粒的直径计算颗粒的直径d ：1) 令与Ret-1相乘， 2213)(4Retstug 将Ret-1Ret关系绘成曲线 ，由Ret-1值查得Ret的值；ttudRe判别流型判别流型 182gdust2318Regdst再根据沉降速度ut值计算d。 当当

7、Ret=1 时，时，K=2.62，为斯托克斯区的上限为斯托克斯区的上限 牛顿定律区的下限牛顿定律区的下限K值为值为69.1 。 2、重力沉降设备、重力沉降设备气气体体 气气体体进进口口 出出口口 集集灰灰斗斗 降降尘尘室室 L B 气气体体 u H ut 颗颗粒粒在在降降尘尘室室中中的的运运动动 1）降尘室降尘室降尘室的生产能力降尘室的生产能力 降尘室的生产能力是指降尘室的生产能力是指降降尘室所处理的含尘气体的体积尘室所处理的含尘气体的体积流量流量，用用Vs表示，表示，m3/s。 降尘室内的降尘室内的颗粒颗粒运动运动 以速度u随气体流动 以速度ut作沉降运动 颗粒在降尘室的停留时间 ul 颗粒

8、沉降到室底所需的时间 ttuHt 为了满足除尘要求 tuHul降尘室使颗粒沉降的条件HbVusssVlHbHbVltsuHVlHbtsbluV 降尘室的生产能力 降尘室的生产能力只与降尘室的沉降面积bl和颗粒的沉降速度ut有关，而与降尘室的高度无关。 降尘室的计算降尘室的计算 降尘室的计算 设计型操作型已知气体处理量和除尘要求， 求降尘室的大小求降尘室的大小 用已知尺寸的降尘室处理一定量含尘气体时，计算: 可以完全除掉的最小颗粒的尺寸可以完全除掉的最小颗粒的尺寸 要求完全除去直径要求完全除去直径d dp p的尘粒时所的尘粒时所 能处理的气体流量能处理的气体流量降尘室的特点降尘室的特点 结构简单

9、，但设备庞大、结构简单，但设备庞大、效率低，只适用于分离粗效率低，只适用于分离粗颗粒颗粒-直径直径75 75 m mm m以上的以上的颗粒，或作为预分离设备。颗粒，或作为预分离设备。2）沉降槽）沉降槽 加料加料清液溢流清液溢流水平水平清液清液挡板挡板 耙耙 稠浆稠浆 连续式沉降槽二、离心沉降二、离心沉降离心沉降：离心沉降：依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程 适于分离两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。 惯性离心力场与重力场的区别 重力场离心力场力场强度重力加速度gut2/R 方向指向地心 沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg RumFtC2作用力 一、离心沉降速度一、离心沉降速度1、离

10、心沉降速度、离心沉降速度ur A B ur r1 O C r2 r u u 颗粒在旋转流场中的运动惯性离心力=Rudts236向心力=Rudt236阻力= 2422rud三力达到平衡，则：Rudts236Rudt23602422rud 平衡时颗粒在径向上相对于流体的运动速度ur便是此位置上的离心沉降速度。Rudutsr342v 离心加速度离心加速度ac= 2r=ut2/r不是常量不是常量v 沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉降时，加速度很沉降过程没有匀速段，但在小颗粒沉降时，加速度很小，可近似作为匀速沉降处理小，可近似作为匀速沉降处理2、离心沉降速度与重力沉降速度的比较、离心沉降速度与重力沉降速

11、度的比较 表达式：重力沉降速度公式中的重力加速度改为离心加速度数值：重力沉降速度基本上为定值 离心沉降速度为绝对速度在径向上的分量，随颗粒在 离心力场中的位置而变。 对照重力场34gdustRudutsr342离心沉降速度阻力系数 ：层流时eR24RudRdadutsscs同一颗粒在同一种介质中的离心沉降速度与重力沉降速度的比值为 ：Kc：粒子所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比。 离心分离因数：离心分离因数：cTtrKgRuuu2二、旋风分离器的操作原理二、旋风分离器的操作原理 B 净净化化气气体体 含含尘尘 气气体体 A D 尘尘粒粒 标准型旋风分离器旋风

12、分离器.swfv构造构造v操作原理操作原理三、旋风分离器的性能旋风分离器的性能1、气体处理量、气体处理量 旋风分离器的处理量由入口的气速决定，入口气体流量是旋风分离器最主要的操作参数。一般入口气速ui在1525m/s。hBuVi2、临界粒径：、临界粒径： 理论上在旋风分离器中能完全分离下来的最小颗粒直径。1） 临界粒径的计算式临界粒径的计算式 a) 进入旋风分离器的气流严格按照螺旋形路线作等速运动，且切线速度恒定，等于进口气速ut=ui； b) 颗粒沉降过程中所穿过的气流厚度为进气口宽度B c) 颗粒在滞流情况下做自由沉降，径向速度可用表示为RuduTsr2218S，故可略去，而旋转半径R可取

13、平均值Rm，并用进口速度ui代替ut。气流中颗粒的离心沉降速度为： misrRudu1822颗粒到达器壁所需要的时间： 2218ismrtudBRuB停留时间为： imuNR2 对某尺寸的颗粒所需的沉降时间对某尺寸的颗粒所需的沉降时间t恰好等于停留时间恰好等于停留时间，用用dc表示这表示这种颗粒的直径。种颗粒的直径。imiscmuNRudBR21822iscuNBd9临界粒径的表达式临界粒径的表达式 2）临界粒径的影响因素）临界粒径的影响因素 a) 由 iscuNBd9，知 Bdc即临界粒径随分离器尺寸的增大而增大。即临界粒径随分离器尺寸的增大而增大。分离效率随分离器尺寸的增大而减小分离效率随

14、分离器尺寸的增大而减小。 b)入口气速ui愈大，dc愈小，效率愈高。 3、分离效率、分离效率 分离效率 总效率o 进入旋风分离器的全部粉尘中被分离下来的粉尘的质量分率 %1001210CCC粒级效率pi 进入旋风分离器的粒径为di的颗粒被分离下来的质量分率 %100121iiipiCCC 粒级效率pi与颗粒直径di 的对应关系可通过实测得到，称为粒级效率曲线。 如 图 ， 临 界 粒 径 约 为10m。理论上，凡直径大于10m的颗粒，其粒级效率都应为100%而小于10m的颗粒，粒级效率都应为零，图中折线obcd。 实测的粒级效率曲线，直径小于10m的颗粒，也有可观的分离效果，而直径大于dc的颗

15、粒，还有部分未被分离下来。 直径小于dc的颗粒中有些在旋风分离器进口处已很靠近壁面，在停留时间内能够达到壁面上。有些在器内聚结成了大的颗粒，因而具有较大的沉降速度。直径大于dc的颗粒由于气体涡流的影响，可能没达到器壁。 即使沉到器壁也会被重新扬起 有时也把旋风分离器的粒级效率标绘成d/d50的函数曲线，d50为粒级效率为50%的颗粒直径，称为分割粒径。 对于标准旋风分离器 4、压强降、压强降 气体通过旋风分离器时，由于进气管、排气管及主体器壁所引起的摩擦阻力，气体流动时的局部阻力以及气体旋转所产生的动能损失造成了气体的压强降， 22icup 对型式不同或尺寸比例不同的设备c的值也不同，要通过实

16、验测定，对于标准旋风分离器c=8.0。 旋风分离器的压降一般在5002000Pa内。 评价旋风分离器性能的两个主要指标：评价旋风分离器性能的两个主要指标：分离性能：压降：用临界粒径和分离效率来表示 %100%100的颗粒，粒级效率均；的颗粒，粒级效率均为被分离出来的百分率。粒级效率：每一种颗粒cpcpdddd总效率：被分离出来的颗粒占全部颗粒的质量分率小好，一般在 5002000Pa 左右 1、旋风分离器的型式、旋风分离器的型式 旋风分离器的形式多种多样，主要是在对标准型式的旋风分离器的改旋风分离器的形式多种多样，主要是在对标准型式的旋风分离器的改进设计出来的。进设计出来的。进气口：进气口：

17、为了保证高速气流进入旋风分离起时形成较规则的旋转流，减少局为了保证高速气流进入旋风分离起时形成较规则的旋转流，减少局部涡流与死角，设计了部涡流与死角，设计了倾斜螺旋进口，螺壳形进口、轴向进口倾斜螺旋进口，螺壳形进口、轴向进口等。等。 主体结构与各部分尺寸比例的优化：主体结构与各部分尺寸比例的优化： 根据流场与颗粒流动规律设计旋风分离器的结构，一般根据流场与颗粒流动规律设计旋风分离器的结构，一般细长的旋细长的旋风分离器效率高，风分离器效率高，但超过一定限度，分离效率的提高不明显，而压降但超过一定限度，分离效率的提高不明显，而压降却增加。却增加。四四、旋风分离器的型式与选用旋风分离器的型式与选用

18、改进下灰口改进下灰口 ： 防止已分离下来的粉尘重新扬起防止已分离下来的粉尘重新扬起 。目前，我国已定型了旋风分离。目前，我国已定型了旋风分离器，制定了标准流型系列，如器，制定了标准流型系列，如CLT,CLT/A,CLP/A,CLP/B以及以及扩散式旋扩散式旋风分离器风分离器。 2、旋风分离器的设计计算、旋风分离器的设计计算 例如，已知气体流量VS(m3/s)、原始含尘量C1(g/m3)、粉尘的粒度分布，除尘要求及气体通过旋风分离器允许的压强降，要求选择旋风分离器的形式，确定旋风分离器的直径和个数。步骤： a) 根据具体情况选择合适的型式，选型时应在高效率与地阻力者之间作权衡，一般长、径比大且出

19、入口截面小的设备效率高且阻力大，反之，阻力小效率低。 b) 根据允许的压降确定气体在入口的流速ui c) 根据分离效率或除尘要求，求出临界粒径dC d) 根据ui和dc计算旋风分离器的直径D e) 根据ui与D计算旋风分离器的处理量，再根据气体流量确定旋风分离器的数目。 f) 校核分离效率与压力降 D特点：特点： 与旋风分离器相比，与旋风分离器相比， 直径小、锥形部分长。直径小、锥形部分长。旋液分离器：旋液分离器： 第二节 过滤过滤操作的基本概念过滤基本方程式恒压过滤恒速过滤过滤常数的测定过滤设备滤饼的洗涤过滤机的生产能力一、过滤操作的基本概念一、过滤操作的基本概念 1、过滤方式、过滤方式过滤

20、 深层过滤 滤饼过滤 固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质床层介质床层内部内部，悬浮液中的颗粒直径小于床层直径，当颗，悬浮液中的颗粒直径小于床层直径，当颗粒随流体在床层的曲折孔边穿过时，便粘附在过粒随流体在床层的曲折孔边穿过时，便粘附在过滤介质上。滤介质上。 适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（固相适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（固相体积分率在体积分率在0.1%以下）的场合以下）的场合 固体颗粒成饼层状沉积于固体颗粒成饼层状沉积于过滤介质表面过滤介质表面，形成滤饼，形成滤饼 适用于处理固相含量稍高（固相体积分率在适用于处理固相含量稍高（固相体积分率在1%以上

21、）的悬浮液。以上）的悬浮液。 过滤：过滤：利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（过滤介质），使悬浮液中固液得到分离的单元操作。滤浆：滤浆：过滤操作中所处理的悬浮液。 滤液：滤液：通过多孔介质的液体 。滤渣（滤饼）：滤渣（滤饼）：被截留住的固体物质 2、过滤的概念、过滤的概念 实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。 滤滤饼饼过过滤滤深深层层过过滤滤两两种种过过滤滤方方式式深层过滤深层过滤滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤推动力：重力、压力、离心力推动力：重力、压力、离心力 架桥现象架桥现象 3、过滤介质、过滤介质 过滤介质是滤饼的支承物过滤介质是滤饼的支承物

22、，应具有下列条件：，应具有下列条件： a) 多孔性多孔性，孔道适当的小，对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒。，孔道适当的小，对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒。 b) 物理化学性质稳定，物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。耐热，耐化学腐蚀。 c)足够的机械强度足够的机械强度，使用寿命长，使用寿命长 d) 价格便宜价格便宜工业常用的过滤介质主要有工业常用的过滤介质主要有 ： a) 织物介质：织物介质：又称又称滤布滤布，棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝和各种合成纤，棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝和各种合成纤维制成的织物及金属网。截留的粒径的范围从维制成的织物及金属网。截留的粒径的范围从几十几十m到到

23、1m。 优点：优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜，是工织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜，是工业上应用最广泛的过滤介质。业上应用最广泛的过滤介质。b)多孔固体介质多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属塑料细粉粘成的多如素烧陶瓷，烧结金属塑料细粉粘成的多 孔塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细孔塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细 阻力大，阻力大，能截留能截留13m的颗粒的颗粒。c) 堆积介质：堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。d

24、) 多孔膜多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十由高分子材料制成，膜很薄（几十m到到200m），）， 孔很小，可以分离小到孔很小，可以分离小到0.05m的颗粒，应用多孔膜的颗粒，应用多孔膜 的过滤有超滤和微滤。的过滤有超滤和微滤。4、助滤剂、助滤剂 滤饼滤饼不可压缩滤饼: 颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所受的压力差而变形受的压力差而变形 可压缩滤饼: 颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。助滤剂助滤剂：可减少可压缩滤饼的流动阻力加入方

25、法加入方法预涂： 将助滤剂混在滤浆中一起过滤 用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行过滤，在过滤介质上形成一层由助滤剂组成的过滤，在过滤介质上形成一层由助滤剂组成的滤饼。滤饼。 二、过滤的基本方程二、过滤的基本方程1、滤液通过饼层的流动、滤液通过饼层的流动 空隙率空隙率: 单位体积床层中的空隙体积，用表示。 =空隙体积 / 床层体积 m3/m3颗粒比表面积：颗粒比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积，用a表示。 a=颗粒表面 / 颗粒体积 de=4水力半径=4管道截面积 / 润湿周边(1)细管长度细管长度le与床层高度与床层高度L成正比成正比(2)细管的

26、内表面积等于全部颗粒的表面积，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。流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。简化模型简化模型：假定：假定：CLle 空床速度（表观速度）空床速度（表观速度）真真实实速速度度1p u u L le de u 流体在固定床内流动的简化模型 de流通截面积流道长度润湿周边长度流道长度de流道容积流道表面积 取面积为1m2厚度为1m 的滤饼考虑：床层体积111m3 流道容积1m3 流道表面积颗粒体积颗粒比表面（1）a m2所以床层的当量直径为 ：滤液通过饼层的流动常属于滞流流型 ，lpdu322 )1 (ade(1

27、)颗粒床层的当量直径可写为：滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为： 12Lpdue（2） 在与过滤介质层相垂直的方向上床层空隙中的滤液流速u1与按整个床层截面积计算的滤液平均流速u之间的关系为 ： /uu （3） 将（1）、（3）代入（2）并写成等式 )()1 (11223LpaKu 比例常数K与滤饼的空隙率、粒子形状、排列及粒度范围等因素有关。对于颗粒床层的滞流流动，K值可取为5。 )()1 (5223LPauc过滤速度表达式过滤速度表达式过滤速率过滤速度单位时间通过单位过滤面单位时间通过单位过滤面积的滤液体积积的滤液体积 定义)()1 (5223LPAaddVc表达式2、过滤速率、过滤速率

28、 单位时间获得的滤液体积称为单位时间获得的滤液体积称为过滤速率过滤速率 )()1 (5223LPaAddVuc3、滤饼的阻力、滤饼的阻力 )()1 (51223LPau令32215ar Lrpu 1 ddqAddV 过滤阻力过滤阻力过滤推动力过滤推动力 -单位时间内通单位时间内通 过单位过滤面过单位过滤面 积的滤液体积积的滤液体积过过滤滤速速度度即过滤速度即过滤速度 滤饼的比阻滤饼的比阻，1/m2 令 rLR 滤饼阻力rLPAddV1 由R r L 可知，比阻 r 是单位厚度滤饼的阻力， 数值上等于粘度为 1Pa.s 的滤液以 1 m/s 的平均流速通过厚度为 1m 的滤饼层时，所产生的压强降

29、 。 反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响 床层空隙率愈小及颗粒比表面积愈大，则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。 滤液穿过过滤介质层的速度关系式滤液穿过过滤介质层的速度关系式 ：22RPAddV 式中：式中：P=P1+P2，代表滤饼与滤布两侧的总压代表滤饼与滤布两侧的总压强降，称为过滤强降，称为过滤压强差压强差。也称为过滤设备的。也称为过滤设备的表压强表压强 。 )()(2221RRpRRppAddV p1u 表观速度表观速度即过滤速度即过滤速度 p24、过滤介质的阻力、过滤介质的阻力 过滤介质的阻力与其厚度及本身的致密程度有关，通常把过滤介过滤介质的阻力与其厚度及本身的致

30、密程度有关，通常把过滤介质的阻力视为常数。质的阻力视为常数。 可用滤液通过串联的滤饼与滤布的可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，总压强降来表示过滤推动力，用用两层两层的阻力之和来表示总阻力的阻力之和来表示总阻力。设想以一层厚度为Le的滤饼来代替滤布， 2RrLe）（7 )()(eeLLrPrLrLPAddV式中：Le过滤介质的当量滤饼厚度，或称为虚拟滤饼厚度，m 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同。 pu 表观速度表观速度5、过滤基本方程式、过滤基本方程式 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

31、为c（m3滤饼/m3滤液），则 AcVL AcVLee 代入过滤速度表达式中：过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，Ve为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Ve值不同。)(AVVrvPAddVe)(2eVVrvPAddV过滤速率的一般关系式 压缩指数压缩指数s=s=0.20.2 0.80.8（可压缩滤饼）（可压缩滤饼）s=0s=0（不可压缩滤饼）（不可压缩滤饼）比阻sprr 0令令 AddV esVVcrAp 01故故-过滤基本方程三、恒压过滤三、恒压过滤 恒压过滤：恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。 恒压过滤时，滤饼不断变厚

32、致使阻力逐渐增加。但推动力恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力P 恒定，恒定，过滤速率逐渐变小过滤速率逐渐变小。 rk1令表征过滤物料特性的常数（m4/N.s）)(12esVVrPAddV过滤速率esVVPkAddV12过滤阻力过滤阻力过滤推动力过滤推动力 AddVu对于一定的悬浮液，对于一定的悬浮液，,r及及均可视为常数。均可视为常数。 假定获得体积为Ve滤液所需的虚拟过滤时间为e,则积分的边界条件为： 过滤时间 滤液体积 0 e 0Ve e+e VeV+Ve)()()(0120eeeseVedPkAVVdVV)()()(12eeeeesVVVeedPkAVVdVV积分得 ：d

33、PkAVVse12)(积分两式，并令 K=2kP1-s 22KAVe222KAVVVe两式相加，得：)()(22eeKAVV恒压过滤方程式恒压过滤方程式 表明：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程 当介质阻力可以忽略时，Ve=0，e=0，则22KAVAVqAVqee及令eeKq2Kqqqe 22K 过滤常数 由物料特性及过滤压强差所决定 ，m2/s e和 qe 介质常数 反映过滤介质阻力大小 ，s及m3/m2，由过滤介质的性质（孔的结构、r0、厚度）决定。当介质阻力可以忽略时，Kq 2 crpKs012 pu 表观速度表观速度四、恒速过滤四、恒速过滤常数常数 AV过滤阻力过滤阻力过

34、滤推动力过滤推动力 AddVu eVVKA 2特点：特点： K不为常数，而u为常数。 222AKVVVe 整理得： 若过滤介质阻力可忽略不计，则 或 22Kqqqe 222AKV 或 22Kq 五、过滤常数的测定五、过滤常数的测定1、恒压下、恒压下K、qe、e的测定的测定 实验原理：实验原理：Kddqqqe)(2eqKqKq22 对于一定恒压下过滤的悬浮液，测出延续的时间及滤液的累计量q（按单位面积计）的数据，然后算出一系列的与q的对应值。由恒压过滤方程 )()2eeKqq（微分 然后在直角坐标纸上从/q为纵坐标，以q为横坐标进行标绘，可得到一斜率为2/K，截距为2qe/K的直线。eeKq2求

35、得e000111q22q1212qq1212qqqqq01q11q然后在直角坐标纸上以/q为纵坐标，以q为横坐标进行标绘，可得到一斜率为2/K，截距为2qe/K的直线。eeKq2求得：e由： . 1500 1000500 00 0025 0.05 0.075q斜 率1/K截距2qe/Kq2、压缩性指数、压缩性指数s的测定的测定 由 spkk12两端取对数，得 )2lg()lg()1 (lgkpskvrk1常数lgk与lg(p)的关系在对数坐标纸上标绘时应是直线,直线的斜率为1-s，截距为lg(2k)。由此可得到滤饼的压缩性指数s及物料特性常数k。 六、过滤设备1、板框压滤机、板框压滤机 1）结

36、构：）结构： 滤框、滤板滤框、滤板 非非洗洗板板洗洗板板10 60块不等，块不等，过滤面积约为过滤面积约为2 80m2 洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板2）板框压滤机的操作）板框压滤机的操作 板框压滤机为板框压滤机为间歇操作间歇操作，每个，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸操作循环由装合、过滤、洗涤、卸饼、清理饼、清理5个阶段组成。个阶段组成。 悬浮液悬浮液在指定压强下经滤浆通在指定压强下经滤浆通路由滤框角上的孔道并行进入各个路由滤框角上的孔道并行进入各个滤框。滤框。 滤液滤液分别穿过滤框两侧的滤布分别穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至滤液出口排，沿滤板板面的沟道至滤液

37、出口排出出 颗粒颗粒被滤布截留而沉积在滤布被滤布截留而沉积在滤布上，待滤饼充满全框后，停止过滤上，待滤饼充满全框后，停止过滤。 洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口横穿洗涤法：横穿洗涤法： 洗涤时洗涤时，先将洗涤板上的滤液出，先将洗涤板上的滤液出口关闭口关闭 ，洗涤水经洗水通路从洗涤半，洗涤水经洗水通路从洗涤半角上的孔道并行进入各个洗涤板的两角上的孔道并行进入各个洗涤板的两侧。侧。特点：特点：洗涤水穿过的途径正好是过滤洗涤水穿过的途径正好是过滤终了时滤液穿过途径的终了时滤液穿过途径的二倍二倍。优点：优点：结构简单，制造容易，设备紧结构