食品工程原理第三章第1-3节

1、32,6()6VdSdad体积表面积比表面积 单位体积颗粒具有的表面积3/6peVd36peVd 2espdSpesSd 6peaad6eapdapsSSSSps颗粒的形状系数或球形度颗粒的表面积，m2与该颗粒体积相等的圆球的表面积，m2 由于体积相同时球形颗粒的表面积最小，由于体积相同时球形颗粒的表面积最小，因此，任何非球形颗粒的形状系数皆小于因此，任何非球形颗粒的形状系数皆小于1。对于球形颗粒，对于球形颗粒， 。 颗粒形状与球形差别愈大，颗粒形状与球形差别愈大， 值愈低。值愈低。1ss对于非球形颗粒，必须有两个参数才能对于非球形颗粒，必须有两个参数才能确定其特征。通常选用体积当量直径和确定

2、其特征。通常选用体积当量直径和形状系数来表征颗粒的体积、表面积和形状系数来表征颗粒的体积、表面积和比表面积，即比表面积，即espsepepdadSdV/6/6232、颗粒群的特性、颗粒群的特性（1）粒度分布 不同粒径范围内所含粒子的不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，即粒径分布。个数或质量，即粒径分布。（2）颗粒的平均粒径 设有一批大小不等的设有一批大小不等的球形颗粒，其总质量为球形颗粒，其总质量为G，经筛分分析得到，经筛分分析得到相邻两号筛之间的颗粒质量为相邻两号筛之间的颗粒质量为Gi，筛分直径，筛分直径（即两筛号筛孔的算术平均值）为（即两筛号筛孔的算术平均值）为di。根据。根据比表面积相等

3、原则，颗粒群的平均比表面积比表面积相等原则，颗粒群的平均比表面积直径可写为：直径可写为：iiaiiiiadxddxGGdd/111或3、粒子的密度、粒子的密度 单位体积内的粒子质量称为密度。单位体积内的粒子质量称为密度。 若粒子体积不包括颗粒之间的空隙，则称若粒子体积不包括颗粒之间的空隙，则称为粒子的真密度为粒子的真密度 若粒子所占体积包括颗粒之间的空隙，则若粒子所占体积包括颗粒之间的空隙，则测得的密度为堆积密度或表观密度测得的密度为堆积密度或表观密度 值小值小于真密度。于真密度。 设计颗粒贮存设备及某些加工设备时，应设计颗粒贮存设备及某些加工设备时，应以堆积密度为准。以堆积密度为准。3/,m

4、kgsb二、颗粒床层的特性1、床层空隙率2、床层的比表面积ab床层比表面积也可根据堆积密度估算，即 (1)baa床层体积颗粒体积床层体积sbsbbda)1 (63、床层的各向同性、床层的各向同性 工业上，小颗粒的床层用乱堆方法堆成，而工业上，小颗粒的床层用乱堆方法堆成，而非球形颗粒的定向是随机的，因而可认为床层非球形颗粒的定向是随机的，因而可认为床层是各向同性。各向同性床层的一个重要特点是，是各向同性。各向同性床层的一个重要特点是，床层横截面上可供流体通过的自由截面（即空床层横截面上可供流体通过的自由截面（即空隙截面）与床层截面之比在数值上等于空隙率隙截面）与床层截面之比在数值上等于空隙率。

5、实际上，壁面附近床层的空隙率总是大于床实际上，壁面附近床层的空隙率总是大于床层内部的，较多的流体必趋向近壁处流过，使层内部的，较多的流体必趋向近壁处流过，使床层截面上流体分布不均匀，这种现象称为壁床层截面上流体分布不均匀，这种现象称为壁效应。当床层直径效应。当床层直径D D与颗粒直径与颗粒直径d d之比较小时，之比较小时，壁效应的影响尤为严重。壁效应的影响尤为严重。第二节第二节 沉降过程沉降过程一、重力沉降一、重力沉降 受地球吸引力场的作用而发生受地球吸引力场的作用而发生的沉降过程称为重力沉降。的沉降过程称为重力沉降。1、沉降速度、沉降速度(1)球形颗粒的自由沉降球形颗粒的自由沉降266233

6、uAFgdFgdFdbsg阻力浮力重力沉降颗粒的受力情况u重力重力 Fg阻力阻力 Fd浮力浮力 Fb根据牛顿第二运动定律知：根据牛顿第二运动定律知：等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度等速阶段中颗粒相对于流体的运动速度ut称称为沉降速度。当为沉降速度。当a=0时，时，u=u0ddududgdmaFFFssdbg32236)2(4)(604()3sgdu(2)阻力系数阻力系数 与流体相对运动时雷诺准数Rep的函数。滞流区10-4Rep10Repdu2024Re()18psdgu00.44()1.74sdgu0.60.6018.5Re()0.27Repspdgu(3)(3)影响沉降速度的因素影响沉降

7、速度的因素颗粒直径颗粒直径 理论上沉降速度与粒径的平理论上沉降速度与粒径的平方成正比方成正比分散介质粘度分散介质粘度 沉降速度与介质的粘度成反比沉降速度与介质的粘度成反比两相密度差两相密度差 沉降速度与两相密度差成正比沉降速度与两相密度差成正比 实际上，介质并非无限量，沉降都是在有限容器中进行，因此，实际沉降速度还受下面诸因素的影响:- -颗粒形状 球形颗粒对任何方向的来流都具球形颗粒对任何方向的来流都具有相同的投影面积；偏离球形愈大，阻力因有相同的投影面积；偏离球形愈大，阻力因数愈大。数愈大。- -壁效应 在实际有限的容器中进行沉降，器在实际有限的容器中进行沉降，器壁对颗粒沉降有阻滞作用，使

8、沉降速度较自壁对颗粒沉降有阻滞作用，使沉降速度较自由沉降速度为小，这种影响称为壁效应；由沉降速度为小，这种影响称为壁效应；- -干扰沉降 当非均匀混合物中分散颗粒较多，当非均匀混合物中分散颗粒较多，颗粒之间互相距离较近时，颗粒间的碰撞和颗粒之间互相距离较近时，颗粒间的碰撞和摩擦作用会消耗动能，即增加了阻力因数，摩擦作用会消耗动能，即增加了阻力因数，使沉降速度较自由沉降时低，这种沉降称为使沉降速度较自由沉降时低，这种沉降称为干扰沉降。悬浮液的沉聚一般为干扰沉降，干扰沉降。悬浮液的沉聚一般为干扰沉降，其浓度愈高，此种现象愈显著。其浓度愈高，此种现象愈显著。(4)(4)沉降速度的计算沉降速度的计算

9、a a、试差法、试差法 b b、摩擦数群法、摩擦数群法2222022032223324 (), Re34()Re3()4 Re3spspspdgd uudggKdK 又再令得01230Re4 ()Re3Repspopudgudu 例例 鲜牛乳中脂肪球的平均直径约为鲜牛乳中脂肪球的平均直径约为5m，20时，脂肪球的密度为时，脂肪球的密度为10101010kg/mkg/m3 3, ,脱脂乳的密度为脱脂乳的密度为10351035kg/mkg/m3 3，粘度为粘度为2.122.121010-3-3Pas，试求脂肪球，试求脂肪球在脱脂乳中的沉降速度。在脱脂乳中的沉降速度。解解：（：（1 1）假定在过渡区

10、，按该区的）假定在过渡区，按该区的AllenAllen公式得：公式得：51.6700.40.6576 35650350.154(5 10 )1010 10359.810.15410352.12 101.32 10/5 101.32 101035Re2.12 103.22 101()spdgum sdu 不正确2062376737()18(5 10 )(1010 1035) 9.8118 2.12 101.61 10/5 101.61 101035Re2.12 103.93 101()stpdgum sdu 正确（2）用直接法求算）用直接法求算由由K2.62，可知沉降在层流区，

11、按，可知沉降在层流区，按Stokes公公式计算，得式计算，得u0=-1.6110-7m/s1321363 231.351010 10359.815 10(2.12 10 )1.90 102.62,sgKd 2、重力沉降设备、重力沉降设备 降尘室：降尘室： 借重力沉降从气流中分离出尘粒的借重力沉降从气流中分离出尘粒的设备称为降尘室。设备称为降尘室。l:降尘室的长度降尘室的长度H:降尘室的高度降尘室的高度b:降尘室的宽度降尘室的宽度u:气体在降尘室的气体在降尘室的 水平通过速度水平通过速度qv:降尘室的生产能力降尘室的生产能力lHb净化气体净化气体qv含尘气体含尘气体uut演示演示位于降尘室最高点

12、的颗粒沉降至室底需要的时位于降尘室最高点的颗粒沉降至室底需要的时间为间为气体通过降尘室的时间为气体通过降尘室的时间为0tHuul00tvvlHuuquHbqblu或0(1)vqnblu例 拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形拟采用降尘室回收常压炉气中所含的球形固体颗粒。降尘室底面积为固体颗粒。降尘室底面积为10m2，宽和高均，宽和高均为为2m。操作条件下，气体的密度为。操作条件下，气体的密度为0.75kg/m3，粘度为，粘度为2.610-5Pas；固体的；固体的密度为密度为3000kg/m3；降尘室的生产能力为；降尘室的生产能力为3m3/s。试求。试求(1)理论上能完全捕集下来的最理论上能完全

13、捕集下来的最小颗粒直径；小颗粒直径；(2)粒径为粒径为40 m的颗粒的回收的颗粒的回收百分率；百分率；(3)如欲完全回收直径为如欲完全回收直径为10 m的尘的尘粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？粒，在原降尘室内需设置多少层水平隔板？解：解：(1)理论上能完全捕集下来的最小颗粒理论上能完全捕集下来的最小颗粒050min55min0530.3/101818 2.6 100.3()3000 9.816.91 10 m6.91 100.3 0.75Re2.6 100.5981vspqum sbludgdu(2)假设颗粒在炉气中的分布是均匀的假设颗粒在炉气中的分布是均匀的(3)需设置的水平隔板层数需

14、设置的水平隔板层数2200min40()()0.33569.1udud回收率26205330()(10 10 )3000 9.811818 2.6 106.29 10/31110 6.29 1046.69,47svdgum sqnblu 取层520.042147130.75/224420.0420.0822()2(20.042)0.0820.750.75Re17742.6 10veeHhmnqum sbHbhdmbhd u 3、悬浮液的沉聚过程、悬浮液的沉聚过程BBACDDDCAA4、沉降设备及其计算、沉降设备及其计算(1)间歇式沉降槽间歇式沉降槽设设h0清液层高度，m V 清液相的容积，m3

15、 t0沉降时间，s u0沉降速度，m/s A0沉降面积，m2生产能力qv为000000 000vvh AVqtthu tqu A进料沉淀h0(2)半连续式沉降槽半连续式沉降槽(3)连续式沉降槽连续式沉降槽00()11()vfucvfuvfcq euAeq eAe uuq eAuee若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质若悬浮液中固相浓度以单位体积内的固相质量量c表示时，上式变为：表示时，上式变为：c任一横截面上的固相浓度，任一横截面上的固相浓度，kg(固固)/m3(悬浮液悬浮液) cc沉渣中的固相浓度，沉渣中的固相浓度， kg(固固)/m3(沉渣沉渣) G进料中固相的质量流量，进料中固相的质量

16、流量，kg/s011cGAucc若悬浮液中固相浓度以固、液质量比的形式若悬浮液中固相浓度以固、液质量比的形式表示时，即表示时，即011()fcGAuXXX任一横截面上的固、液质量比，任一横截面上的固、液质量比，kg(固固)/ kg (液体液体) Xc沉渣中的固、液质量比，沉渣中的固、液质量比， kg(固固)/ kg (液体液体) 压紧区容积压紧区容积=底流体积流量底流体积流量压紧时间压紧时间实际沉降槽高度实际沉降槽高度=h+0.75h+12m()(1)cSfSSfcGXGAhGhAX例 料浆中料浆中1kg固体带有固体带有5kg水，要在一连续沉水，要在一连续沉降槽中增稠到降槽中增稠到1kg固体只

17、带固体只带1.5kg水。通过间水。通过间歇沉降试验测得数据：歇沉降试验测得数据：若料浆质量流量为若料浆质量流量为8kg/s，固相密度为，固相密度为2100kg/m3，又知沉降所需压紧时间为，又知沉降所需压紧时间为4小时，小时，试确定沉降槽的主要尺寸。试确定沉降槽的主要尺寸。解解：(1)沉降槽面积沉降槽面积A3181.33/1 511.51.5()/()11000/fcGkg skgkgXkg m 液固00111111 ,/ (),/XXccumss mXXuX4022111.33()2.34 10100031.231.2 1.443.74 43.77.46fcGAuXXmAmDm(2)沉降槽高

18、度沉降槽高度(1)1.33436002100 1.5(1)43.7210010000.861.751.51.750.861.53ssfcGhAXmHhm二、离心沉降二、离心沉降1、离心机内的沉降、离心机内的沉降(1)离心机的概念离心机的概念 Kc称为分离因素称为分离因素 222cFm rm rrKmgg (2)离心沉降速度离心沉降速度mrR2323222TsTffrudrudrud离心力=6向心力=6阻力=42223322022024 ()()34()3()18frTTsfsfTrfsffsfTruuudddrrduurgduduur664(3)离心沉降时间离心沉降时间rhr2r1222222

19、10222221022122222121()()181818,()0 ()18ln, ()()18lnsfsfTrrsfRsfvvsfvddruurdrdrudtdtdrtrrttrrrrrhVttdrqqhdrrqrr 令2 2、离心机内的液体分离、离心机内的液体分离r4r3r2r1混合液进入混合液进入重液重液轻液轻液挡板挡板22112244222222221222224222ccCprLLprprhhprFm rdFrh drrdFdprdrAdprdrrrdprdrrr 2222222124222422212241222hLLhhLhLrrrrrrrrrrr 3、离心分离设备、离心分离设

20、备(1)三足式离心机三足式离心机(2)卧式刮刀卸料离心机卧式刮刀卸料离心机（3）活塞推料离心机）活塞推料离心机(4)管式高速离心机管式高速离心机123(5)碟片式离心机(6)沉降式离心机沉降式离心机三、气溶胶的分离三、气溶胶的分离1、气溶胶中悬浮物、气溶胶中悬浮物的一般分离方法的一般分离方法(1)过滤净制过滤净制灰尘灰尘净化气体净化气体含尘气体含尘气体压缩空气压缩空气骨架骨架滤袋滤袋机壳机壳清灰装置清灰装置排灰阀排灰阀灰斗灰斗(2)惯性分离器惯性分离器含尘气体含尘气体净化气体净化气体(3)湿法净制湿法净制去旋风分离器去旋风分离器气体气体液体液体可调锥可调锥(4)电净制电净制2、气溶胶的离心沉降

21、、气溶胶的离心沉降(1)气溶胶在旋风分离器中的运动气溶胶在旋风分离器中的运动含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入。入含尘气体从圆筒上部长方形切线进口进入。入口气速约为口气速约为1520m/s。含尘气体沿圆筒内壁作旋转流动。颗粒的离心含尘气体沿圆筒内壁作旋转流动。颗粒的离心力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分力较大，被甩向外层，气流在内层。气固得以分离。离。在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，在圆锥部分，旋转半径缩小而切向速度增大，气流与颗粒作下螺旋运动。气流与颗粒作下螺旋运动。在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，在圆锥的底部附近，气流转为上升旋转运动，最后由上部出口管排出；最后由

22、上部出口管排出；固相沿内壁落入灰斗。固相沿内壁落入灰斗。外圆筒外圆筒内圆筒内圆筒锥形筒锥形筒切向入口切向入口关风器关风器(防止空气进入防止空气进入)外圆筒外圆筒内圆筒内圆筒锥形筒锥形筒切向入口切向入口关风器关风器(防止空气进入防止空气进入)含尘气体含尘气体固相固相净化气体净化气体外螺旋外螺旋内螺旋内螺旋H1H2SBDD1A1122/2/4/222/8/4ADBDDDHDHDSDDDD2临界直径临界直径 指在旋风分离器中能被完全指在旋风分离器中能被完全分离下来的最小颗粒直径。假设：分离下来的最小颗粒直径。假设：a、进入旋风分离器的气流严格按螺旋进入旋风分离器的气流严格按螺旋形路线作等速运动，其切

23、向速度等于进形路线作等速运动，其切向速度等于进口气速口气速uib、颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等颗粒向器壁沉降时，必须穿过厚度等于整个进气口宽度于整个进气口宽度B的气流层，方能到的气流层，方能到达壁面而被分离。达壁面而被分离。c、颗粒在滞流情况下作自由沉降，其径颗粒在滞流情况下作自由沉降，其径向沉降速度可用下式计算向沉降速度可用下式计算2222022()1818182sfTrfsirfmfmrsimRiduurduurr BBtudur Ntu沉降时间停留时间218295fmmcsiifcisr Br NduuBdNuN例例 已知含尘气体中尘粒密度为已知含尘气体中尘粒密度为2300kg/m3

24、，气体温度为气体温度为500(f=0.036cp)，流量为，流量为1000 m3/h。采用标准型式的旋风分离器，取。采用标准型式的旋风分离器，取D=400mm，其他尺寸按图上所列的比例来，其他尺寸按图上所列的比例来决定，试估计临界粒径决定，试估计临界粒径dc。22360.40.1448248 100013.9/0.4360099 0.036 100.15 13.9 23008 108vvvifcisDBmqqquDDA BDm sBdNumm n分离效率分离效率总效率总效率分效率分效率n压强降压强降22iup 1201ccc121iipiiccc第三节第三节 过滤过滤一、过滤操作的基本概念一、

25、过滤操作的基本概念 过滤过滤是以某种多孔物质是以某种多孔物质为介质，在外力作用下，为介质，在外力作用下， 使使 悬浮液中的液体通过介悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被质的孔道，而固体颗粒被截留在介质上，从而实现截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。过滤固、液分离的操作。过滤操作采用的多孔物质称为操作采用的多孔物质称为滤浆滤浆滤饼滤饼介质介质滤液滤液过滤介质过滤介质，所处理的悬浮液称为，所处理的悬浮液称为滤浆滤浆，通过，通过多孔通道的液体称为多孔通道的液体称为滤液滤液，被截留的固体物，被截留的固体物质称为质称为滤饼或滤渣滤饼或滤渣。1、过滤方式、过滤方式（1）深层过滤）深层过滤（2）饼

26、层过滤）饼层过滤2、过滤介质、过滤介质过滤介质是滤饼的支承物，它应具有足过滤介质是滤饼的支承物，它应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，够的机械强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。性。 a、织物介质（滤布）、织物介质（滤布） b、堆积介质、堆积介质 c、多孔固体介质、多孔固体介质3、滤饼的压缩性和助滤剂、滤饼的压缩性和助滤剂 颗粒如果是不易变形的坚硬固体，则当颗粒如果是不易变形的坚硬固体，则当滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙都不发生明显变化，单位厚颗粒间的空隙都不发生明显变化，

27、单位厚度床层的流动阻力可视作恒定，这类滤饼度床层的流动阻力可视作恒定，这类滤饼称为称为不可压缩滤饼不可压缩滤饼。如果当滤饼两侧的压。如果当滤饼两侧的压强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙强差增大时，颗粒的形状和颗粒间的空隙便有明显的改变，单位厚度饼层的流动阻便有明显的改变，单位厚度饼层的流动阻力随压强差加高而增大，这种滤饼称为力随压强差加高而增大，这种滤饼称为可可压缩滤饼压缩滤饼。 为了减少可压缩滤饼的流动阻力，为了减少可压缩滤饼的流动阻力，有时将某种质地坚硬而能形成疏松饼有时将某种质地坚硬而能形成疏松饼层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预层的另一种固体颗粒混入悬浮液或预涂于过滤介质上，以形成疏松

28、饼层，涂于过滤介质上，以形成疏松饼层，使滤液得以畅流。这种预混或预涂的使滤液得以畅流。这种预混或预涂的粒状物质称为粒状物质称为助滤剂助滤剂。 二、过滤基本方程式二、过滤基本方程式1、滤液通过饼层的流动、滤液通过饼层的流动 de=4水力半径水力半径 =4 管道截面积管道截面积润湿周边润湿周边颗粒床层的当量直径可写出：颗粒床层的当量直径可写出：:11/2的滤饼考虑厚度为取面积为流道表面积流道容积则流道长度润湿周边长流道长度流道截面积m、mddee 床层体积床层体积=1 11=1 m1=1 m3 3假设细管的全部流动空间等于床层的空隙假设细管的全部流动空间等于床层的空隙体积，故体积，故 流道容积流道

29、容积=1 1=mm3 3若忽略床层中因颗粒相互接触而彼此覆盖若忽略床层中因颗粒相互接触而彼此覆盖的表面积，则的表面积，则 流道表面积流道表面积=颗粒体积颗粒体积 颗粒比表面颗粒比表面 =1 1（1- 1-）a m m2 2所以床层的当量直径为所以床层的当量直径为 ade1 由于滤液通过饼层的流动常属于滞流由于滤液通过饼层的流动常属于滞流流型，则流型，则 uuLpdulpduce1212,32LpaKuc22311Lpauc22315K=5,于是2、过滤速率、过滤速率 前面讨论的前面讨论的u为单位时间通过单位过滤面积为单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，称为的滤液体积，称为过滤速度过滤速度。单位

30、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。3223225151ccpdVuAdtLaA pdVdtLa 过滤速率为3、滤饼的阻力、滤饼的阻力 对于不可压缩滤饼，对于不可压缩滤饼，d，a为常数。为常数。 令：令：r=5a2(1-)2/321/1/,ccppdVAdtrLRrmRm RrL滤饼的比阻,滤饼阻力,4、过滤介质的阻力、过滤介质的阻力mmcmmmemeepdVAdtRppdVpAdtRRRRrLRdVppAdtrLrLr LL5、过滤基本方程式、过滤基本方程式 若每获得若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积滤液所形成的滤饼体积为为vm3, 则任一瞬间的滤饼厚度则任一瞬

31、间的滤饼厚度L与当时与当时已经获得的滤液体积已经获得的滤液体积V 之间的关系应为之间的关系应为,eeLAvVvVLAvVLA则同 理221eessedVpVVAdtrvAdVApdtrv VVrrpdVApdtr v VV过滤基本方程式211sekr vdVkApdtVV21 seVV dVkApdt过滤时间 滤液体积 0te 0Vete t+ te Ve V+ Ve 210021()()eeeeeeVtseeeV VttseeeVtVV d VVkApd ttVVd VVkApd tt积分上二式，并令：积分上二式，并令：上式称为上式称为恒压过滤方程式恒压过滤方程式（抛物线方程）。（抛物线方程

32、）。 122222222seeeeeKk pVKA tVVVKA tVVKAtt上二式相加可得V当过滤介质阻力可以忽略时，当过滤介质阻力可以忽略时，Ve=0,t te e=0=0, ,则：则：VeV+VeV+VeVOOetett+tet+tet2222222()0,0,eeeeeeeeeVKA tVVqqAAqKtqq qKtqqK ttqtqKt又令及四、恒速过滤四、恒速过滤2122121221sesesesdVVdttVkA ptVVVVVkA ptqq qkptVkA pt常数或如果介质阻力忽略不计则五、先恒速后恒压过滤五、先恒速后恒压过滤 对于恒压阶段的对于恒压阶段的V-tV-t关系，

33、即关系，即 2121sesedVkApdtVVVVdVkApdt若令若令 、 分别代表升压阶段终了瞬间的分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积及过滤时间，则上式的积分形式滤液体积及过滤时间，则上式的积分形式为为此式即为恒压阶段的过滤方程，式中此式即为恒压阶段的过滤方程，式中 、分别代表转入恒压操作后所获得的滤液体分别代表转入恒压操作后所获得的滤液体积及所经历的过滤时间。积及所经历的过滤时间。RVRt21222()()2()()RRVtseVtReRRVV dVkApdtVVV VVKA tt)(RVV ()Rtt六、过滤常数的测定六、过滤常数的测定1、恒压下恒压下 、 、 的测定的测定恒压过滤方程

34、为恒压过滤方程为Keqet2()()2()2222eeeeeqqK ttqq dqKdtdtqqdqKKtqqqKK或2、压缩性指数、压缩性指数s的测定的测定)2lg()lg()1 (lg21kpsKpkKs滤浆滤浆洗水洗水滤板滤板滤框滤框洗板洗板滤布滤布板框过滤机板框过滤机七、过滤设备七、过滤设备1、板框过滤机、板框过滤机演示演示结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。大。并可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。并可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。对物料的适应能力较强，由于操作压力较高，对物料的适应能力较强，由于操作压力较高，对颗粒细小而液

35、体粘度较大的滤浆，也能适用。对颗粒细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小规模生产。规模生产。近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减轻。动强度得到减轻。板框压滤机的特点板框压滤机的特点2、转筒真空过滤机、转筒真空过滤机转筒真空过滤机是工业上应用较广的连续操作的过滤机。转筒真空过滤机是工业上应用较广的连续操作的过滤机。转筒真空过滤机结构示意图转筒真空过滤机结构示意图工作过程工作过程动盘

36、动盘定盘定盘转筒转筒金属网金属网滤布滤布滤饼滤饼搅拌器搅拌器洗涤喷头洗涤喷头料浆槽料浆槽刮刀刮刀110987654321817161514131112动盘动盘转筒及分配头的结构转筒及分配头的结构转筒真空过滤机转筒真空过滤机工作过程工作过程定盘定盘18格分成格分成6个工作区个工作区1区区(17格格)：过滤区；：过滤区；2区区(810格格)：滤液吸干区；：滤液吸干区；3区区(1213格格)：洗涤区；：洗涤区；4区区(14格格)：洗后吸干区；：洗后吸干区；5区区(16格格)：吹松卸渣区；：吹松卸渣区；6区区(17格格)：滤布再生区。：滤布再生区。l过滤区过滤区(12区区)，f 槽槽; l洗涤区洗涤区

37、(34区区)，g槽槽 ;l干燥卸渣区干燥卸渣区(56区区)，h 槽槽;f 槽槽h 槽槽g 槽槽自动连续操作；自动连续操作；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；真空下操作，其过滤推动力较低真空下操作，其过滤推动力较低(最高只有最高只有1atm)，对于对于滤饼阻力较大的物料适应能力较差。滤饼阻力较大的物料适应能力较差。 转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周的过程中，每个小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、的过程中，每个小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松卸渣等项操作。吹松卸渣等项操作。 整个转筒圆周

38、在任何瞬间都划分为整个转筒圆周在任何瞬间都划分为: :过滤区过滤区;洗涤区洗涤区;干燥卸渣区干燥卸渣区。特点特点： 工作过程工作过程：八、滤饼的洗涤八、滤饼的洗涤洗涤滤饼的目的在于回收滞留在颗粒缝隙间洗涤滤饼的目的在于回收滞留在颗粒缝隙间的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。单位时间内消耗的洗水容积称为洗涤速率，单位时间内消耗的洗水容积称为洗涤速率，以以 表示。表示。()WdVdt1()WWWseVtdVdtdVA pdtr LL叶滤机等所采用的是置换洗涤法，洗水与过叶滤机等所采用的是置换洗涤法，洗水与过滤终了时的滤液流过的路径基本相同，故滤终了时的滤液流过的路径基本相同

39、，故22WEedVdVKAdtdtVVEeWeLLLL)()( 板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径和长度约为两层滤布及整个厚度的滤饼，流径和长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，即通的面积又仅为过滤面积的一半，即2()2()12148e WeEWWEeLLLLAAdVdVKAdtdtVV当洗水粘度、洗水表压与滤液粘度、过滤压当洗水粘度、洗水表压与滤液粘度、过滤压强差有明显差异时，所需的洗涤时间可按下强差有明显差异时，所需的洗涤时间可按下式进行校

40、正：式进行校正：WWWWpttp九、过滤机的生产能力九、过滤机的生产能力 过滤机的生产能力通常是指单位时间获得过滤机的生产能力通常是指单位时间获得的滤液体积。的滤液体积。1 1、间歇过滤机的生产能力、间歇过滤机的生产能力操作周期为操作周期为生产能力的计算式为生产能力的计算式为WDTttt 36003600vWDVVqTttt例 在在25下对每升水中含下对每升水中含25g25g某种颗粒的某种颗粒的悬浮液用具有悬浮液用具有2626个框的个框的BMS20/635-25BMS20/635-25板框板框压滤机进行过滤。在过滤机入口处滤浆的压滤机进行过滤。在过滤机入口处滤浆的表压为表压为3.393.391

41、0105 5PaPa，所用滤布与实验时，所用滤布与实验时的相同，浆料温度仍为的相同，浆料温度仍为2525。每次过滤完。每次过滤完毕用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤毕用清水洗涤滤饼，洗水温度及表压与滤浆相同而其体积为滤液体积的浆相同而其体积为滤液体积的8%8%。每次卸。每次卸渣、清理、装合等辅助操作时间为渣、清理、装合等辅助操作时间为15min15min。已知固相密度为已知固相密度为2930kg/m2930kg/m3 3，又测得湿饼，又测得湿饼密度为密度为1930kg/m1930kg/m3 3。求此板框压滤机的生。求此板框压滤机的生产能力。产能力。222333333(0.635)22621(0

42、.635)0.025260.262119301,5182930100011930518141211000251412578902515789019305596055.96Ammmxkgxxxkgmkgmkgmkgm过滤面积滤框总容积设滤饼中含水滤饼中固相质量生成滤饼所需的滤浆质量为滤饼对应滤液332242455.96 0.26214.6614.660.6981/21(0.0217)1.678 10 (2.81)(0.6981 0.0217)1.678 10 (2.81)30851()4WWVmVqmmAqtttsVtdVdt4333332,21.678102122(0.69810.0217)2.44810/0.080.0814.661.1731.173191712.44810436003600360014.66308519179008.942/eeEeWWvWDdqKqqdqKdtdtqqdVKAdtqqms