化工原理（第2版）上册 课件 4-3 过滤

过滤4.3.1认识过滤过程4.3.2过滤设备4.3.4过滤问题的解决4.3.3过滤方程第4章非均相混合物的分离－过滤24.3.1认识过滤过程1过滤过程说明：名词和术语：……推动力：操作目的：液(气)－固分离滤饼过滤与深层过滤滤饼的洗涤第4章－非均相混合物的分离－过滤－认识过滤过程悬浮液(滤浆)过滤介质滤饼滤液压滤、抽滤

压差

；离心力过滤器(机)重力；——净化滤饼和(或)回收残存的滤液固定床3滤饼过滤(“架桥”)第4章－非均相混合物的分离－过滤－认识过滤过程2过滤介质①织物介质②堆积介质③多孔固体介质④多孔膜3滤饼的可压缩性和助滤剂滤饼受压助滤剂——截留颗粒、支撑滤饼，通过滤液，使滤饼疏松而坚固4

滤液流动阻力

(几~几十微米的颗粒)(>1微米的颗粒)(孔径范围：10-2~101微米)—有机膜、无机膜，预涂或混合—滤布、滤网—固体颗粒或纤维等堆积—具有微细孔道的固体

空隙率

烧结陶瓷板烧结陶瓷板电子显微镜照片第4章－非均相混合物的分离－过滤－认识过滤过程5聚偏氟乙烯微孔膜第4章－非均相混合物的分离－过滤－认识过滤过程12341234124311板框过滤机

板+滤布+框按a-b-c-b-a-b-c-b-a-b-c-b-a组装框的两侧滤布过滤：横穿洗涤：4.3.2过滤设备四角圆孔洗涤面积=(1/2)过滤面积滤液

饼

布非洗涤板过滤面积＝2n框A框洗涤面积＝nA框6四个通道间歇操作c-洗涤板a-非洗涤板悬浮液通道1滤饼；洗涤液通道3

洗涤板滤布滤饼滤布通道4(外接管线、阀门)通道1通道2通道3通道4

框板通道2——过滤、洗涤、卸渣、重装b-框第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤设备7第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤设备置换洗涤：2叶滤机间歇操作洗涤液行程＝滤液8滤叶洗涤面积＝过滤面积冲洗水悬浮液滤叶滤饼滤液滤液(抽真空)滤渣滤叶短管第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤设备123——三根管的“端口”3转筒（真空）过滤机（1）结构与工作原理水平转筒，滤布——外表面扇形格:分配头(固定盘和转动盘)洗涤面积=过滤面积(凹槽1、凹槽2、凹槽3)分配头的固定盘（2）工作过程—跟综一格①过滤；②洗涤；③吹松；④卸渣；间隙处，没有操作——各区互不影响连续操作滤液管洗水管吹气管布—(连通)管—分配头的转动盘(的圆孔)、置换洗涤扇形格(+)(－)(－)第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤设备10第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤设备4.3.3过滤方程滤饼的组成：1每m3滤液的滤饼体积(v)，悬浮液的组成：颗粒浓度——ckg/m3(悬浮液)悬浮液＝滤液+滤饼滤饼的空隙率体积衡算：悬浮液的颗粒＝滤饼中的颗粒11滤饼厚度和横截面积滤液

LA饼=…1kg饼：(w/

)m3[(1-w)/

p]m3滤液的质量分数，wwkg滤液+(1-w)kg颗粒滤液或滤饼体积v的计算式第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程2过滤速度u—滤液空床速度，m/s滤饼比阻1/m2如果：滤液层流(Reb<2)滤饼层的压降介质阻力＝

rLe~ALe~Ve滤液虚拟

p

p1

p2滤液滤饼过滤介质3过滤介质的阻力12＝厚度为Le的滤饼过滤面积V/A第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程4过滤常数与过滤基本方程定义—过滤常数，m2/s

p~

考虑滤饼的可压缩性r’—单位压差下的比阻，1/m2s—压缩性指数s=0,不可压缩过滤基本方程—过滤速率(滤液流量)，m3/s

过滤速率~K介质阻力(Ve)、已得滤液量(V)、说明13~r

K~悬浮液(v)、滤液(

)、滤饼(r,v)、操作条件(p)、设备(A),0~1第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程5恒速过滤方程恒速过滤方程V(q)~

线性关系方程描述了：

~V(累积)~K(p)关系，

14

V

p

u恒定

K

(q=V/A，qe=Ve/A)恒速过滤：过滤速度u保持不变第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程恒压过滤：p恒定6恒压过滤方程恒压过滤方程几种情况：

若介质阻力可忽略基本方程，积分先过滤:

1

V1(q1)，15

K为常数累积滤液量V(q)~

：Le=0,Ve=0虚拟过滤总的：

~V(q)？

VV1

1抛物线关系然后恒压过滤一段时间，Ve(qe)~

e:第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程7过滤常数的实验测定(1)过滤常数K&qe的测定恒压：可得恒压过滤实验——直线(2)滤饼的压缩性指数s、比阻r’的测定实验：pi

Ki

ri多组(pi,ri)双对数坐标系:直线，s=斜率、r’＝截距16

/q~qq

/q斜率:1/K作图

K,qe

V~

第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤方程4.3.4过滤问题的解决(1)求所需AK、Ve(qe)已知或可求规定V、选定

(滤框、滤板个数)(板框机、叶滤机)(2)求V和(或)

已知A过滤方程1间歇过滤问题的解决17定义：洗涤速率已指定：洗涤剂用量VW(3)求洗涤时间

w＝洗涤时间,

w——常数

LW不变；第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤问题的解决①叶滤机的洗涤时间—置换洗涤行程：洗涤液＝过滤终时刻滤液洗涤面积＝过滤面积LW＝LE18②板框过滤机的洗涤时间—横穿洗涤AW＝(1/2)ALW＝2LE假定：pW=p，且

W＝

过滤横穿洗涤Kozeny

uW=uE

uW=(1/2)uEAW＝A

AWuW＝AuE洗涤速率过滤速率m3/s第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤问题的解决:滤液或滤饼(m3)/总时间生产能力Q——最佳过滤时间

opt，存在使Q最大的＝直线斜率,切线斜率最大!

W+

D一定时V时间19

W+

D

(4)生产能力和最佳过滤时间一个操作周期＝

(过滤)+

W(洗涤)

+

D(辅助)——一个操作周期中

opt如qe=0，且不洗涤②VW=aV时，①

W+

D一定时，

＝…

Vopt=……代入过滤方程，解出如qe=0，…＝

板框：m=8；叶滤机：m=2

W~VQ~V第4章－非均相混合物的分离－过滤－过滤问题的解决1232连续过滤问题的解决——转筒(真空)过滤机转筒：n周/min，表面浸入分数

全部时间(1/n)、部分面积(A)过滤则每周时间(1/n)min全部面积(A)、部分时间