18 过滤过程计算.ppt

1、化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 1,18 Calculation of filtration process,A. Filtration equipments a. Plate-frame filter b. Rotary vacuum filter B. Filtrating calculation a. Bathch filtration b. Continuous filtration C. Example,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 2,第18讲 过滤过程计算,过滤方程 q(或V/A),操作计算A、-p处理量 A、处理量-p, 具体计算与过滤设备结构及操作方式有关。

2、,A. 过滤设备,分类,按压差产生原因,压滤、吸滤 板框压滤机、叶 滤机、回转真空 过滤机,离心 离心过滤机,按操作方式,连续回转真空过滤机、离心过滤机,间歇板框压滤机、叶滤机,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 3,a. 板框压滤机,基本构件非洗涤板、滤框、洗涤板，如图所示，.,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 4,过滤过程 如图所示，。通常采用横穿洗涤法。, 滤液流过 面积为洗液 的二倍，而 流经路径为 洗液的一半。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 5,b. 回转真空过滤机,结构与操作原理 如图所示，., 一个操作周期=过滤+洗涤+卸渣,化工原理-机械分离/18.过滤过程

3、计算 6,叶滤机介绍, 叶滤机通 常采用置换 洗涤法。滤 液流过面积 与洗液一样 ，流经路径 也与洗液一 样。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 7,B. 过滤计算,a. 间歇过滤机以板框压滤机为例,操作周期,F 一周期的过滤时间（可用过滤方程计算） W 一周期的洗涤时间 R 一周期的卸渣重装时间（视情况而定）,洗涤W的确定, 洗涤目的 回收滤液或净化滤饼, 洗涤水不含颗粒 洗涤过程中，滤饼厚度不变，洗水 流量不变（在恒压下）,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 8, 令(dV/d)W为洗涤速率，过滤终了时以VW m3洗水洗涤 滤饼,则所需洗涤时间为：,影响洗涤速率(dV/d)W的因

4、素可根据过滤基本方程分析,对一定悬浮液，r0为常数；如洗涤推动力与过滤终了压差 相同；如洗涤水粘度与滤液相近 (dV/d)W与(dV/d)F (过滤终了时速率)有一定关系，取决于洗涤方式。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 9,板框压滤机通常采用横穿洗涤法，有：,代入上式可得：,如为叶滤机，通常采用置换洗涤法，则：,(dV/d)F=？ 请自行推导,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 10,最佳过滤周期概念,忽略过滤介质阻力,在一个过滤周期中，单位过滤面上过滤单位体积滤液所需 的平均时间为：,令, 即在一个过滤周期中，F+W与R各占一半，达到一 定产量所需时间最少,化工原理-机械分离/

5、18.过滤过程计算 11,生产能力,生产能力：单位时间得到滤液体积，m3/h,对板框压滤机,V为一个过滤周期中的累积滤液量，m3,b. 连续过滤机以回转真空过滤机为例,每周期中只有部分时间进行过滤操作。,浸没度,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 12,一个过滤周期,n为转数，r/min,一个过滤周期的过滤时间,从生产能力角度看,转筒A、n,板框A、c、F,二机等效 (K、qe一样),则回转真空过滤机的生产能力可如下确定：,根据恒压过滤方程,转筒每转一周的滤液体积,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 13,则生产能力,如忽略滤布阻力，则, 由上面式知 n生产能力Vh,但是如 n太高 每

6、周期F 滤饼太薄 难以 卸除, Vh,但是这样一来，水洗、吸干、吹松时间长, 合适的n、由经验确定,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 14, 过滤计算的依据是过滤速率方程，按命题不同，过滤计算 也有操作型计算（如核算生产能力）与设计型计算（计算过 滤面积）之分。,【本讲要点】, 过滤计算方法与过滤操作方式有关，即与操作是间歇的还 是连续的有关。, 在板框压滤机中，洗水速率为过滤终了速率的四分之一 （横穿洗涤法）。在叶滤机中，二者相等（置换洗涤法）。, 转筒过滤机的生产能力与转筒转速的二分之一次方成比 例，合适的转速应由经验确定。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 15,C. 例,a

7、. 过滤方程的应用及设备选型,欲购一台框长250mm，高250mm，宽30mm的板框压滤机， 用以分析TiO2水悬浮液，过滤在压差为1MPa和温度20下 进行，要求每小时获得滤液1.2m3。 解决以上问题的步骤是什么？如何在小板框机中进 行试验，试验时应注意什么问题？ 现假设试验条件合理，得到以下数据： 滤饼体积/滤液体积=0.07，求此体系在规定条件下的过滤方 程。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 16, 过滤终了滤渣需要洗涤。问板框压滤机洗涤速度与过滤 速度是否相同？如果洗涤水量为0.005m3，过滤一次辅助时 间占过滤时间的10%，问一个循环所需时间为多少？这台板 框压滤机至少要

8、配多少个框才能完成生成任务？ 为使生成能力提高25%，可采取哪些措施？ 如果为使过滤连续化，改用回转真空过滤机，使生产能 力与板框一样。测得该回转真空过滤机每一操作周期得滤液 0.05m3。问该机转速为多少方能维持生产能力？若要提高生 产能力，有何措施？,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 17,解： 解决以上问题的步骤是什么？如何在小板框 机中进行试验，试验时应注意什么问题？,对板框机进行设计、选型或核算板框机的生产能力，可以 采用直接的生产数据。当没有现成的生产装置时，常需进 行小型试验，以确定可供设计使用的过滤方程。,试验时应注意：操作条件应与工业生产完全相同； 滤布与滤浆的浓度也与

9、工业生产相同。,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 18,由实验数据可知：q1=0.197，q2=0.287m3/m2,K=3.96310-5 m2/s，qe=0.0222 m3/m2,则过滤方程为：,其中q的单位为m3/m2 ，的单位为s。, 过滤终了滤渣需要洗涤。问板框压滤机洗涤速度与过滤 速度是否相同？如果洗涤水量为0.005m3，过滤一次辅助时 间占过滤与洗涤时间的10%，问一个循环所需时间为多少？ 这台板框压滤机至少要配多少个框才能完成生成任务？,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 19,由板框机结构知：过滤是双向通过，而洗涤是单向通过。,即洗涤面积为过滤面积的1/2洗涤速度

10、为过滤终了时的 1/4 ；洗液通过的滤饼厚度为过滤终了时的2倍 洗涤阻力 增加一倍。,T= F+ W+ R= 1.1(F+ W),据题意，有：,由上面过滤方程，可得以下数据(以一次充满框为计算基准),化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 20,可得：,T= F+ W+ E=0.34+0.5+0.084=0.924h,本题要求生产任务为1.2m3/h，现在0.924h内一框可得滤液 0.025m3，则框数为：, 为使生成能力提高25%，可采取哪些措施？,可采取如下措施(忽略介质阻力)：,提高过滤压力，设s=0,K=2k1-s, K,K2=1.25K1,由,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算

11、 21,可得增加压力后，充满一框滤液(0.025m3)所需时间缩短：,洗涤时间：,洗水相同,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 22,T= 1.1(F+ W)=0.746h, 把温度提高到30,查表，20水粘度为1.00510-3 Pa.s，30水粘度为0.8007 10-3 Pa.s,此时,化工原理-机械分离/18.过滤过程计算 23,T= 1.1(F+ W)=0.734h, 提高过滤面积A,当其它条件不变，A增加25% 生产能力也增加25%,应使板框增加到 451.25=56.25，即57个框, 如果为使过滤连续化，改用回转真空过滤机，使生产能 力与板框一样。测得该回转真空过滤机每一操作周期得滤液 0.05m3。问该机转速为多少方能维持生产能力？若要提高生 产能力，有何措施？,真空转筒生产能力Q应等于原过滤