过滤分离原理及设备.

1第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式2一、滤液通过饼层的流动（1）非定态过程（2）滞流流动——可用康采尼公式描述322()5(1)cpuaL(3-59)3二、过滤速率与过滤速度过滤速度过滤速率单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，单位m/s。322()5(1)cpdVuAdaL单位时间获得的滤液体积，单位为m3/s。322()5(1)cApdVdaL(3-59a)(3-59b)4三、滤饼的阻力2235(1)ar滤饼的比阻反映了颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对滤液流动的影响，为单位厚度床层的阻力，单位1/m2。(3-60)5滤饼的阻力RrL单位1/m。()()ccppdVAdrLR因此=推力速度阻力(3-62)(3-61)三、滤饼的阻力6四、过滤介质的阻力mmpdVAdR(3-62)仿照式3-61可以写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：过滤介质阻力,1/m。7五、过滤基本方程式()()cmmmppdVpAdRRRR假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力，即把过滤介质与滤饼联合起来考虑emrLR当量滤饼厚度虚拟滤饼厚度8一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值；但同一介质在过滤不同悬浮液的操作中，Le值不同。五、过滤基本方程式emrLR9()()eedVppAdrLrLrLL则上式变为任一瞬间的滤饼厚度与当时已经获得的滤液体积之间的关系为：VLA滤饼体积与相应的滤液体积之比，m3/m3五、过滤基本方程式10eeVLA同理有过滤介质的当量滤液体积，虚拟滤液体积所以2()edVApdrVV（3-69）五、过滤基本方程式11VqAeeVqA()edqpdrqq令则有（3-69a）五、过滤基本方程式单位过滤面积所得滤液体积单位过滤面积所得当量滤液体积12()srrp对可压缩滤饼，比阻在过滤过程中不再是常数，它是两侧压力差的函数。（3-70）滤饼的压缩性指数，量纲为一。一般情况下，s=0～1。对于不可压缩滤饼，s=0。几种典型物料的压缩性指数值，列于表3－2中。五、过滤基本方程式13或21()sedVApdrVV1)(sedqpdrqq最后可得过滤基本方程式（3-71）（3-71a）五、过滤基本方程式141kr对于一定的悬浮液，k可视为常数。令：21sedVkApdVV1)(sedqkpdqq过滤基本方程式（3-73）（3-73a）（3-72）五、过滤基本方程式15第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式3.2.4恒压过滤16恒压过滤在恒定压力差下进行的过滤操作称为恒压过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚使得阻力逐渐增加，但推动力恒定，因而过滤速率逐渐变小。K是由物料特性及过滤压力差所决定的，恒压过滤时其为常数，称为过滤常数，其单位为m2/s。12sKkp令：17恒压过滤时过滤基本方程式变为：22()edVKAdVV)2(edqKdqq积分，得到222eVVVKA22eqqqK(3-76)(3-76a)恒压过滤方程式或恒压过滤18当过滤介质阻力可以忽略时，恒压过滤方程式22VKA2qK恒压过滤19过滤常数介质常数eVeqK由实验测定恒压过滤20第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式3.2.4恒压过滤3.2.5恒速过滤与先恒速后恒压的过滤21恒速过滤恒速过滤是维持过滤速率恒定的过滤方式。在这种情况下，由于随着过滤的进行，滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，要维持过滤速率不变，必须不断增大过滤的推动力——压力差。RdVVquAdA常数恒速过滤与先恒速后恒压的过滤22代入过滤基本方程式，得到2RRepruruq2RaruRebruqpab令：于是对不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压力差随过滤时间成直线增高。恒速过滤与先恒速后恒压的过滤23先恒速后恒压图3-19先恒速后恒压过滤装置恒速过滤与先恒速后恒压的过滤24恒压阶段的过滤方程222()2()()ReRRVVVVVKA()R()RVV转入恒压操作后所经历的过滤时间。转入恒压操作后所得的滤液体积。恒速过滤与先恒速后恒压的过滤25第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式3.2.4恒压过滤3.2.5恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6过滤常数的测定26一、恒压下的测定,()eeKVq过滤常数通常是在相同条件下，用相同物料，在小型实验设备上进行恒压过滤实验而获得。将恒压过滤方程式12eqqqKK2K2eqK直线的斜率为，截距为。22eqqqK变换为27二、压缩性指数s的测定先求出若干过滤压力差下的K值，然后对K－Δp数据加以处理12sKkp上式两端取对数，得lg1lglg2KspkK与Δp的关系在双对数坐标上标绘时应是直线，直线的斜率为(1-s)，截距为lg(2k)。28第三章、非均相混合物分离及固体流态化3.2过滤分离原理及设备3.2.1流体通过固体颗粒床层的流动3.2.2过滤操作的原理3.2.3过滤基本方程式3.2.4恒压过滤3.2.5恒速过滤与先恒速后恒压的过滤3.2.6过滤常数的测定3.2.7过滤设备29一、板框压滤机30一、板框压滤机31一、板框压滤机32一、板框压滤机动画1733二、加压叶滤机动画2734三、转筒真空过滤机35练习题目思考题作业题:6、7、81.从过滤基本方程式分析提高过滤速率的措施。2.板框压滤机与叶滤机的洗涤方式有什么差别？3.试分析过滤压力差对过滤常数的影响。