第04章02-改-2014-10-28

4．过滤原理及设备4.1基本原理最简单的过滤操作：布氏漏斗悬浮液中固体颗粒被过滤介质截留，清液在压差下通过多孔过滤介质，使固液分离。(过滤操作——利用重力或压差使悬浮液通过多孔性过虑介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，滤液则穿过介质流出。过滤目的：液固混合物的分离)颗粒粘，不出滤液—用助滤剂助滤剂刚性颗粒方式1.预涂方式2.混入悬浮液“穿滤”5%过滤介质缝隙并不需要比颗粒小---架桥现象工业上，例如用板框压滤机过滤完毕时，框内充满滤饼5过滤计算5.1物料衡算悬浮液含固量表示方法：质量分数w,kg固体/kg悬浮液体积分数φ,m3固体/m3悬浮液(3个去向)(3个去向)取1kg悬浮液(由wφ)/)1(//)1(ppw取1m3悬浮液(由φw)注意：①三个去向要清楚②基准要选好滤饼层厚L~V关系总量：V悬=V+LA,固体量：(工业上φ很小，分母中φ可忽略)滤饼空隙率ε与含清液质量分率a关系取1kg滤饼取1m3滤饼,qAVL11qL1paaa/)1(//pa)1(ε)-LA(1=LA)+(V例1有一板框压滤机,框的边长为450mm,厚度为25mm，有20个框。用来过滤含固体w=0.025的水-固悬浮液,滤饼含水40%(质量分率),ρp=2100kg/m3,试计算当滤饼充满滤框时所得的滤液量。解:V饼=0.452×0.025×20=0.101m3=0.583paaa/)1(//2100/)4.01(1000/4.01000/4.0wVVVVpp饼饼饼)1()1(])1)(11[(pwVV饼]583.01.2)583.01)(1025.01[(101.0339.3m5.2过滤速率过滤特点：①滤饼中流体流动很慢②非定态压差一定时,τ↑,u↓注意：V为累计滤液量,m3处理：①用康采尼方程②拟定态ddqAddVu又22'3322'(1)1(1)aKuLdqudaKL饼饼PP321dqdaKq并（）PqL)1(32')1(aKrdqdrq并P饼P“参数综合法”令则r—滤饼比阻，只与床层特性有关（r为单位滤饼厚度的阻力）---过滤推动力ΔP=ΔP饼+ΔP介串联过程：速率相同qe为过滤介质当量滤液量参数归并过滤速率基本方程qrddqu饼P)(eeqqrqrqrddqPPP介饼rKP2)(2eqqKddq过滤常数K,qe是否真为常数，得看条件K,qe的影响因素滤饼比阻：不可压缩滤饼，r=常数,K∝ΔP可压缩滤饼,r=r0ΔPS,K∝ΔP1-S,S为压缩指数qe与介质性质、悬浮液性质有关rKP25.3过滤基本方程的应用1．恒速过滤（速率定，K变）隔膜式往复泵流量一定若τ=0,q=0则uqqKddqe常数)(2)(2eqqKq终终终终或注意K变化22Kqqqe222KAVVVe例2某过滤机恒速操作τ(min)=10+10+10①V(l)=4+?+?②共滤了30min后,用VW=0.2V总的洗涤液量洗涤，速率不变,则τW=?③每次过滤洗涤后,所需装卸时间τD为20min,求：生产能力?VQ解：①由于速度恒定,∴V∝τV=4+4+4=12升②∴τW=0.2τ=0.2×30=6min③2.0min/21.02063012lVQDW2.恒压过滤（K定，速率变）若τ=0,q=0则积分得q2+2qqe=Kτ或V2+2VVe=KA2τ)(2eqqKddq00)(2dKdqqqeqeeqqKq2例3某叶滤机恒压操作τ(min)=10+10+10①V(l)=4+2+?②共滤了30min后,用VW=0.2V总的洗涤液量洗涤，ΔP洗=ΔP滤,μ洗液=μ滤液,则τW=?③每次过滤洗涤后,所需装卸时间τD为20min,求：生产能力?VQ解：①由恒压方程V2+2VVe=KA2τ代入数据求KA2,Ve42+2×4Ve=KA2×1062+2×6Ve=KA2×20得Ve=1升，KA2=2.4升2/分∴τ=30min时ΔV=1.54升②洗涤过程定态,饼厚为过滤终了的饼厚(叶滤机)。当ΔP洗=ΔP滤,μ洗液=μ滤液时，eeVVKAV22升54.711304.22终ddVddVW分升终/141.0)154.7(24.2)(22eVVKA③=0.124升/分min7.10141.054.72.0207.103054.7DWVQmin/21.02063012lVQDW恒速4.过滤常数的测定由小装置上测定的实验数据能否用于大装置？看影响因素qe=f(过滤介质，悬浮液性质)与A无关(而Ve∝A)操作压强改变后要换算,悬浮液浓度变化后要换算0122rrKSPP3.先变压后恒压从τ=τ1,q=q1起开始恒压操作或如先恒速后恒压恒速段11)(2dKdqqqqqe)()(2)(11212Kqqqqqe)()(2)(121212KAVVVVVe)(2111eqqKq终恒压终KK在恒压下做实验No.qτ1……由2……3……线性化…eqqqK22KqqKqe215.4过滤过程计算1．变量分析设计型：已知：qe,K,V,τ,ΔP求：A操作型：已知：A,qe,K,V,ΔP(或τ)求：τ(或ΔP)2．生产能力的优化间歇过滤机恒压操作有优化问题令可得τopt)(fVQDW0ddQ当Ve=0时，2222))((KAVVKAeeDWoptDWopt图解思维本次讲课习题：第四章3，4，5，7