化原理課件過濾(周4).ppt

1 江蘇工業(yè)學(xué)院 第四章流體通過顆粒層的流動 過濾 作業(yè) 3 思考題 1 2 3 物系 均相 非均相 物系內(nèi)部各處物料性質(zhì)均勻無相界面 例 混合氣體或均相混合溶液 物系內(nèi)部有隔開的相界面 而在相界面兩側(cè)物料性質(zhì)截然不同 例 含塵氣體 懸浮液等 分散相 分散物質(zhì) 處于分散狀態(tài)的物質(zhì) 如 氣體中塵粒 懸浮液中的顆粒 乳濁液中的液滴連續(xù)相 分散介質(zhì) 包圍著分散相 處于連續(xù)狀態(tài)的物質(zhì) 如 含塵氣中的氣體 懸浮液中的液體 非均相物系 依靠外力使分散相與連續(xù)相發(fā)生相對運(yùn)動 非均相混合物的分離方法 重力 離心力 壓力 機(jī)械分離 沉降和過濾 第四章流體通過顆粒層的流動一 概述 床層 眾多固體顆粒堆積而成的靜止顆粒層靜止 固定床許多化工過程都與流體通過固定床的流動有關(guān) 如 固定床化學(xué)反應(yīng) 催化劑構(gòu)成固定床 懸浮液過濾 濾餅作為固定床 還有 吸附 地下水 石油滲流等 每種操作都有各自的特點(diǎn) 但基本規(guī)律相似 既然這些操作都與固定床有關(guān)而床層又由顆粒構(gòu)成 所以從顆粒特性入手 討論基本規(guī)律 二 顆粒床層的特性1 單顆粒的特性 形狀 大小 表面積工業(yè)上所遇顆粒多為非球形 形狀各異 要想表征它的大小必須有個參照 球形顆粒 1 球形 體積 V 6 dP3表面積 S dP2比表面積 a S V 6 dP 2 非球形 體積等效 deV3 6 V真實(shí)表面積等效 des2 S真實(shí)比表面積等效 S V 6 dea a真實(shí) 3 三者關(guān)系 dea deV 1 5des 4 形狀系數(shù) deV2 des2 deV2 des2 s球 s實(shí) 與非球體積相等的球的表面積 非球形顆粒的表面積 1 球形顆粒 以dP便可唯一的確定其V S a非球顆粒 必須定義兩個參數(shù)才能確定V S a一般以dev和 2 顆粒群的特性 床層是由顆粒群構(gòu)成 顆粒群中各個顆粒的尺寸各不相同 粒度分布 1 粒度分布篩分 篩分法 常用 顯微鏡法沉降法等 2 顆粒群的平均直徑 一般以平均直徑的概念來代替粒度分布 用那種平均直徑 要對過程規(guī)律了解 流體流過顆粒層 爬流 層流 流動阻力主要取決于固體表面積的大小 顆粒形狀不重要 所以 以比表面積相等作準(zhǔn)則 確定顆粒的平均直徑 3 床層特性 顆粒群按某種方式堆積成固定床顆粒堆積的疏密對床層影響很大 床層壓降 床層對流體的阻力由堆積方式?jīng)Q定 1 床層空隙率 一般亂堆床層的 0 47 0 7 壁面附近大于內(nèi)部 壁面效應(yīng) 2 床層的各向同性 一般亂堆床層可認(rèn)為是各向同性的 它的一個重要特性是 床層橫截面上可供流體通過的空隙面積 床層截面 3 床層的比表面積 aB單位床層體積 不是顆粒 具有的顆粒表面積 則 床層和顆粒比表面積之間的關(guān)系為 忽略重疊 aB a 1 a S V 三 流體通過固定床的壓降流體通過固定床的空隙流動會產(chǎn)生阻力 壓降 類似于第一章中流體通過管道的流動 但復(fù)雜的多 很難進(jìn)行理論計(jì)算 必須依靠實(shí)驗(yàn) 以前介紹過因次分析的方法 它的關(guān)鍵在于 如數(shù)列出影響過程的主要因素 無須對過程本身的內(nèi)在規(guī)律有深入了解 本章再介紹一種實(shí)驗(yàn)規(guī)劃方法 數(shù)學(xué)模型法1 顆粒床層的簡化模型 1 床層的簡化模型 工程上感興趣的主要是床層壓降 由流體通過床層的孔道時形成 它可使流體沿床層截面的速度分布變得相當(dāng)均勻 但也不希望太大 為使計(jì)算床層壓降這個復(fù)雜問題可以用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行 將床層中不規(guī)則的通道簡化成長度為Le的一組平行細(xì)管 如圖 并規(guī)定 1 細(xì)管的內(nèi)表面積等于床層顆粒的全部表面積 用床層比表面aB表示 2 細(xì)管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積 用空隙率 表示 則 de 4 細(xì)管截面積 Le 潤濕周邊 Le 4 aB 4 a 1 以1m3為基準(zhǔn) 此模型表示 流體通過固定床的壓降等同于流體通過一組當(dāng)量直徑為de 長度為Le的細(xì)管的壓降 2 流體壓降的數(shù)學(xué)模型 hf P Le de u12 2 阻力損失表現(xiàn)為虛擬壓強(qiáng)降低 u1 為流體在顆?？障堕g的流速 與空床流速 表觀流速 u的關(guān)系為 u u1或u1 u 將u1及de代入hf式得 P L Le 8L 1 a u2 3Le與L數(shù)值不一定相等 但比值相等 將Le L并入 中則 Le 8L 為模型參數(shù)未知 P L 為單位床層高度的虛擬壓強(qiáng)差本章中 P L P L 稱 P為壓強(qiáng)差 3 模型的檢驗(yàn)和模型參數(shù)的估值上述處理的有效性必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn) 也要由實(shí)驗(yàn)測定 康采尼發(fā)現(xiàn) Re 2流速較低時 K Re K 康采尼常數(shù) 其值為5 0 Re 床層雷諾數(shù)Re deu1 4 u a 1 對不同床層誤差 10 說明簡化合理 將 K Re 代入前式得 P L K a2 1 2 u 3 康采尼方程 適用于Re 2的范圍 過濾操作基本在此范圍還有歐根方程 誤差約 25 不介紹 從康采尼方程可看出影響床層壓降的變量有三類 1 操作變量 u 2 流體物性 3 床層特性 a 影響最大的是 例 其他條件不變 從0 5 0 4 P L增加2 8倍 4 因次分析和數(shù)學(xué)模型法比較因次分析法 關(guān)鍵在于如數(shù)列出影響過程的主要因素 而對過程的內(nèi)部規(guī)律不用做深入了解 實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟趯ふ页龈鳠o因次變量之間的關(guān)系 簡少實(shí)驗(yàn)工作量 但并不提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性 適用于大多數(shù)研究對象 數(shù)學(xué)模型法 立足于對所研究過程的深刻理解 實(shí)驗(yàn)的目的在于檢驗(yàn)物理模型的合理性并測定少數(shù)模型參數(shù) 更具有科學(xué)性 其主要步驟為 1 將真實(shí)過程簡化為物理模型 以便用數(shù)學(xué)方程描述 2 建立數(shù)學(xué)模型 3 用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇?并測定模型參數(shù)此處用數(shù)學(xué)模型法研究的目的 1 獲得流體通過床層的壓降 2 流體通過顆粒層流動的內(nèi)在規(guī)律 流動狀態(tài)為爬流 層流 第一次課小結(jié)因次分析法 1 如數(shù)列出影響過程的主要因素2 簡少實(shí)驗(yàn)工作量 并不提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性3 適用面廣 特別是復(fù)雜過程方便數(shù)學(xué)模型法 1 立足于對所研究過程的深刻理解2 更具有科學(xué)性3 適用面窄 第二次課作業(yè) 7 V2 1 5L8 V 13L注 恒壓階段的K即是恒速終了時的K思考題 4 四 過濾原理及過程計(jì)算1 過濾原理 1 過濾 在外力作用下 使懸浮液中的液體通過介質(zhì) 固體被截流 從而實(shí)現(xiàn)液 固分離的操作 懸浮液 濾漿 料漿 通過介質(zhì)的液體 濾液 被截流的固體 濾餅 濾渣 2 外力 推動力 重力 離心力或壓強(qiáng)差 工業(yè)上多用壓強(qiáng)差 3 過濾方式 餅層過濾和深層過濾餅層過濾 懸浮液置于介質(zhì)的一側(cè) 固體沉積其上 液體通過 特點(diǎn) 真正起過濾作用的是餅層 介質(zhì)主要起支撐作用 適于含固量高的懸浮液 1 以上 深層過濾 料漿通過一個很厚的床層 顆粒吸附于孔道中 液體通過 特點(diǎn) 沒有濾餅形成 起過濾作用的是床層 介質(zhì) 適用于處理量大 固體顆粒小 含量低 0 1 的場合 如自來水廠飲水的凈化 4 過濾介質(zhì) 餅層 多孔物質(zhì) 支撐物 強(qiáng)度大 阻力小 耐腐 耐熱 孔道直徑D小 如果D d 則要 架橋 快 工業(yè)上常用介質(zhì) 織物 濾網(wǎng) 濾布 棉 麻 毛 絲等 多孔固體 陶瓷 多孔塑料 金屬等 堆積介質(zhì) 用于深床過濾 細(xì)紗 木炭 石棉 硅藻土等 5 濾餅的壓縮性 不可壓縮濾餅 當(dāng) P 時 顆粒形狀和空隙無明顯變化 則單位餅厚的阻力恒定 如碳酸鈣 可壓縮濾餅 當(dāng) P 時 顆粒形狀和空隙發(fā)生明顯變化 則單位餅厚的阻力隨 P 而增大 如膠狀物 6 壓縮指數(shù)S S 0 1不可壓縮的為0 可壓縮的0 2 0 8 7 濾餅的洗滌 某些過濾過程在過濾結(jié)束后要洗滌 目的是回收濾餅中殘留濾液 或除去濾餅中的可溶鹽 洗滌液用量和洗滌速率要通過小試測定 8 過濾過程的特點(diǎn) 雖然過程操作中床層厚度不斷增加 但增加緩慢 仍可按定態(tài)處理 前面固定床壓降結(jié)果可用 2 過濾過程計(jì)算 1 物料衡算 懸浮液 濾液 濕濾餅即 V懸 V濾 LA 1 總量衡算 或 V懸 LA 1 2 固含量恒算 其中 V懸 懸浮液體積 V濾 濾液體積 以后以V代 L 濾餅厚度 A 過濾面積 懸浮液含固量的體積分率 m3固體 m3懸浮液 m3濾餅 m3濾液 LA V P P 1 LA 1 V LA 3 懸浮液含固量的質(zhì)量分率 kg固體 kg懸浮液 P 分別為固體顆粒和濾液的密度 由 2 3 式可導(dǎo)出 L 1 V A 一般懸浮液中 L q 1 q V A 單位面積的濾液量 P131例4 3 注意1 不能用重量算2 用LA V和L 1 V A 導(dǎo)出 提問 1 實(shí)現(xiàn)過濾操作的外力有幾種 2 工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)主要有那些 3 在餅層過濾中真正起攔截顆粒作用的是什么 2 過濾速率 dV Ad 單位時間通過單位面積的濾液體積稱過濾速率即 u dV Ad dq d m3 m2s或m s V 時間內(nèi)的累計(jì)濾液量 m3 q V A 單位面積上的累積濾液量 m3 m2 按前面的模型減化推導(dǎo) 將 L q 1 代入康采尼方程 P L K a2 1 2 u 3 整理得 令 r K a2 1 3得 u P r 1 L再將 L q 1 代入得 u P r q dq d 式中 P 濾餅層兩邊的壓差 Pa 濾液的粘度 Pa sr 濾餅的比阻若濾餅可壓縮則r與 P有關(guān)其關(guān)系式為 r r0 P S 經(jīng)驗(yàn)公式 r0 單位壓差下濾餅的比阻 1 m2 r0 s為實(shí)驗(yàn)常數(shù) 由實(shí)驗(yàn)測定 u式可寫作 過濾速率 推動力 阻力u P r q 總推動力 穿過濾餅推動力 穿過過濾介質(zhì)推動力即 P P1 P2總阻力 穿過濾餅阻力 穿過過濾介質(zhì)阻力 r q qe 令 K 2 P r 2 P1 S r0 與懸浮液性質(zhì)及操作壓差有關(guān) 則 u dq d P r q qe 即 dq d K 2 q qe 或 dV d KA2 2 V Ve 過濾速率基本方程 其中 K qe或Ve為過濾常數(shù) 由實(shí)驗(yàn)測定qe 反映過濾介質(zhì)阻力大小 m3 m2 K 與懸浮液性質(zhì)及操作壓差有關(guān) m2 s 注 只有當(dāng)物系和壓力都不變時qe K才會是常數(shù) 說明 1 該方程表示 過濾進(jìn)程中的任意瞬間過濾速率與各因素間的關(guān)系2 該方程是過濾計(jì)算和強(qiáng)化過濾操作的基本依據(jù)3 應(yīng)用該方程時要針對具體操作積分 過濾操作有三種 恒壓 恒速 聯(lián)合 3 恒壓過濾 工業(yè)上用的最多 1 定義 過濾操作在恒定壓差下進(jìn)行 2 特點(diǎn) K為常數(shù) 隨 V L 阻力 dV d 很小 3 恒壓過濾方程 對過濾基本方程積分 dV d KA2 2 V Ve 2 V Ve dV KA2 d 積分邊界條件為 過濾時間 0 濾液體積 0 V 則上式為 0V2 V Ve dV KA2 0 d 解得 V2 2VVe KA2 或 q2 2qqe K 恒壓過濾方程 說明 1 V是個累計(jì)值 1 V1 2 V2 2 1 V2 V1 V2 若在壓差到達(dá)恒定之前 已在其他條件下過濾了一段時間 1并獲得濾液量V1 則可得 V1V2 V Ve dV KA2 1 d V2 V12 2Ve V V1 KA2 1 或 q2 q12 2qe q q1 K 1 3 當(dāng)過濾介質(zhì)阻力可以忽略不計(jì)時 Ve 0 e 0則過濾方程簡化為 V2 KA2 或q2 K 4 若邊界條件取 0 e 0 Ve得 Ve2 KA2 e 恒壓過濾要記住的公式 K 2 P1 S r0 V2 2VVe KA2 或 q2 2qqe K V2 V12 2Ve V V1 KA2 1 或 q2 q12 2qe q q1 K 1 V2 KA2 Ve2 KA2 e或 q2 K qe2 K eq和V的方程記一個即可哪個方便用哪個 4 恒速過濾 1 定義 維持速度恒定的過濾 u恒定 則隨著過濾的進(jìn)行 阻力 P 即 P隨 2 恒速過濾方程 u恒定 則 dq d 常數(shù)即 dq d K 2 q qe 常數(shù) q K 2 q qe q2 qqe K 2 恒速過濾可通過使用正位移泵向過濾機(jī)供料 旁路不開 來實(shí)現(xiàn) 但由于 P上升很快 工業(yè)上一般不單獨(dú)使用 P2太高設(shè)備受不了 5 聯(lián)合操作 兩種 1 先恒速后恒壓 工業(yè)上采用這種 2 先恒壓后恒速 最終壓強(qiáng)很大 不可取 如何實(shí)現(xiàn) 初期恒速 P 當(dāng) P 給定值時 安全閥自動泄壓 此后為恒壓過濾 計(jì)算時要分兩段分別算 前次課小結(jié) 1 基本方程dV d KA2 2 V Ve 2 恒壓過濾方程 V2 2VeV KA2 V2 V12 2Ve V V1 KA2 1 3 恒速過濾方程 V2 VVe KA2 24 過濾常數(shù) K qeK 2 P1 S r0 例題1 在一板框過濾機(jī)上 恒壓過濾某種懸浮液 在2atm表壓下 20分鐘在每1m2過濾面積上得到0 197m3的濾液 再過濾同樣長時間又得到濾液0 09m3 試求 共過濾1小時可得總濾液為多少m3 已知 恒壓 1 20 60 1200s 2 2 1 2400sq1 0 197m3 m2q2 q1 0 09 0 287m3 m2求 3600s時 q 解 恒壓過濾方程為 q2 2qqe K 將已知的兩組數(shù)據(jù)代入恒壓過濾方程得 0 1972 2 0 197qe 1200K0 2872 2 0 287qe 2400K 解得 qe 0 0222m3 m2K 3 963 105m2 s將qe K及 3600s代入恒壓過濾方程得 q 0 3562m3 m2 例2 用一板框過濾機(jī)處理懸浮液 獲每m3濾液得濾餅0 04m3 在1atm下操作 過濾常數(shù)K 2 73 10 5m2 s 過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì) 濾餅不可壓縮 1 若要求過濾1h獲得0 41m3濾餅 求所需過慮面積 2 若選板框長 寬為 0 81 0 81 m2 框數(shù)和框的厚度為多少 已知 0 04m3濕餅 m3濾液 3600s得LA 0 41m3濕餅K 2 73 10 5m2 s Ve 0 e 0 s 0 解 1 A 恒壓 V2 KA2 LA VV 0 41 0 04 10 25m3 A V K 1 2 10 25 2 73 10 5 3600 1 2 32 7m2 2 n A 0 81 0 81 2 n 32 7m2 n 25又 V餅 0 812 25 0 41 0 025m 小結(jié) 1 恒壓過濾方程 V2 2VVe KA2 2 過濾基本方程 3 過濾常數(shù)K 2 P1 S r0 作業(yè) 4 5 6 過濾常數(shù)的測定 1 K qe的測定 通過實(shí)驗(yàn)測將恒壓過濾方程 q2 2qqe K 改寫為 q 1 K q 2 K qe 上式為 q q的線性關(guān)系斜率為 1 K截距為 2 K qe做實(shí)驗(yàn) 記錄不同過濾時間 所得單位過濾面積的濾液量 q 以 q q作圖 通過斜率和截距可得qe K 如恒壓前已過濾 1時間 得濾液q1 則可將式 q2 q12 2qe q q1 K 1 改寫為 1 q q1 1 K q q1 2 K qe q1 則 1 q q1 q q1 為線性關(guān)系 同理可求得K qe 2 s r0的測定 通過實(shí)驗(yàn)測在不同 P下對指定物料做實(shí)驗(yàn) 求得對應(yīng)的K值 按上面方法 利用K 2 P1 s r0 可求得s r0 lgK 1 s lg P lg 2 r0 以lgK lg P作圖 斜率 1 s 截距 lg 2 r0 已知 體系一定 s r0可求 注 將lg 2 r0 當(dāng)常數(shù)不嚴(yán)格 隨 P變 顆粒的剛性越大 越準(zhǔn) 實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí) 1 實(shí)驗(yàn)任務(wù) 搞清要測什么 2 測試儀表 搞清實(shí)驗(yàn)中用到的儀器 儀表3 實(shí)驗(yàn)步驟 搞清應(yīng)該怎么安排實(shí)驗(yàn)4 數(shù)據(jù)處理 搞清實(shí)驗(yàn)完成后得到那些數(shù)據(jù) 繪成幾張圖表 五 過濾設(shè)備 由于懸浮液的性質(zhì)不同 過濾目的不同 處理量不同 所用的過濾設(shè)備就不同 按操作壓差分 壓濾型 板框過濾機(jī) 葉濾機(jī) 間歇式 BS315板框式壓濾機(jī) 手動壓緊 吸濾型 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 連續(xù)式 離心式 三足離心機(jī) 間歇式 葉濾機(jī) 間歇式 暗流式 1 壓濾型 間歇操作 1 板框過濾機(jī) 工業(yè)上應(yīng)用最廣 由板和框構(gòu)成 過濾板 框 洗滌板標(biāo)記 排列順序 1 2 3 2 1 2 3 見P127 128圖 板框結(jié)構(gòu) 排列次序 1 2 3 2 1 2 3 過濾 料漿由框角端暗孔進(jìn)入框內(nèi) 濾液從兩側(cè)濾布穿過 濾渣留于框內(nèi) 濾液從排出口排出 有明流 暗流之分 明流式 排液方式 明流 每塊板底排液 洗滌時關(guān)閉洗板排液閥 暗流 匯于總管一起送出 過濾階段 洗滌階段 橫穿洗法 洗滌 洗水由洗滌板角端暗孔進(jìn)入 穿過濾布進(jìn)入框內(nèi) 再穿過餅層和另一側(cè)濾布 由排出口排出 這種洗滌方式叫 橫穿洗滌 特點(diǎn) 濾漿和洗水各走各的管 后處理 洗滌后卸出濾餅 洗濾布 重新裝合 進(jìn)入下一個循環(huán) 材質(zhì) 鑄鐵 碳剛 不銹鋼 鋁 塑料 木材等 常用尺寸 板框?yàn)檎叫芜呴L320 1000mm 框厚25 50mm 框數(shù)10 60塊 可調(diào)節(jié) 生產(chǎn)量小時中間插入盲板 系列代號 例 BMS20 635 25B 板框過濾機(jī)M 明流S 手動壓緊20 過慮面積635 邊長25 厚度 2 葉濾機(jī) 間歇式 置換洗滌法 與板框過濾機(jī)對比 葉濾機(jī) 濾液穿過濾布進(jìn)入葉內(nèi)板框過濾機(jī) 濾液穿過濾布流出框外葉濾機(jī) 置換洗滌板框過濾機(jī) 橫穿洗滌 葉濾機(jī) 可壓濾也可吸濾板框過濾機(jī) 只能壓濾 2 吸濾型 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 連續(xù)式 原理 一個周期分成五個區(qū)1 7區(qū) 過濾區(qū) f凹槽8 10區(qū) 吸干區(qū) f凹槽11區(qū) 空12 13區(qū) 洗滌區(qū) g凹槽14區(qū) 吸干區(qū) g凹槽15區(qū) 空 16 17區(qū) 吹松 卸料區(qū) h凹槽18區(qū) 空 說明 1 推動力小 外面大氣壓 里面抽真空 Pmax 760mmHg2 過慮面積小 轉(zhuǎn)筒面積為5 40m3浸沒度僅為10 30 3 轉(zhuǎn)速不能太大 0 1 3r min合適 太快濾餅薄 不好卸料 4 濾餅含濕量高 10 30 特點(diǎn) 連續(xù)操作 適用于處理量大 粘度不太大 濾餅壓縮性不大的場合 3 離心式 三足離心機(jī) 間歇式 有過濾式和沉降式兩種 卸料方式有上部卸料和下部卸料 適用于處理量小 過濾周期長 濾餅含液量要求低的場合 濾渣不易受損 如結(jié)晶分離 過濾式 乳濁液分離 沉降式 但勞動強(qiáng)度大 生產(chǎn)能力低 六 濾餅的洗滌 1 目的 回收 產(chǎn)品為濾液 凈化 產(chǎn)品為濾餅 2 定義 洗滌速率 dV d W m3 s 洗水量 VW m3 洗滌時間 W VW dV d W s 恒壓時 過濾速率不是常數(shù) 但洗滌速率基本為常數(shù) 濾餅厚度不變 阻力不變 3 洗滌速率 找出過濾終了時的過濾速率與洗滌速率的關(guān)系 利用過濾基本方程推 已知 dV d KA2 2 V Ve A22 P1 S r0 2 V Ve K 2 P1 S r0 條件 對一定懸浮液 r0為常數(shù) 洗滌 P 過濾終了 P洗水 濾液 則 對橫穿洗滌 板框過濾機(jī) 洗水 W 流經(jīng)路徑長度為過濾終了時濾液 E 流經(jīng)長度的兩倍即 L Le W 2 L Le E或 V A Ve A W 2 V A Ve A E 1 而過慮面積為洗滌面積的兩倍 AE 2AW 2 將 1 2 式及K代入基本方程得 dV d E KAE2 2 V Ve E K 2AW 2 AE AW V Ve W 4KAW2 2AW AW V Ve W 4KAW2 2 V Ve W 4 dV d W即 dV d W dV d E 4 KA2 8 V Ve E 或 dq d W dq d E 2 K 4 q qe E Aw A 2 等式兩邊同除Aw 對置換洗滌 葉濾機(jī) 洗水與濾液同路 L Le E L Le WAE AW V Ve E V Ve W則 dV d W dV d E KA2 2 V Ve E或 dq d W dq d E 4 洗滌時間 板框過濾機(jī) W VW dV d W qW dq d W VW8 V Ve E KA2 以上討論的是 P相同時 有時為了提高洗滌速率 P加大 或洗水粘度與濾液差別很大 算出的 W要修正 W W W P PW 七 過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 Q過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 一般指單位時間獲得的濾液體積 有時按單位時間獲得的濾餅量或絕干濾餅量計(jì) 1 間歇過濾機(jī) 以濾液體積為計(jì)算基準(zhǔn) m3 Q V T m3 h V 一個操作循環(huán)內(nèi)獲得的濾液量 m3 T 一個循環(huán)的時間 即操作周期 s T W D 一個操作循環(huán)內(nèi)的過濾時間 s W 一個操作循環(huán)內(nèi)的洗滌時間 s D 一個操作循環(huán)內(nèi)的卸渣 清洗 裝合等輔助時間 s Q V T 3600V W D m3 h 一般 D給出 W要計(jì)算 注 由P137圖4 23可知 對一定洗滌時間和輔助時間 W D 必存在一個最佳過濾時間 OPT 過濾至此停止 可使過濾機(jī)生產(chǎn)能力達(dá)最大值 這是設(shè)備操作的最優(yōu)化課題 條件不同 得出的最優(yōu)化關(guān)系不同 習(xí)題6有時間看看 2 連續(xù)過濾機(jī) 真空轉(zhuǎn)筒過濾機(jī) 以濾液體積為計(jì)算基準(zhǔn) 特點(diǎn) 過濾 洗滌 卸餅等操作在不同區(qū) 同時進(jìn)行 即 過濾時間 只占轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)一周時間的一部分 而轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)一周為一個操作周期 時間為T 過濾時間 與浸沒度 有關(guān) 浸沒角度 360 T 設(shè) n 轉(zhuǎn)速 r s 則 T 1 n s r T n生產(chǎn)能力與同樣過濾面積 同樣操作周期 同樣過濾時間的板框過濾機(jī)一樣 所以可仿照間歇過濾機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算 Q V T nV nqA m3 s V 恒壓過濾方程為 V2 2VeV KA2 或 V2 2VeV Ve2 Ve2 KA2 V Ve 2 Ve2 KA2 V Ve2 KA2 1 2 Ve將過濾時間代入得 V Ve2 n KA2 1 2 Ve Q nV n Ve2 n KA2 1 2 Ve 當(dāng)忽略介質(zhì)阻力時 Q KA2 n 1 2 A K n 1 2 m3 s 說明 1 K反映 P n Q 但不能太大 Q 但有一定限制 2 如果知道過濾周期和濾液體積 則生產(chǎn)能力直接算Q 3600V T m3 h 3 Q n1 2 Q V q V L n 1 2 Q V T nV nqA A K n 1 2 八 加快過濾速率的三種途徑1 改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu) 加助濾劑2 改變懸浮液中顆粒聚集狀態(tài) 加絮凝劑3 動態(tài)過濾 采用機(jī)械的 水利的或電場的人為干擾 限制濾餅厚度的增長 它有別與傳統(tǒng)的過濾方法 餅層不斷增厚 作業(yè) 9 10 129 q 58 4 L m3 w 6 4 min 10 166 s w 124 s 12 n 4 5r minL L 2 3 過濾小結(jié) 1 基本方程dV d KA2 2 V Ve 2 恒壓過濾方程 V2 2VeV KA2 V2 V12 2Ve V V1 KA2 1 3 恒速過濾方程 V2 VVe KA2 2 4 過濾常數(shù) K qeK 2 P1 S r0 5 洗滌 洗滌時間 W VW dV d W洗滌速率 橫穿洗滌 dV d W dV d E 4 KA2 8 V Ve E 置換洗滌 dV d W dV d E KA2 2 V Ve E6 生產(chǎn)能力 Q 3600V T m3 h 間歇式 Q 3600V W D 連續(xù)式 Q 3600V T 3600A K n 1 2 3600nV 3600nqA m3 h n r s 習(xí)題 1 若介質(zhì)阻力可以忽略 對恒壓過濾 濾液量增大1倍 則過濾速率將 減小1倍 分析 由過濾基本方程 dV d A2K 2 V Ve 及題給條件 Ve 0 V2 2V1 得 dV2 d A2K 2V2 A2K 2 2V1 dV1 d 2 2 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 轉(zhuǎn)速越大 則生產(chǎn)能力就越 每轉(zhuǎn)一周所獲得的濾液量就越 形成的濾餅厚度越 過濾阻力越 大 少 薄 小 分析 由轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的生產(chǎn)能力 Q A K n 1 2 忽略介質(zhì)阻力 可知轉(zhuǎn)速增大使生產(chǎn)能力提高 但同時每轉(zhuǎn)一周所需時間將減少 每周過濾時間也相應(yīng)減少 致使每周所獲得濾液量減少 濾餅變薄 阻力變小 3 恒壓板框過濾機(jī) 當(dāng)操作壓差增大1倍時 在同樣的時間里所得濾液量將 忽略介質(zhì)阻力 濾餅不可壓縮 A 增大至原來的 2倍 B 增大至原來的2倍 C 增大至原來的4倍 D 不變 A 分析 由恒壓過濾方程及題給條件有 V2 KA2 K 2 P r0 2k Pk 1 r0 得 V p A 4 恒壓過濾時 過濾時間增加1倍則過濾速率為原來的 倍 設(shè)介質(zhì)阻力可忽略 濾餅不可壓縮 A 2倍 B 1 2倍 C 2倍 D 1 2倍 分析 過濾基本方程為 dq d K 2 q qe a 恒壓過濾方程為 q2 2qqe K b 將qe 0代入兩式 然后再將 b 代入 a 有dq d K 2 K 1 2dq d 1 B 5 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的洗滌速率與最終過濾速率之比為 A 1