第二篇(第七章)過濾

1、第七章 過濾1 過濾操作的基本概念2 表面過濾的基本理論四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理1/200 非均相物系非均相物系均相物系均相物系1 過濾操作的基本概念過濾操作的基本概念分離分離 懸浮液（固懸浮液（固-液混合物）液混合物）含塵氣體（固含塵氣體（固-氣混合物）氣混合物） -過濾過濾一、過濾過程一、過濾過程混合物中的流體在推動(dòng)力（重力、壓力、離心力等）作用下通過過濾介質(zhì)時(shí)，流體中的固體顆粒被截留，而流體通過過濾介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)流體與顆粒物的分離。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理2/200二、過濾介質(zhì)二、過濾介質(zhì)（1）固體顆粒：天然的（如石英砂、無煙煤、磁鐵礦粒）和人工合成的（如各種濾料） （2）織

2、物介質(zhì)，如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編織成的濾布；（3）多孔性固體介質(zhì)，如素瓷板或管、燒結(jié)金屬板或管等。（4）多孔膜：由高分子有機(jī)材料或無機(jī)材料制成的薄膜。過濾介質(zhì)濾漿濾餅濾液四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理3/200 濾濾餅餅過過濾濾深深層層過過濾濾兩兩種種過過濾濾方方式式三、過濾分類（表面過濾）推動(dòng)力：重力、壓（表面過濾）推動(dòng)力：重力、壓力、離心力力、離心力 架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象濾餅過濾濾餅過濾表面（濾餅）過濾示意圖表面（濾餅）過濾示意圖以固體顆粒為過濾介質(zhì)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理4/200過濾流體濾液過濾介質(zhì)深層過濾示意圖深層過濾示意圖應(yīng)用比較：濾餅過濾：濾餅過濾：顆粒物濃度較高

3、或過濾速度較慢、濾餅層容易形成。如污泥脫水用的真空過濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)，給水處理中的慢濾池、袋式除塵器。深層過濾：深層過濾：顆粒物含量少。如快濾池在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉淀等作用下，顆粒物最終附著在介質(zhì)表面2 表面過濾的基本理論一、過濾基本方程一、過濾基本方程懸浮液濾液過濾介質(zhì)L濾餅pAdtdVu 過濾速度-dt-微分過濾時(shí)間，s；dV-dt時(shí)間內(nèi)通過過濾面的濾液量，m3；A-過濾面積四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理6/200cmRRpu懸浮液濾液過濾介質(zhì)L濾餅p過濾速度與推動(dòng)力之間的關(guān)系可用Darcy定律表示：Rm，Rc-過濾介質(zhì)和濾餅層的過濾阻力，m-1；rLLrpummrm，r-過濾介質(zhì)和

4、濾餅層的過濾比阻，m-2，是單位厚度過濾介質(zhì)或?yàn)V餅層的阻力；Lm，L-過濾介質(zhì)和濾餅層厚度，m。Rm= rmLm；Rc=rL-Ruth過濾方程四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理7/200rLLrpummemmrLLr eLLrpu 將過濾介質(zhì)的阻力轉(zhuǎn)化成厚度為L(zhǎng)e的濾餅層的阻力四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理8/200eVVKAAdtdV2eqqKdtdq2-表面表面過濾基本方程過濾基本方程過濾常數(shù)過濾常數(shù)K反映懸濁液的過濾特性，與懸濁液濃度、濾液黏度以及濾餅層的顆粒性質(zhì)和可壓縮性有關(guān);Ve和qe跟過濾介質(zhì)特性相關(guān)。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理9/200tKAVVVe222（一）、恒壓過濾（一）、

5、恒壓過濾過濾阻力過濾推動(dòng)力AdtdVu eVVKA 2二、過濾過程的計(jì)算二、過濾過程的計(jì)算特點(diǎn)：特點(diǎn)： K為常數(shù)為常數(shù) 積分得：積分得： 或或Ktqqqe22若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則 tKAV22或或Ktq 2-確定濾液量與過濾時(shí)間和過濾壓差等之間的關(guān)系。VtedtKAdVVV002)(2VteKdtdVqq00)(2frpKs012四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理10/200常數(shù)AtV3 3、恒速過濾、恒速過濾過濾阻力過濾推動(dòng)力AdtdVu eVVKA 2特點(diǎn)：特點(diǎn)： K不為常數(shù)，而不為常數(shù)，而u為常數(shù)。為常數(shù)。tAKVVVe222整理得：整理得： 若過濾介質(zhì)阻

6、力可忽略不計(jì)，則若過濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則 或或tKqqqe22tAKV222或或tKq22frpKs012四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理11/200eqKqKqt21斜率1/K截距2qe/K 1500 t 1000 q 500 0 0 0. 025 0.05 0.075qBpsKlg)1 (lgfrpKs012三、過濾常數(shù)的測(cè)定三、過濾常數(shù)的測(cè)定恒壓時(shí)：恒壓時(shí)：Ktqqqe22求出壓縮指數(shù)求出壓縮指數(shù)s 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理12/200例：在實(shí)驗(yàn)室中采用一個(gè)邊長(zhǎng)為0.24m0.23m小型板框過濾對(duì)某固體粉末與水的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)。懸浮液固體含量為25kg/m3，溫度為20。試驗(yàn)

7、分別測(cè)定了在過濾壓強(qiáng)差p為0.1MPa、0.3MPa、0.4MPa下。在不同過濾時(shí)間下所得的濾液體積量見下表。試求：（1）各p下的過濾常數(shù)K及過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積qe；（2）濾餅壓縮指數(shù)s。（1）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出不同條件下的q與t/q，結(jié)果見下表。在直角坐標(biāo)上分別繪出不同p下的t/q q值，得三條直線。讀取直線斜率和截距即可求得K、qe。eqKqKqt21： 2.8110-4，0.0458；：5.5910-4，0.0270； ： 6.8410-4，0.0238（2）將三次實(shí)驗(yàn)的K和p數(shù)據(jù)繪制于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，讀取直線的斜率和截距求得s0.363。BpsKlg)1 (lg 洗滌液 p u 表觀速

8、度洗洗滌滌速速度度洗滌阻力洗滌推動(dòng)力wAdtdVwwFwLLAdtdVAdtdV終,eFVVKAAdtdV2,終其中四、濾餅洗四、濾餅洗滌滌目的：為去除或回收濾餅中殘留的濾液或可溶性雜質(zhì)，目的：為去除或回收濾餅中殘留的濾液或可溶性雜質(zhì)，主要確定洗滌速度和洗滌時(shí)間。洗滌速度和洗滌時(shí)間。1 1、洗滌速度與過濾終了速度間的關(guān)系、洗滌速度與過濾終了速度間的關(guān)系 若推動(dòng)力相同，則：若推動(dòng)力相同，則：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理16/200wwwdtdVVt洗滌液量四、濾餅洗四、濾餅洗滌滌2 2、洗滌時(shí)間、洗滌時(shí)間tw 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理17/200 以以壓壓力力差差為為推推動(dòng)動(dòng)力力：如如板

9、板框框壓壓濾濾機(jī)機(jī)、葉葉濾濾機(jī)機(jī)、 回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)真真空空過過濾濾機(jī)機(jī)等等； 以以離離心心力力為為推推動(dòng)動(dòng)力力：如如各各種種離離心心機(jī)機(jī)。 五、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算五、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算過濾過濾設(shè)備設(shè)備 過濾過濾設(shè)備設(shè)備 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理18/200DwFTtttVtVQ1 1、板框過濾機(jī)、板框過濾機(jī)（一）間歇式過濾機(jī)（一）間歇式過濾機(jī)輔輔助助時(shí)時(shí)間間洗洗滌滌時(shí)時(shí)間間過過濾濾時(shí)時(shí)間間操操作作周周期期 DwFTtttt生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：操作周期：操作周期： 單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量 。222KAVVVteF其中：其中：wwwdtdVVt（拆裝、卸渣

10、、清理）四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理19/200料液壓入濾液流出132451固定頭；2濾板；3濾框；4濾布；5壓緊裝置恒壓操作屬連續(xù)式過濾、洗滌、吹松、刮渣（二）連續(xù)式過濾機(jī)（二）連續(xù)式過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒-筒的側(cè)壁上覆蓋有金屬網(wǎng)，長(zhǎng)、徑之比約為1/22，濾布-蒙在筒外壁上。分配頭-轉(zhuǎn)動(dòng)盤、固定盤 構(gòu)造：構(gòu)造：一個(gè)操作循環(huán)：一個(gè)操作循環(huán)：浸沒于濾漿中的過濾面積約占全部面積的3040%轉(zhuǎn)速為0.1至23（轉(zhuǎn)/分） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生課程環(huán)工原理21/200 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)上的轉(zhuǎn)筒過濾區(qū)過濾區(qū)洗滌區(qū)洗滌區(qū)吹干區(qū)吹干區(qū)卸渣區(qū)卸渣區(qū)Ttn1操作周期nVtVqTVTFttFetKAVVV222其中：其中： 設(shè)轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面設(shè)轉(zhuǎn)筒浸入面積占全部轉(zhuǎn)筒面積的分率為積的分率為浸沒分?jǐn)?shù)浸沒分?jǐn)?shù)，則，則n生產(chǎn)能