化工原理第三章.2

3.3濾餅過(guò)濾

一、概述二、過(guò)濾基本方程三、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定四、濾餅洗滌五、過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算習(xí)題課幻燈片2目錄第三章非均相物系的分離第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化

3.2濾餅過(guò)濾一、概述（一）、過(guò)濾深層過(guò)濾濾漿濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液濾餅過(guò)濾推動(dòng)力：重力、壓力、離心力

第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化（一）、過(guò)濾

3.2濾餅過(guò)濾濾漿濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液濾餅過(guò)濾過(guò)濾介質(zhì)：多孔性介質(zhì)、耐腐蝕、耐熱并具有

足夠的機(jī)械強(qiáng)度。工業(yè)用過(guò)濾介質(zhì)主要有：

織物介質(zhì)，如棉、麻、絲、毛、合

成纖維、金屬絲等編織

成的濾布；

多孔性固體介質(zhì)，如素瓷板或管、

燒結(jié)金屬等。第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化濾漿濾餅過(guò)濾介質(zhì)濾液濾餅過(guò)濾濾餅的壓縮性：

空隙結(jié)構(gòu)易變形的濾餅為可壓縮濾餅。

（一）、過(guò)濾第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化爬流：來(lái)流速度很小，流動(dòng)很緩慢，顆粒迎流面與背流面的流線對(duì)稱。（二）流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)概述

過(guò)濾濾餅層固液分離吸附分子篩吸附某種氣體離子交換離子柱反應(yīng)器

催化劑顆粒層等概念固定床：眾多固體顆粒堆積而成的靜止的顆粒層以上化工操作中均為流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)，與流體在管道中的流動(dòng)相比較：阻力增大，速度分布均一，流動(dòng)特點(diǎn)：層流，繞流（因速度慢也稱爬流）。流體通過(guò)固定床的流動(dòng)第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化工程上感興趣的是阻力增大問(wèn)題（壓降問(wèn)題），因而本章主要討論流體通過(guò)顆粒層的壓降。由于固定床內(nèi)大量細(xì)小而密集的固體顆粒對(duì)流體形成很大的阻力，這種阻力一方面是流體沿床層截面的速度分布變得相當(dāng)均勻，另一方面在床層兩端造成很大壓降。為什么流體通過(guò)顆粒層的流動(dòng)比一般管道流體流動(dòng)的速度分布均一、阻力增大？思考：壓降與壓強(qiáng)差有何不同？第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化1、顆粒床層的特性

（1）、單顆粒特性

A、球形顆粒

比表面積與顆粒的大?。w積V）、形狀（取向）、表面積（S）、比表面積a（即S/V）等因素有關(guān)。或體積表面積可用單一參數(shù)—

直徑dP表示第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化B、非球形顆粒

形狀千變?nèi)f化，不可能用單一參數(shù)全面表示顆粒的V、S、a

一般以某種當(dāng)量的球形顆粒代表形狀系數(shù)一般定義dev作為當(dāng)量直徑，簡(jiǎn)寫為de

dev球形顆粒V、S和a均可以顆粒直徑dP

確定，非球形顆粒必須定義兩個(gè)參數(shù)第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化C、的物理意義稱為形狀系數(shù)體積相等時(shí)，球形顆粒的表面積最小第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化A、床層的空隙率

(2)、床層特性及基本概念

均勻球形顆粒按最松排列時(shí)空隙率0.48，最緊密排列空隙率0.26球形顆粒床層的小于亂堆的非球形顆粒床層非均勻（大小不等）顆粒的床層小于均勻顆粒的第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化B、床層的中的速度表觀流速（空床流速）u與實(shí)際流速u1

的關(guān)系：第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化C、床層的比表面床層比表面積推導(dǎo)過(guò)程：指單位體積床層具有的顆粒表面積，用表示思考：和的區(qū)別第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化二、過(guò)濾基本方程過(guò)濾過(guò)程流動(dòng)的特點(diǎn)：流體在固定床中同一截面上的流速分布很均勻產(chǎn)生壓降的主要原因：第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化1、過(guò)濾基本方程的推導(dǎo)簡(jiǎn)化模型：二、過(guò)濾基本方程濾餅內(nèi)，雷諾數(shù)很小，屬層流流動(dòng)，于是：------哈根-泊謖葉方程流體通過(guò)固定床的壓降等同于流體通過(guò)一組當(dāng)量直徑為de、長(zhǎng)度為L(zhǎng)e的毛細(xì)管束的壓降第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化由質(zhì)量守恒得：固體顆粒床層體積床層截面積二、過(guò)濾基本方程將le、de、u

表達(dá)式代入得：第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化---單位時(shí)間內(nèi)通

過(guò)單位過(guò)濾面

積的濾液體積即過(guò)濾速度二、過(guò)濾基本方程思考：

影響過(guò)濾阻力的因素有哪些？影響過(guò)濾速度的因素有哪些？

△p2△p1u表觀速度第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化

設(shè)每獲得單位體積濾液時(shí)，被截留在過(guò)濾介質(zhì)上的濾餅體積為c（m3濾餅/m3濾液），則

代入過(guò)濾速度表達(dá)式中：令故二、過(guò)濾基本方程第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化-----過(guò)濾基本方程過(guò)濾常數(shù)二、過(guò)濾基本方程△pu表觀速度第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化影響K的因素：影響qe或Ve

的因素：二、過(guò)濾基本方程濾餅性質(zhì)（s、、a）濾漿性質(zhì)（c、

）推動(dòng)力（

p）過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)（孔的結(jié)構(gòu)、

、r0、厚度）△pu表觀速度第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化2、恒壓過(guò)濾二、過(guò)濾基本方程△pu表觀速度特點(diǎn)：

K為常數(shù)

積分得：

或若過(guò)濾介質(zhì)阻力可忽略不計(jì)，則

或第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化三、過(guò)濾常數(shù)的測(cè)定恒壓時(shí)：求出壓縮指數(shù)s

第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化四、濾餅洗滌特點(diǎn)：洗滌時(shí)推動(dòng)力、阻力不變，洗滌速度為常數(shù)。

1、洗滌速度與過(guò)濾終了速度間的關(guān)系

若推動(dòng)力相同，則：第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化四、濾餅洗滌2、洗滌時(shí)間

w

第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化五、過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算過(guò)濾設(shè)備

第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化1、板框過(guò)濾機(jī)五、過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算濾框、濾板結(jié)構(gòu)：洗板板框壓濾機(jī)框非洗板洗板一個(gè)操作循環(huán)：過(guò)濾、洗滌、卸渣、整理重裝

濾液流出懸浮液入口10

60塊不等，過(guò)濾面積約為2

80m2

洗滌液流出洗滌液入口屬間歇式特點(diǎn)：橫穿洗滌：Lw=2L第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化1、板框過(guò)濾機(jī)五、過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算生產(chǎn)能力：

操作周期：

單位時(shí)間內(nèi)獲得的濾液量或?yàn)V餅量。其中：思考：

V、Ve、A的含義是什么？

第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化1、板框過(guò)濾機(jī)五、過(guò)濾設(shè)備及過(guò)濾計(jì)算最佳操作周期：

生產(chǎn)能力最大時(shí)的操作周期其中：第三章

機(jī)械分離與固體流態(tài)化例1

某板框過(guò)濾機(jī)有5個(gè)濾框，框的尺寸為635

635

25mm。過(guò)濾操作在20℃、恒定壓差下進(jìn)行，過(guò)濾常數(shù)K=4.24

10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，濾餅體積與濾液體積之比c=0.08m3/m3，濾餅不洗滌，卸渣、重整等輔助時(shí)間為10分鐘。試求框全充滿所需時(shí)間和生產(chǎn)能力。

假設(shè)濾餅不可壓縮。習(xí)題課第三章

機(jī)械分離與固體