1、学习目的与要求1 通过本章学习，掌握过滤、沉降、固体流态化等过程的基本原理、计算方法，了解典型设备的结构特性，并能够根据生产工艺的要求，合理选择设备。3.3.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念3.3.2 过滤设备过滤设备3.3.3 过滤基本方程过滤基本方程3.3.4 恒压过滤恒压过滤3.3.5 过滤常数的测定过滤常数的测定3.3.6 滤饼的洗涤滤饼的洗涤3.3.7 过滤机的生产能力过滤机的生产能力23.3.1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念 利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（过滤利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（过滤介质），使介质），使悬浮液中固液得到分离悬浮液中固
2、液得到分离的单元操作。的单元操作。 过滤过滤滤浆滤浆 通过多孔介质的液体通过多孔介质的液体 滤液滤液 被截留住的固体物质被截留住的固体物质 滤渣（滤饼）滤渣（滤饼） 实现过滤操作的外力有重力、实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力，化工中应用最多的压力、离心力，化工中应用最多的是是压力过滤压力过滤。一、过滤的概一、过滤的概念念过滤操作中所处理的悬浮液过滤操作中所处理的悬浮液 动画动画-013滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤滤饼过滤二、过滤操作的操作步骤及分类二、过滤操作的操作步骤及分类4过滤：过滤：过滤操作中的主要阶段；过滤操作中的主要阶段；洗涤：洗涤：用清液置换滤饼中存留的滤液并且洗涤滤饼；用清
3、液置换滤饼中存留的滤液并且洗涤滤饼；脱湿：脱湿：以滤饼为产品时洗涤后还需用压缩空气进行脱湿；以滤饼为产品时洗涤后还需用压缩空气进行脱湿；卸料：卸料：将滤饼从过滤介质上移去；将滤饼从过滤介质上移去；清洗过滤介质：清洗过滤介质：使被堵塞的网孔使被堵塞的网孔“再生再生”，以便重复使用。，以便重复使用。1、操作步骤、操作步骤2、分类、分类间歇式：间歇式：对过滤的各步骤分阶段操作；对过滤的各步骤分阶段操作；连续式：连续式：连续操作完成全部或其中部分阶段。连续操作完成全部或其中部分阶段。l据克服过滤阻力的推动力类型，分为：据克服过滤阻力的推动力类型，分为：重力过滤、加压过滤、真空过滤和离心过滤。重力过滤、
4、加压过滤、真空过滤和离心过滤。 三、过滤方式三、过滤方式过过滤滤 深层过滤深层过滤 滤饼过滤滤饼过滤 固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过过滤介质床层内部滤介质床层内部，悬浮液中的颗粒直径小，悬浮液中的颗粒直径小于床层直径，当颗粒随流体在床层的曲折于床层直径，当颗粒随流体在床层的曲折孔边穿过时，便粘附在过滤介质上。孔边穿过时，便粘附在过滤介质上。 适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（固相体积分率在（固相体积分率在0.1%以下）的场合以下）的场合 。 固体颗粒成饼层状沉积于固体颗粒成饼层状沉积于过滤介质过滤介质表面表面，形成滤饼，形成滤饼
5、。 适用于处理固相含量稍高（固相体适用于处理固相含量稍高（固相体积分率在积分率在1%以上）的悬浮液，是以上）的悬浮液，是化工化工生产中的主要过滤方式生产中的主要过滤方式。 动画动画-025特点特点：颗粒：颗粒( (粒子粒子) )沉积于介质内部。沉积于介质内部。深层过滤深层过滤过滤对象过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。悬浮液中的固体颗粒小而少。过滤介质过滤介质：堆积较厚的粒状床层。堆积较厚的粒状床层。过滤原理过滤原理：颗粒尺寸：颗粒尺寸 介质通道尺寸，介质通道尺寸，颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分子的作用力附着在介质孔道上。分子的作用力附着在介质孔道上。
6、应用应用：适于处理生产能力大而悬浮液：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少中颗粒小而且含量少(固相体积分率固相体积分率0.1%)的场合，如水处理和酒的过滤。的场合，如水处理和酒的过滤。 深层过滤深层过滤(deep bedfiltration)：深床过滤深床过滤6自来水厂水的净化分三步，自来水厂水的净化分三步，第一步是絮凝过程，在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第一步是絮凝过程，在流动中使水中的杂质颗粒絮凝长大；第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。第二步是沉降。沉降池是使大颗粒得以除去。第三步是砂滤。砂滤池，进一步用第三步是砂滤。砂滤池，进一步用900mm厚砂层，将小颗粒杂质滤去。厚
7、砂层，将小颗粒杂质滤去。 自来水厂的主要流程自来水厂的主要流程7滤饼过滤过程滤饼过滤过程 刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。 开始后：迅速发生开始后：迅速发生“架桥现象架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。，颗粒被拦截，滤液澄清。 在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。8架桥现象架桥现象注意：注意：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使所选过滤介质的孔道尺寸一定要使“架桥现象架桥现象” 能够发生。能够发生。动画动画-031、 过滤介质的特性过滤介质的特性l多孔性多孔性，对流体的阻力小，又能截住要
8、分离的颗，对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒；孔道大小适当，能发生架桥现象。粒；孔道大小适当，能发生架桥现象。l物理化学性质稳定物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。，耐热，耐化学腐蚀。l足够的机械强度足够的机械强度，使用寿命长，使用寿命长l价格便宜价格便宜四、过滤介质四、过滤介质9l 织物介质织物介质(滤布滤布)，包括棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝，包括棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网，能截和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网，能截留的粒径的范围较宽，从几十留的粒径的范围较宽，从几十 m到到1 m 。优点：优点：介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价
9、格较便宜，介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格较便宜，是是工业上应用最广泛的过滤介质工业上应用最广泛的过滤介质。2、工业常用的过滤介质、工业常用的过滤介质l多孔固体介质多孔固体介质，如素烧陶瓷，烧结金属，塑料细粉粘如素烧陶瓷，烧结金属，塑料细粉粘成的多孔塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻成的多孔塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大力大，能截留能截留13 m的颗粒的颗粒。l 堆积介质堆积介质，由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。或非编织的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。l多孔膜多孔膜，由高分子材料制成
10、由高分子材料制成,膜很薄膜很薄(几十几十 m到到200 m ),孔很小，可以分离小到孔很小，可以分离小到0.05 m的颗粒，应用多孔膜的过的颗粒，应用多孔膜的过滤有超滤和微滤。滤有超滤和微滤。10五、助滤剂五、助滤剂 滤滤饼饼不可压缩滤饼不可压缩滤饼 颗粒有一定的刚性，所形成的滤颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所受的压力差而变形饼并不因所受的压力差而变形 可压缩滤饼可压缩滤饼 颗粒比较软，所形成的滤饼在压颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变形，使滤饼中的流差的作用下变形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。动通道变小，阻力增大。加入助滤剂可加入助滤剂可减少减少可压缩滤饼的可压缩滤饼的流动
11、阻力。流动阻力。加入方法：加入方法：常用的助滤剂：常用的助滤剂：颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性颗粒细小、粒度分布范围较窄、坚硬而悬浮性好的颗粒状或纤维好的颗粒状或纤维固体，如硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。固体，如硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。11预涂法、预混法。预涂法、预混法。 注意：注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。当滤饼是产品时不能使用助滤剂。要求：要求：助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。结构：结构：滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。滤板、滤框、夹紧机
12、构、机架等组成。 123.3.2 过滤设备过滤设备 1、结构、结构一、板框压滤机一、板框压滤机动画动画-04过滤板：过滤板：一钮，一钮，凹凸不平的表面，凸部用来凹凸不平的表面，凸部用来支撑支撑滤布滤布，凹槽是，凹槽是滤液的流道滤液的流道。滤浆通道：滤板右上角的圆孔；滤浆通道：滤板右上角的圆孔；洗水通道：左上角的圆孔。洗水通道：左上角的圆孔。洗水通道与两侧表面洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。的凹槽不相通。滤板滤板13洗涤板：三钮洗涤板：三钮 左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通。左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通。滤框：二钮；滤框：二钮；框为框为10 60块不等，过滤面积约为块不等，过滤面积约
13、为2 80m2。框框 板板 框框 板板洗涤板洗涤板过滤板过滤板悬浮液悬浮液滤液滤液板板过滤板过滤板14洗涤板洗涤板过滤板过滤板滤滤 框框滤板与滤框装合时，按钮数以滤板与滤框装合时，按钮数以1-2-3-2-1-2-3的顺序排列。的顺序排列。 15板框过滤机动画 162、板框压滤机的操作、板框压滤机的操作 板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由装合、过装合、过滤、洗涤、卸饼、清理滤、洗涤、卸饼、清理5个阶段组成。个阶段组成。 173、板框压滤机的特点、板框压滤机的特点优点优点：结构简单，制造容易，设备紧凑，过滤面积大而：结构简单，制造容易，设备紧凑，过滤面积大而占
14、地小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的适应占地小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的适应能力强。能力强。缺点：缺点： 间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。二、加压叶滤机二、加压叶滤机1、结构：、结构：叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。成。滤叶由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。间歇操作设备间歇操作设备18动画动画-05过滤：过滤：将滤浆用泵送入圆筒内，滤液穿过滤布进入滤叶将滤浆用泵送入圆筒内，滤液穿过滤布进入滤叶中心空间，汇集至总管后排出；颗粒则沉积在
15、滤布上形中心空间，汇集至总管后排出；颗粒则沉积在滤布上形成滤饼，当积到一定厚度时停止进料过滤结束，滤饼厚成滤饼，当积到一定厚度时停止进料过滤结束，滤饼厚度为度为535mm，视情况而定。视情况而定。 3、特点：、特点：设备紧凑，密闭操作，过滤洗涤效果好。设备紧凑，密闭操作，过滤洗涤效果好。过滤面积小，滤布易损坏、更换费时。过滤面积小，滤布易损坏、更换费时。 2、一个操作循环：、一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 洗涤：洗涤：洗水的路径与滤液相同，称为洗水的路径与滤液相同，称为置换洗涤法置换洗涤法。 卸渣，整理重装卸渣，整理重装 ：用压缩空气反吹滤饼，抽出滤叶经旋转
16、用压缩空气反吹滤饼，抽出滤叶经旋转卸出滤饼，清洗后重新装入圆筒中进行下一循环操作。卸出滤饼，清洗后重新装入圆筒中进行下一循环操作。洗涤路径与过滤终了路径相同洗涤路径与过滤终了路径相同,洗涤面积与过滤终了面积相同洗涤面积与过滤终了面积相同19过滤、洗涤、吹松、刮渣过滤、洗涤、吹松、刮渣转筒转筒筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/2 2；滤布滤布蒙在筒外壁上；蒙在筒外壁上；分配头分配头转动盘、固定盘。转动盘、固定盘。2、操作循环、操作循环1、结构、结构三、转筒真空过滤机三、转筒真空过滤机是工业上应用最广的一种是工业上应用最广的一种连连续操作的过滤设备续操
17、作的过滤设备。20动画动画-062122动盘动盘转筒及分配头的结构转筒及分配头的结构定盘定盘18格分成格分成6个工作区个工作区 1区区(17格格)：过滤区；：过滤区； 2区区(810格格)：滤液吸干区；：滤液吸干区； 3区区(1213格格)：洗涤区；：洗涤区； 4区区(14格格)：洗后吸干区；：洗后吸干区； 5区区(16格格)：吹松卸渣区；：吹松卸渣区； 6区区(17格格)：滤布再生区。：滤布再生区。l过滤区过滤区(12区区)，f 槽槽; l洗涤区洗涤区(34区区)，g槽槽 ; l干燥卸渣区干燥卸渣区(56区区)，h 槽槽;f 槽槽h 槽槽g 槽槽3、分配头的结构及工作原理、分配头的结构及工作
18、原理11098765432181716151413111223过滤面积：过滤面积：540m2，浸没部分占总面积的浸没部分占总面积的30%40%。转速：转速：通常为通常为0.13r/min。滤饼厚度：滤饼厚度：40mm以内，以内，滤饼中液体含量：滤饼中液体含量：多在多在10%以上，常可达以上，常可达30%左右。左右。 优点：优点：能连续自动操作，省人力，生产能力大，适用于能连续自动操作，省人力，生产能力大，适用于处理易含过滤颗粒的浓悬浮液。处理易含过滤颗粒的浓悬浮液。 缺点：缺点：附属设备较多，投资费用高，过滤面积不大，过附属设备较多，投资费用高，过滤面积不大，过滤推动力有限，不易过滤高温的悬浮
19、液。滤推动力有限，不易过滤高温的悬浮液。4、转筒真空过滤机的特点、转筒真空过滤机的特点2425一、过滤速率与过滤速度一、过滤速率与过滤速度3.3.3 过滤基本方程过滤基本方程过滤速率：过滤速率：)/(3smdVd 过滤速度过滤速度u：)/(smAddV 单位时间内单位时间内过滤面积过滤面积A上上获得的滤液体积。获得的滤液体积。单位时间单位时间单位过滤面积单位过滤面积上获得的滤液体积。上获得的滤液体积。滤滤液液体体积积 V过滤面积过滤面积 A过滤时间过滤时间 其中：其中：由两部分组成由两部分组成21ppp epp 介介质质层层：滤滤饼饼层层：1eppp 1 滤液在滤饼流动，则在滤液在滤饼流动，则
20、在1-1，2-2截面之间存在截面之间存在阻力阻力存在压力差存在压力差p过滤推动力就是压差过滤推动力就是压差ppep1u过滤介质过滤介质滤滤饼饼1p2p112226322)1(5 uaLpf LpaAddVu 223)1(5 过滤过程中，滤液通过滤布和滤饼的流速较低，其流动过滤过程中，滤液通过滤布和滤饼的流速较低，其流动一般处于一般处于层流状态，过滤阻力可用层流状态，过滤阻力可用康采尼康采尼(Kozeny)方程确定方程确定。二、滤液通过饼层的流动二、滤液通过饼层的流动反映了颗粒床层的特性，其值由物料性质决定。反映了颗粒床层的特性，其值由物料性质决定。27322)1(5 ar 令令三、滤饼的阻力三
21、、滤饼的阻力 LpaAddVu 223)1(5rLpAddV 1 滤饼的比阻，滤饼的比阻，1/m2RpAddV 1 令令速度推动力速度推动力阻力阻力 滤饼阻力滤饼阻力rLR l由由RrL可知，可知，比阻比阻r是单位厚度滤饼的阻力是单位厚度滤饼的阻力，数值上等于，数值上等于黏度为黏度为1Pas的滤液以的滤液以1m/s的平均流速通过厚度为的平均流速通过厚度为1m的滤饼的滤饼层时，所产生的压降层时，所产生的压降 。lr反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响l床层空隙率床层空隙率 愈小及颗粒比表面积愈小及颗粒比表面积a愈大，则床层愈致密，愈大，
22、则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。对流体流动的阻滞作用也愈大。r0：单位压强差下滤饼：单位压强差下滤饼 的比阻，的比阻， 1/m2；sprr 0 注意：注意：s：滤饼的压缩性指数：滤饼的压缩性指数可压缩滤饼：可压缩滤饼：s=0 1不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：s=0可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强差的函数，可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强差的函数，28rLpAddV 1 29eeRpAddV RpAddV 1 过滤过程可视为滤液通过过滤过程可视为滤液通过串联串联的两层的两层滤饼和过滤介质滤饼和过滤介质的流动过程，则滤液在两层中的流动速度相等，故有的流动过程，则滤液
23、在两层中的流动速度相等，故有 eeeRRpRRppAddV )(1 过滤介质的阻力与其过滤介质的阻力与其厚度厚度及本身的及本身的致密程度致密程度有关，通有关，通常常把过滤介质的阻力视为常数把过滤介质的阻力视为常数。仿照滤液通过滤饼的过程，。仿照滤液通过滤饼的过程，写出滤液通过写出滤液通过过滤介质过滤介质的流动流动速度：的流动流动速度：四、过滤介质的阻力四、过滤介质的阻力 代表滤饼与滤布两侧的代表滤饼与滤布两侧的总压差总压差，称为过滤压强差。也称为过滤设备的表压强称为过滤压强差。也称为过滤设备的表压强 。 其中，其中，eppp 130rLR 思考：思考：过滤介质阻力怎么计算过滤介质阻力怎么计算？
24、)(1eeRRppAddV eerLR 设过滤介质阻力相当于通过厚度为设过滤介质阻力相当于通过厚度为Le的滤饼阻力，则有的滤饼阻力，则有式中：式中：Le过滤介质的过滤介质的当量滤饼厚度当量滤饼厚度,或称为或称为虚拟滤饼厚度虚拟滤饼厚度，m。 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同。值不同。则有则有 erLrLp eLLrp 31 设每获得设每获得1m3滤液所形成的滤滤液所形成的滤渣渣(滤饼滤饼)体积为体积为 m3。1m3 m3五、过滤基本方程式五、
25、过滤基本方程式滤液滤液滤饼滤饼滤浆滤浆 则任一瞬间的滤饼厚度则任一瞬间的滤饼厚度L与获得的滤液体积与获得的滤液体积V之间之间的关系为：的关系为：AVL/ AVLee/ Ve过滤介质的过滤介质的当量当量滤液体积。滤液体积。AVrrLR/ 同理同理AVrrLReee/ 在一定的操作条件下，以一定介在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，质过滤一定的悬浮液时，当量滤当量滤液体积液体积Ve为定值，但同一介质在为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，不同的过滤操作中，Ve不同。不同。32pmpcu过滤介质过滤介质滤滤饼饼1p2p1122sprr 0 AVrrLR/ AVrrLReee/ esee
26、VVrpARRppAddV 011)( 过滤速率方程式过滤速率方程式过滤速度方程式过滤速度方程式由过滤速率方程式可知：由过滤速率方程式可知：要想提高要想提高dV/d ,可使可使p,T,或选或选用阻力低的过滤介质。用阻力低的过滤介质。 esVVrpAddV 012 工业生产中的工业生产中的两种典型的过滤操作方式两种典型的过滤操作方式33恒压过滤：恒压过滤：维持过滤速度不变，不断增大过滤压差。维持过滤速度不变，不断增大过滤压差。恒速过滤：恒速过滤： 工业上所使用的过滤机大多为间歇式，不宜于在整个过程中都采工业上所使用的过滤机大多为间歇式，不宜于在整个过程中都采用恒压过滤或恒速过滤。因为在恒压操作开
27、始阶段，过滤介质表面还用恒压过滤或恒速过滤。因为在恒压操作开始阶段，过滤介质表面还没有滤饼层生成，较小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或没有滤饼层生成，较小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或使介质的孔道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为使介质的孔道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为维持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导致设备维持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导致设备的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过滤开始时采用较的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过滤开始时采用较小的压力，以后不断地使之提高至预定值，
28、而后则在恒压下进行过滤，小的压力，以后不断地使之提高至预定值，而后则在恒压下进行过滤，称为称为先恒速后恒压先恒速后恒压过滤。过滤。维持过滤压差不变，过滤速度不断降低。维持过滤压差不变，过滤速度不断降低。3.3.4 恒压过滤恒压过滤二、恒压过滤速率方程式二、恒压过滤速率方程式 恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力p恒定，恒定，过滤速率逐渐变小。过滤速率逐渐变小。 由过滤速率方程式：由过滤速率方程式：一、恒压过滤的特点一、恒压过滤的特点过过滤滤阻阻力力过过滤滤推推动动力力 AddV 01rk 设设eVVAKddV 22 34 esVV
29、rpAddV 012 对于一定的悬浮液和过对于一定的悬浮液和过滤介质，滤介质， r0、 、 及及Ve均可视为常数。均可视为常数。spkK 12 过过滤滤阻阻力力过过滤滤推推动动力力 AddV eVVKA 2与滤饼性质有关（比阻与滤饼性质有关（比阻r、比表面积、比表面积a、空隙率、空隙率 ）；）；与滤浆的性质（浓度、密度、黏度）有关；与滤浆的性质（浓度、密度、黏度）有关；与推动力有关。与推动力有关。Ve与过滤介质的性质有关。与过滤介质的性质有关。35K过滤常数，表征过滤物料特性及压差的常数，过滤常数，表征过滤物料特性及压差的常数，m2/s。 rpKs 12思考：思考：影响影响K的因素有哪些？的因
30、素有哪些？影响影响Ve的因素有哪些？的因素有哪些？322)1(5 ar 01rk k表征过滤物料特性的常数，表征过滤物料特性的常数，m4/(Ns)或或m2/(Pas)。 dKAdVVVe2)(2分离变量积分：分离变量积分：eVVAKddV 22 假定获得体积为假定获得体积为Ve滤液所需的虚拟过滤时间为滤液所需的虚拟过滤时间为 e，则积分，则积分的边界条件为：的边界条件为： 过滤时间过滤时间 滤液体积滤液体积 0 e 0Ve e + e VeV+Ve 222KAVVVe 积分得：积分得： eeKAV 22 )()(22eeKAVV 恒压过滤方程式恒压过滤方程式表明：恒压过滤时，滤液体积与过表明：
31、恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为滤时间的关系为抛物线方程抛物线方程。V+Ve VV + Ve VVe O O B 恒压过滤时恒压过滤时V与与 的关系的关系 e + e 222KAVVVe )()(22eeKAVV 36)()(2eeKqq Kqqqe 22q=V/A，qe=Ve/A，分别称为，分别称为单位单位面积上面积上的滤液体积和单位面积上的滤液体积和单位面积上的当量（虚拟）滤液体积。的当量（虚拟）滤液体积。eeqAVqAV ，令令若过滤介质阻力可忽略不计，则若过滤介质阻力可忽略不计，则 22KAV Kq 2 e和和qe 介质常数，反映过滤介质阻力大小介质常数，反映过滤介质阻力大小 ，
32、s及及m3/m2 。恒压过滤方程恒压过滤方程37将各项均除以将各项均除以qK，得：，得： eqKqKq21 Kqqqe 223.3.5 过滤常数的测定过滤常数的测定一、恒压下一、恒压下K、qe、 e的测定的测定 应用恒压过滤方程式应用恒压过滤方程式求算不同过滤时间获得的滤液量求算不同过滤时间获得的滤液量时，时，需要知道需要知道过滤常数过滤常数K及及qe。过滤常数。过滤常数K及及qe一般由实验测定。一般由实验测定。由由在一定的操作条件下，在一定的操作条件下，以一定介质对一定物料以一定介质对一定物料进行过滤，进行过滤， 内为常数内为常数截距 2qe/K 1500 1000 q 500 0 0 0.
33、025 0.05 0.075 q 38spkK 12 二、压缩性指数二、压缩性指数s和物料特性常数和物料特性常数k、比阻、比阻 r0的测定的测定log(K)log( p)ab)2log(log)1(logkpsK 以以logKlogp做图为一直线，做图为一直线，斜率：斜率：1-s，截距：，截距：log(2k)。不同压差下，测不同压差下，测K，做图求，做图求 s，k。 01rk kr10 由由39由由压差压差/104Pa滤液量滤液量(V)/dm3过滤时间过滤时间( )/s压差压差/104Pa滤液量滤液量(V)/dm3过滤时间过滤时间( )/s3.432.927.8014688810.32.459
34、.8050660例例3-1含有含有CaCO3质量分数为质量分数为13.9的水悬浮液，用板框过的水悬浮液，用板框过滤机在滤机在20下进行过滤。过滤面积为下进行过滤。过滤面积为0. 1m2。实验数据列。实验数据列于附表中，试求过滤常数于附表中，试求过滤常数K与与qe。40解：两种压力下的解：两种压力下的K与与qe分别计算如下：分别计算如下：（1）压差为）压差为3.43104 Pa时时23211/1092. 21 . 01000/92. 2mmAVq eqKqKq21 323211/100 . 51092. 2146msmq 23222/108 . 71 . 01000/80. 7mmAVq 324
35、222/1014. 1108 . 7888msmq 41时用同样方法可得：时用同样方法可得：压差为压差为Pa102410.3 ) )( (23326/1046. 4/1062. 7mmqsmKe 可得：可得： KqKKqKee2108 . 71014. 121092. 2100 . 52423联立求解联立求解23325/1074. 3/1057. 1mmqsmKe 3.3.6 滤饼的洗涤滤饼的洗涤 滤饼洗涤的目的滤饼洗涤的目的：为了回收滤饼里存留的滤液，或者净：为了回收滤饼里存留的滤液，或者净 化构成滤饼的颗粒。化构成滤饼的颗粒。一、洗涤速率与洗涤时间一、洗涤速率与洗涤时间假定：假定：洗涤液黏
36、度与滤液相同；洗涤液黏度与滤液相同； 洗涤压力与过滤时相同。洗涤压力与过滤时相同。42洗涤速率：洗涤速率：单位时间内消耗的洗水的容积。单位时间内消耗的洗水的容积。洗涤阻力洗涤阻力洗涤推动力洗涤推动力 WddV 特点：特点：滤饼厚度不变滤饼厚度不变 洗涤速率恒定洗涤速率恒定洗涤时间：洗涤时间： WWWddVV / 洗涤速率洗涤速率 洗涤速率与过滤终了时的过滤速率有关，这个关系洗涤速率与过滤终了时的过滤速率有关，这个关系取决于过滤设备上采用的洗涤方式。取决于过滤设备上采用的洗涤方式。二、叶滤机的洗涤速率和洗涤时间二、叶滤机的洗涤速率和洗涤时间置换洗涤置换洗涤 )(22eEWVVKAddVddV W
37、eWWWVKAVVddVV2)(2 洗水与过滤终了时洗水与过滤终了时滤液流过的路径完滤液流过的路径完全相同。全相同。三、板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间三、板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间横穿洗涤横穿洗涤EeWeLLLL)(2)( 2/AAW 洗水横穿两层滤布及洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼整个厚度的滤饼,流径流径长度约为过滤终了时长度约为过滤终了时滤液流动的两倍。滤液流动的两倍。洗涤时间洗涤时间)(8412eEWVVKAddVddV WeWWWVKAVVddVV2)(8/ 433.3.7 过滤机的生产能力过滤机的生产能力过滤机的生产能力：过滤机的生产能力：单位时间内获得的滤液体积，单位时间内获
38、得的滤液体积，m3/h一个操作周期时间为：一个操作周期时间为：一、一、间歇过滤机的间歇过滤机的生产能力生产能力 DWF 总时间总时间/h过滤时间过滤时间/h 洗涤时间洗涤时间/hDWFVVQ m3/h则生产能力为：则生产能力为： 在间歇过滤机的生产中，总是力求获得最大的生产在间歇过滤机的生产中，总是力求获得最大的生产能力，因此，对于间歇过滤过程来说，合理选择每个循能力，因此，对于间歇过滤过程来说，合理选择每个循环中的过滤时间，可以得到最大的生产能力。环中的过滤时间，可以得到最大的生产能力。44辅助时间辅助时间/h 在生产周期的任一时刻，过滤机不同部位同时进在生产周期的任一时刻，过滤机不同部位同
39、时进行着过滤、洗涤、卸饼和清洗整备的操作。行着过滤、洗涤、卸饼和清洗整备的操作。若转筒的转速为若转筒的转速为 n (r/s)，则回转一周用时为：则回转一周用时为： 360浸没角度浸没角度 nt1 二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 回转真空过滤机上的转筒过过滤滤区区洗洗涤涤区区吹吹干干区区卸卸渣渣区区浸没度浸没度 ：转筒表面浸入滤浆中的分数。转筒表面浸入滤浆中的分数。45(s)则过滤时间为则过滤时间为 nt 连续过滤一般为恒压操作，故有连续过滤一般为恒压操作，故有 DLA nVQ3600 二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗
40、涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区)()(22eeKAVV D转筒直径转筒直径, L转筒的长度转筒的长度结论：结论：转速转速n愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。转筒过滤机的过滤面积为转筒过滤机的过滤面积为eeeeVnKAVKAV )()(22 生产能力生产能力:m3/h46回转一周获回转一周获得的滤液量得的滤液量若介质阻力可以忽略，则有若介质阻力可以忽略，则有 KnDLKnAnVQ360036003600 二、连续过滤机的生产能力二、连续过滤机的生产能力 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区 22KAV 转速转速n愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。愈高，浸没度愈大，生产能力愈大。nKAKAV 2生产能力生产能力:m3/h47提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
