1、昆山菲萝环保工程装备有限公司第 1 页 共 8 页1过滤设备的计算实例一、前 言过滤设备是利用过滤介质（滤布、滤纸、多孔滤材或者砂层等）把含有固体细粒子的悬浮中的液体的固体分开的设备。在过滤介质上推积起来的细小粒子称为滤饼，通过过滤介质的液体称作为滤液，本文简单介绍了过滤没备的分类和有关过滤设备的计算实例。二、过滤设备的分类过滤设备的种类很多，分类方法也有多种，本文以过滤压力来进行分类可以分为以下四类：1、 重力式含固体颗粒是悬浮液进入过滤介质的上部，在重力的作用下，液体在过滤介质间流过而固体颗粒被介质捕集在过滤介质的上部（或者在介质内部被捕）形成滤饼。2、 加压式工业上经常使用的板框式压滤机
2、和加压叶片式过滤机均属此种类型。一般过滤介质固定在滤板上，具有一定压悬浮液体进入过滤介质的一侧，液体在压力作用下通过过滤介质的滤板的沟槽流出，固体被截留在过滤介质的另一侧。通常这类滤设备是间歇操作的，但是也有连续操作的加压过滤设备，如连续机械挤压式滤机、连续加压旋转叶片式过滤机等。3、 真空式真空式过滤机一般在滤板的外侧包有过滤介质，而内侧处于真空状态，液体在板的外侧，常常它的过滤面有一部分浸在液体中，如转鼓式真空滤机和旋转叶片真空过滤机，它们在转动中经过了过滤，洗涤，吸干和卸料过程。但也有一类滤机它们的过滤面是水平放置的，如连续水平真空带式过滤机，倾覆盘式过滤机，转台式过滤机等。4、 离心式
3、在一个转动的圆筒内固定有过滤介质，悬浮液进入转鼓，在离心力的作用下滤液通过过滤介质流出转鼓，滤饼留在转鼓内。滤饼的排出可以是间歇的（上悬式三足离心机）也可以是连续的（刮刀卸料的离心过滤机） ，所发离心式过滤机也可以分为间歇式和边续式两昆山菲萝环保工程装备有限公司第 2 页 共 8 页2大类。三、过滤速度和过滤实验1、过滤速度单位时间内过过滤介质的液体量（dV/dt）m 3/sec 称作为过滤速度。它和过滤压力差（p）和过滤面积（A）成比例，而与过滤介质阻力（Rm）和滤饼阻力（Rc） ，滤液的粘度（u）成反比例，dV/dt=p.A/(Ro+Rm), m 3/s(1)这里，Rm 在某一过滤循环中可
4、视为一定值，Rc 在过滤进行中为一个与滤饼厚度 L 成比例的变量，它可以用下式来表示：Rc=kL=k 由物料衡算可得到湿滤饼的质量 M。Mc=将式（3）代入式（2）得到R c=kmCV/(1-mC) cA比阻力系数： m =Km/ cm/kgR c=a m CV/(1-mC)A (4)将式（4）代入式（1） ，并在 和 m为一定值条件下积分整理后得到:V2+ 2VoV =Kt (5)这理K=2(1-mC)A 2/ m （6）Vo= R m（1mC）A/ mC(7)式（5）二边分别对 V，t 微分得到昆山菲萝环保工程装备有限公司第 3 页 共 8 页3（2V2V o）d V=K dt dV/dt
5、=K/2(V+Vo ) (8)由式（5） （6） （7） （8）可以求得过滤速度，这里 为常数（恒压过滤）另外当 m为一定值时， c也是一个定值，所以滤饼是不可压缩的。计算 Vo K 时，需要，A，m,C, p及 值，这些数值可以在小型实验中求得。图 1 转鼓离心过滤机的分离过程此外，对于离心式过滤机的过滤过程：Dv/dt=上式，在过滤进行中 Am为一变值。2、过滤实验当使用的过滤压力是重力、加压、真空时可以使用小型实验装置来求得过滤速度，为了取得计算过滤设备生产能力的必要资料，实验需要测定的值为“（1）滤液量和过滤时间的关系（Vt）（2）过滤压力差（3）过滤器的面积 A（4）滤饼的湿含量 m
6、（5）悬浮液浓度 C（6）干滤饼的密度 p昆山菲萝环保工程装备有限公司第 4 页 共 8 页4(7)滤液的密度 和它的粘度和温度的关系。实验中改变过滤压力和过滤介质可以得到最合适的过滤条件。下面是一个实验测定的实例：C=0.05 kg 固体/kg 悬浮液 9.810 4 PaA=0.0087 m=2.5 p =1.5 g/cm3 =1 g/cm 3测定的滤液 V 和时间 t 的关系见表 1。由 V/V 作图求得 Vo 和 K 值（图 2） ，K1.03410 7 m6 /mint/V=0.18=2Vo/KV o =1.5510-4 m3表 1 实验测定的滤液 V 和时间 t 的关系四、计算实例
7、现在我们用实验测定的值来计算叶片式过滤机和真空转鼓式滤机的生产能力。1、 加压叶片式过滤机要求悬浮液处理能力为每天 20t，每天工作时间为 8h，过滤压力p9.810 4Pa,过昆山菲萝环保工程装备有限公司第 5 页 共 8 页5滤面积 10。其它数据见实验测定值，过滤介质和实验中使用的过滤介质相同，试确定过滤操作参数。首先计算这台加压叶片式过滤机的 K 和 Vo 值由式（5）V 2+2+0.1782V=0.1366tt=(V 2+0.356V)/0.1366 min (10)上式用不同的 V 代入可以得到相对应的过滤时间 t 。如果 20t 悬浮液一次过滤完毕，它的滤液量;由 V17.5m
8、3计算得到 t=38.1h.由计算可见，这台 10的加压叶片式过滤机不可能在一天内处理完 20t 料浆。现在我们将 V=1.0;1.5;2.0;2.5;3.0分别代入式（10）得到相对应的时间 t 和有关的操作参数见表 2 所示。对加压叶片过滤机，每天卸料的时间几乎为一常数（一般为 1520min） ，上面计算表明每次操作取出 1.5m3滤液为最佳，处理 20t 悬浮液每天操作 12 次。考虑到操作次数多会影响滤布的寿命，所以我们取 V=2.0m3作为实际的操作参数，这时间每天操作 9 次，每次过滤时间 35min，每循环的时间为 50min，每循环处理的悬浮液量是 2.286t，每次卸出湿滤
9、饼的重量是 285.7kg，滤饼的体积是 0.2476m3，卸饼时滤饼的厚度是 2.5cm。2 真空转鼓式过滤机每天处理 20t 悬浮液，每天开工时间 8h，真空转鼓的转事为 1r/min，过滤压力 500表 2 滤液量 V 和过滤时间 t 的关系及相应操作参数mmHg ,转鼓的浸沉而积为 1/3（即浸沉角为 1200） ，卸料后转鼓上的残留滤饼厚度为 2mm，求这时需要的过滤面积。首先计算过滤压力差： =500133.3224Pa昆山菲萝环保工程装备有限公司第 6 页 共 8 页6=6.67104Pa用过滤压力差修正 K 值：KkA 2，由 K1.03410 7m6 /min，得 K1.36
10、610 -3m2/min由于转鼓上残留有 2mm 厚的滤饼，它相当于增加了过滤介质的阻力。由物料衡算可发得到2mm 滤饼相当的滤液量为 v=0.0163m3/。这时过滤介质阻力和 2 mm 残留滤饼的总相当滤液量vo= vo+v=0.034 m3/m2该过滤机的每循环过滤时间 t=11/3min=0.33min 由式（5）得：v2+20.034v-(9.310-40.03)下式表示了转鼓大小和生产能力的关系为安全起见用 A10，取 D1.8m，L=1.8m.每循环可以卸下的滤饼厚度 L=0.53mm，由计算可见使用这样的参数得到的滤饼非常薄，应当适当调整操作循环时间或者采用其它型式的过滤机。符
11、号说明：A 过滤面积C 干滤饼质量和悬浮液质量比（一）D 转鼓的直径 mF 悬浮液的质量 kgh 离心式过滤机圆筒的高度 m昆山菲萝环保工程装备有限公司第 7 页 共 8 页7K 常数 m6/sec, m6/mink 滤饼的体积比阻力系数 1/L 滤饼的厚度 m转鼓的宽度 mMc 湿滤饼的质量 kgm 湿滤饼的质量和干滤饼质量比（一）n 转鼓的转速 1/min 过滤的压力差 PaRc 滤饼的阻力 1/mR m 过滤介质的阻力 1/mro 圆筒的内半径 mr1 供给悬浮液的半径 mrc 滤饼的半径 mt 滤时间 s,min,hV 滤液的体积 m3VO 与滤饼厚度 LO相对应的滤出液体体积 m3v 单位过滤面积上滤液的体积 m3/V o 单位过滤机积上与滤饼厚度 Lo相对应的滤出液体体积 m3/ 滤液的密度 kg/m3,g/cm3 c 湿滤饼的颗粒密度 kg/m3,g/cm3 p 干滤饼的颗粒密度 kg/m3,g/cm3 m 滤饼的质量比阻力系数 m/kg昆山菲萝环保工程装备有限公司第 8 页 共 8 页8 滤过液的粘度 Pasw 转鼓旋转的角速度 1/s返回作者：未知 来源：未知
