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类型化原理课件过滤(周4).ppt

  • 上传人:kpmy5893
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  • 上传时间:2019-06-04
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    1、1,江苏工业学院,第四章 流体通过颗粒层的流动-过滤,作业:3、 思考题:1、2、3,物系,均相,非均相,物系内部各处 物料性质均匀 无相界面。 例:混合气体 或均相混合溶液,物系内部有隔开 的相界面,而在 相界面两侧物料 性质截然不同。 例:含尘气体、 悬浮液等,分散相(分散物质):处于分散状态的物质。如:气体中尘粒、悬浮液中的颗粒、乳浊液中的液滴 连续相(分散介质):包围着分散相,处于连续状态的物质。如:含尘气中的气体、悬浮液中的液体,非均相物系,依靠外力使分散相与连续相发生相对运动,非均相混合物的分离方法,重力,离心力,压力,机械分离,沉降和过滤,第四章 流体通过颗粒层的流动一、概述:床

    2、层:众多固体颗粒堆积而成的静止颗粒层静止固定床许多化工过程都与流体通过固定床的流动有关。如:,固定床化学反应: 催化剂构成固定床,悬浮液过滤: 滤饼作为固定床,还有:吸附、地下水、石油渗流等,每种操作都有各自的特点,但基本规律相似。既然这些操作都与固定床有关 而床层又由颗粒构成,所以从颗粒 特性入手,讨论基本规律。,二、颗粒床层的特性 1、单颗粒的特性:形状,大小,表面积 工业上所遇颗粒多为 非球形,形状各异, 要想表征它的大小必须有个参照球形颗粒,(1)球形:体积: V=(/6)dP3表面积: S=dP2 比表面积: a=S/V=6/dP (2)非球形:体积等效:deV3/6=V真实表面积等

    3、效: des2 =S真实 比表面积等效:S/V=6/dea=a真实,(3)三者关系:dea= deV= 1.5 des (4)形状系数:= deV2 / des2 =deV2 /des2 =s球/s实= 与非球体积相等的球的表面积/非球形颗粒的表面积1,球形颗粒:以dP便可唯一的确定其V,S,a 非球颗粒:必须定义两个参数才能确定V,S,a一般以dev和,2、颗粒群的特性:床层是由颗粒群构成,颗粒群中各个颗粒的尺寸各不相同粒度分布 (1)粒度分布筛分:筛分法(常用)显微镜法沉降法等,(2)颗粒群的平均直径:一般以平均直径的概念来代替 粒度分布,用那种平均直径?(要对过程规律了解)流体流过颗粒层

    4、爬流(层流)流动阻力主要取决于固体表面积的大小,颗粒形状不重要。,所以:以比表面积相等作准则,确定颗粒的平均直径。,3、床层特性:颗粒群按某种方式堆积成固定床颗粒堆积的疏密对床层影响很大。床层压降:床层对流体的阻力 由堆积方式决定。,(1)床层空隙率:一般乱堆床层的= 0.47 0.7, 壁面附近大于内部壁面效应,(2)床层的各向同性:一般乱堆床层可认为是各向同 性的。它的一个重要特性是:床层横截面上可供流体通过的空隙面积/床层截面= ,(3)床层的比表面积: aB单位床层体积(不是颗粒)具有的颗粒表面积。则:床层和颗粒比表面积之间的关系为:(忽略重叠)aB = a(1-)a = S/V,三、

    5、流体通过固定床的压降流体通过固定床的空隙流动会 产生阻力压降。类似于第一章中流体通过管道的流动,但复杂的多,很难进行理论计算,必须依靠实验。以前介绍过因次分析的方法,它的关键在于:如数列出影响过程的主要因素,无须对过程本身的内在规律有深入了解。本章再介绍一种实验规划方法数学模型法 1、颗粒床层的简化模型: (1)床层的简化模型:工程上感兴趣的主要是床层压降 (由流体通过床层的孔道时形成),它可使流体沿床层截面的速度分布 变得相当均匀。但也不希望太大。为使计算床层压降这个复杂问 题可以用数学方法进行,将床层中 不规则的通道简化成长度为Le的一 组平行细管,如图:,并规定: 1)细管的内表面积等于

    6、床层颗粒的全部表面积,用床层比表面 aB表示; 2)细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积,用空隙率表示。 则:,de= 4(细管截面积Le)/(润湿周边Le ) = 4 / aB= 4/ a (1- ) (以1m3为基准),此模型表示: 流体通过固定床的压降等同于 流体通过一组当量直径为de, 长度为Le的细管的压降。 (2)流体压降的数学模型:hf=P/=(Le /de )(u12/ 2) (阻力损失表现为虚拟压强降低),u1 :为流体在颗粒空隙间的流速,与空床流速(表观流速)u 的关系为:u =u1 或 u1 = u /,将u1及de代入hf 式得:P/L=(Le/8L)(1-)au2

    7、/3 Le与L数值不一定相等,但比值相等, 将Le/L并入中则:=Le/8L为模型参数未知,P/L : 为单位床层高度的虚拟压强差 本章中: P/L P/L (称P为压强差),(3)模型的检验和模型参数的估值上述处理的有效性必须经过实验检验,也要由实验测定。康采尼发现:Re2 流速较低时,= K/ Re K :康采尼常数,其值为5.0,Re:床层雷诺数Re =(de u1)/ 4=u / a(1-)对不同床层误差10%,说明简化合理。,将= K/ Re 代入前式得:P/L =Ka2(1-)2 u/3 -康采尼方程 (适用于Re2的范围)过滤操作基本在此范围还有欧根方程(误差约25%)不介绍,从

    8、康采尼方程可看出影响床层压降的变量有三类: (1)操作变量(u) (2)流体物性() (3)床层特性(,a),影响最大的是: (例:其他条件不变,从0.50.4,P/L增加2.8倍) (4)因次分析和数学模型法比较因次分析法:关键在于如数列出影响过程的主 要因素,而对过程的内部规律不用 做深入了解。,实验目的在于寻找出各无因次 变量之间的关系,简少实验工作 量。但并不提高实验准确性。 适用于大多数研究对象。 数学模型法:立足于对所研究过程的深刻理解。,实验的目的在于检验物理模型 的合理性并测定少数模型参数。 更具有科学性。 其主要步骤为: (1)将真实过程简化为物理模型,以便用数学方程描述;

    9、(2)建立数学模型;,(3)用实验检验模型的合理性,并测定模型参数 此处用数学模型法研究的目的: (1)获得流体通过床层的压降 (2)流体通过颗粒层流动的内在规律(流动状态为爬流层流),第一次课小结 因次分析法: 1、如数列出影响过程的主要因素 2、简少实验工作量,并不提高实验准确性 3、适用面广,特别是复杂过程方便 数学模型法: 1、立足于对所研究过程的深刻理解 2、更具有科学性 3、适用面窄,第二次课作业: 7:V2 = 1.5 L 8:V = 13 L 注:恒压阶段的K 即是恒 速终了时的K 思考题:4,四、过滤原理及过程计算 1、过滤原理 (1)过滤:在外力作用下,使悬浮液中的液 体通

    10、过介质,固体被截流,从而实 现液固分离的操作。,悬浮液滤浆(料浆); 通过介质的液体滤液; 被截流的固体滤饼(滤渣),(2)外力(推动力):重力、离心力或压强差(工业上多用压强差) (3)过滤方式:饼层过滤和深层过滤饼层过滤:悬浮液置于介质的一侧,固体沉积其上,液体通过。,特点:真正起过滤作用的是饼层,介质主要起支撑作用.适于含固量高的悬浮液(1%以上),深层过滤:料浆通过一个很厚的床层,颗粒吸附于孔道中,液体通过。 特点:没有滤饼形成。起过滤作用的是床层介质。,适用于处理量大,固体颗粒小,含量低(0.1%)的场合。如自来水厂饮水的净化。,(4)过滤介质(饼层):多孔物质(支撑物) 强度大,阻

    11、力小,耐腐、耐热, 孔道直径D小 (如果Dd,则要“架桥”快)。,工业上常用介质:织物 (滤网、滤布):棉,麻,毛,丝等,多孔固体:陶瓷,多孔塑料, 金属等,堆积介质:(用于深床过滤)细纱、木炭、石棉、硅藻土等,(5)滤饼的压缩性: 不可压缩滤饼:当P时,颗粒形状和空隙无明显变化,则单位饼厚的阻力恒定,如碳酸钙。 可压缩滤饼:当P时,颗粒形状和空隙发生明显变化,则单位饼厚的阻力随P而增大,如胶状物。,(6)压缩指数S :S = 0 1不可压缩的为0,可压缩的0.2 0.8 (7)滤饼的洗涤: 某些过滤过程在过滤结束后要洗涤,目的是回收滤饼中残留滤液,或除去滤饼中的可溶盐。洗涤液用量和洗涤速率要

    12、通过小试测定。,(8)过滤过程的特点:虽然过程操作中床层厚度不 断增加,但增加缓慢,仍可按定 态处理。前面固定床压降结果可 用。,2、过滤过程计算 (1)物料衡算:悬浮液 = 滤液 + 湿滤饼 即: V悬 = V滤 + L A -(1) ( 总量衡算) 或:V悬= L A(1-)-(2)(固含量恒算),其中: V悬悬浮液体积; V滤滤液体积;(以后以V代) L 滤饼厚度; A 过滤面积; 悬浮液含固量的体积分率(m3固体/m3悬浮液) :m3滤饼/ m3滤液;L A=V,= (/P)/(/P)+(1-)/= L A(1-)/(V+LA)-(3) 悬浮液含固量的质量分率(kg固体/kg悬浮液)

    13、P、分别为固体颗粒和滤液的密度,由(2)、(3)式可导出: L = /(1-)(V/A) 一般悬浮液中 L = q /(1-)q = V/A : 单位面积的滤液量,P 131 例4-3:注意 1、不能用重量算 2、用L A=V 和 L=/(1-)(V/A) 导出,提问: 1.实现过滤操作的外力有几种? 2.工业上常用的过滤介质主要有那些? 3.在饼层过滤中真正起拦截颗粒作用的是什么?,(2)过滤速率:(dV/Ad) 单位时间通过单位面积的滤液体积称过滤速率即:u = dV/A d= dq/d (m3/ m2s 或 m / s),V:时间内的累计滤液量(m3) q = V/A:单位面积上的累积滤

    14、液量(m3/ m2) 按前面的模型减化推导, 将: L q /(1-) 代入康采尼方程:P/L =Ka2(1-)2 u/3,整理得:令: r = Ka2(1-)/3 得: u = P/r(1-)L 再将:L q /(1-)代入 得: u = P/rq = dq/d,式中:P滤饼层两边的压差;Pa滤液的粘度。Pasr滤饼的比阻若滤饼可压缩则r与P有关其关系式为:r = r0(P)S (经验公式),r0:单位压差下滤饼的比阻 (1 / m2)r0,s 为实验常数,由实验测定。u 式可写作:过滤速率 = 推动力/阻力u = P/rq,总推动力=穿过滤饼推动力+穿过过滤介质推动力 即:P = P1 +

    15、 P2总阻力 = 穿过滤饼阻力 + 穿过过滤介质阻力= r(q + qe),令:K = 2P/ r= 2P1-S/ r0 (与悬浮液性质及操作压差有关) 则:u =dq/d=P/r(q+qe) 即:dq/d= K/2(q + qe) 或:dV/d= K A2/2(V + Ve)过滤速率基本方程,其中:K、qe或Ve为过滤常数,由实验测定 qe :反映过滤介质阻力大小(m3/m2) K:与悬浮液性质及操作压差有关(m2/s) 注:只有当物系和压力都不变时qe、K才会是常数,说明: 1* 该方程表示,过滤进程中的任意瞬间过滤速率与各因素间的关系 2* 该方程是过滤计算和强化过滤操作的基本依据 3*

    16、 应用该方程时要针对具体操作积 分,过滤操作有三种:恒压;恒速;联合,3、恒压过滤:(工业上用的最多) (1)定义:过滤操作在恒定压差下进行 (2)特点:K为常数,随VL阻力dV/d很小,(3)恒压过滤方程:对过滤基本方程积分:dV / d= KA2/2(V +Ve) 2(V +Ve)dV = K A2d积分边界条件为:过滤时间:0;滤液体积:0V,则上式为: 0V2(V +Ve)dV = KA20d解得:V2 + 2VVe = K A2或:q2 + 2qqe = K 恒压过滤方程,说明: 1* 、V是个累计值,1V1 ;2V2 2=1+;V2 = V1+V 2* 若在压差到达恒定之前,已在其

    17、他条件下过滤了一段时间1并获得滤液量V1,,则可得: V1V2(V +Ve)dV = KA21d(V2-V12)+2Ve(V-V1)= KA2(-1) 或(q2-q12)+2qe(q-q1)= K(-1),3* 当过滤介质阻力可以忽略不计时,Ve=0,e=0 则过滤方程简化为:V2 = K A2 或 q2 = K 4* 若边界条件取: 0 e ;0 Ve 得:Ve2 = K A2e,恒压过滤要记住的公式:K = 2P1-S /r0V2 + 2VVe = K A2 或 :q2 + 2qqe = K (V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1) 或: (q2-q12)+2qe(q-q1)=

    18、K(-1),V2 = K A2 ,Ve2 = K A2e 或: q2 = K ,qe 2 = Ke q和V的方程记一个即可哪个方便用哪个,4、恒速过滤: (1)定义:维持速度恒定的过滤。u恒定,则随着过滤的进行,阻力P,即P随,(2)恒速过滤方程u恒定, 则:dq /d= 常数 即:dq /d= K/2(q +qe)= 常数 ,q / = K/2(q +qe)q2 + q qe = K/2,恒速过滤可通过使用正位移泵向过滤机供料(旁路不开)来实现。但由于P上升很快,工业上一般不单独使用。 (P2太高设备受不了),5、联合操作: 两种: (1)先恒速后恒压:工业上采用这种 (2)先恒压后恒速:最

    19、终压强很大,不可取,如何实现: 初期恒速,P,当P 给定值时,安全阀自动泄压, 此后为恒压过滤。计算时要分 两段分别算。,前次课小结: 1、基本方程dV / d= KA2 / 2(V+Ve) 2、恒压过滤方程:V2 + 2VeV = K A2 (V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1),3、恒速过滤方程: V2 + VVe= KA2/2 4、过滤常数:K、qe K = 2P1-S/r0 ,例题1:在一板框过滤机上,恒压过滤某种悬浮液,在2atm表压下,20分钟在每1m2过滤面积上得到0.197m3的滤液,再过滤同样长时间又得到滤液0.09m3,试求:共过滤1小时可得总滤液为多少m3

    20、?,已知:恒压, 1 = 2060 = 1200 s 2 = 21= 2400 s q1 = 0.197 m3 / m2 q2 = q1+ 0.09 = 0.287 m3/m2 求:= 3600 s 时,q = ?,解:恒压过滤方程为: q 2 + 2q qe= K 将已知的两组数据代入恒压过 滤方程得: 0.1972 + 20.197 qe=1200 K 0.2872 + 20.287 qe=2400 K,解得:qe = 0.0222 m3 / m2K = 3.963105m2/s将 qe、K 及= 3600 s代入恒压过滤方程得: q = 0.3562 m3 / m2,例2: 用一板框过滤

    21、机处理悬浮液,获每m3滤液得滤饼0.04m3,在1atm下操作,过滤常数K = 2.7310-5 m2/s,过滤介质阻力可忽略不计,滤饼不可压缩。 (1)若要求过滤1h获得0.41m3滤饼,求所需过虑面积;,(2)若选板框长宽为(0.810.81)m2,框数和框的厚度为多少?,已知: = 0.04 m3湿饼/m3滤液 =3600s 得 LA=0.41 m3湿饼K = 2.7310-5 m2/s ,Ve= 0,e= 0,s=0,,解:(1)A =? 恒压,V2 = KA2,= LA/VV = 0.41 / 0.04 = 10.25 m3 A = V /(K)1/ 2 = 10.25/(2.731

    22、0-53600)1/ 2= 32.7m2,(2)n、=? A = 0.810.812n = 32.7 m2 n = 25 又 V饼 = 0.81225 = 0.41 = 0.025 m,小结: 1、恒压过滤方程:V2 + 2VVe = K A2 2、过滤基本方程,3、过滤常数K = 2P1-S /r0,作业:4、5,6、过滤常数的测定:,(1)K、q e的测定通过实验测将恒压过滤方程:q 2 + 2q qe= K 改写为:/q =(1/K)q +(2/K)qe,上式为:/q q 的线性关系斜率为:1/K截距为:(2/K)qe 做实验,记录不同过滤时间 () 所得单位过滤面积的滤液量(q)以/q

    23、 q 作图,通过斜率和截距可得 qe、K 。 如恒压前已过滤1时间,得滤液 q1,则可将式: (q2-q12)+2qe(q-q1)=K(-1) 改写为:(-1)/(q-q1)=(1/K)(q-q1)+(2/K)(qe-q1),则(-1)/(q-q1)(q-q1) 为线性关系,同理可求得K、qe (2)s、r0的测定通过实验测 在不同P下对指定物料做实验, 求得对应的K值(按上面方法),利用 K = 2P1-s/r0,可求得 s 、r0 lg K =(1-s)lgP + lg(2/r0) 以lgK lgP 作图,斜率=(1-s),截距= lg(2/r0),、已知(体系一定) s、r0可求。注:将

    24、lg(2/r0)当常数不严格,随P变,颗粒的刚性越大,越准。,实验预习: 1、实验任务:搞清要测什么? 2、测试仪表:搞清实验中用到 的仪器、仪表 3、实验步骤:搞清应该怎么安 排实验 4、数据处理:搞清实验完成后 得到那些数据,绘成几张图表,五、过滤设备:由于悬浮液的性质不同,过滤 目的不同,处理量不同,所用的过 滤设备就不同。 按操作压差分: 压滤型板框过滤机、叶滤机(间歇式),BS315板框式压滤机(手动压紧),吸滤型转筒真空过滤机(连续式) 离心式三足离心机(间歇式) 叶滤机 (间歇式),暗 流 式,1、压滤型:(间歇操作) (1)板框过滤机:工业上应用最广,由板和框构成:过滤板 +

    25、框 + 洗涤板标记: 排列顺序:1-2-3-2-1-2-3(见P127-128图),板框结构:,排列次序:1-2-3-2-1-2-3,过滤:料浆由框角端暗孔进入框 内,滤液从两侧滤布穿过,滤 渣留于框内。滤液从排出口排 出(有明流、暗流之分)。,明 流 式,排液方式: 明流每块板底排液(洗涤时关闭洗板排液阀)。 暗流汇于总管一起送出。,过滤阶段,洗涤阶段,横穿洗法,洗涤:洗水由洗涤板角端暗孔进入,穿过滤布进入框内,再穿过饼层和另一侧滤布,由排出口排出。这种洗涤方式叫 “横穿洗涤” 特点:滤浆和洗水各走各的管,后处理:洗涤后卸出滤饼,洗滤布,重新装合,进入下一个循环。 材质:铸铁、碳刚、不锈钢、

    26、铝、塑料、木材等。,常用尺寸:板框为正方形边长320 1000mm,框厚25 50mm,框数10 60块,可调节。 (生产量小时中间插入盲板),系列代号: 例:BMS 20/63525B:板框过滤机 M:明流S:手动压紧 20:过虑面积 635:边长 25:厚度,(2)叶滤机间歇式置换洗涤法,与板框过滤机对比:叶滤机:滤液穿过滤布进入叶内 板框过滤机:滤液穿过滤布流出框外叶滤机:置换洗涤 板框过滤机:横穿洗涤,叶滤机:可压滤也可吸滤 板框过滤机:只能压滤,2、吸滤型:转筒真空过滤机连续式,原理:一个周期分成五个区1-7区:过滤区f凹槽810区:吸干区f凹槽 11区 :空 1213区:洗涤区g

    27、凹槽14区:吸干区g凹槽 15区:空,1617区:吹松、卸料区,h凹槽 18 区:空,说明: 1* 推动力小;外面大气压,里面抽真空Pmax= 760mmHg 2* 过虑面积小。转筒面积为540 m3 浸没度仅为1030%,3* 转速不能太大;0.13 r/min合适。太快滤饼薄,不好卸料。 4* 滤饼含湿量高。1030%,特点:连续操作,适用于处理量大,粘度不太大,滤饼压缩性不大的场合。,3、离心式三足离心机(间歇式)有过滤式和沉降式两种,卸料方式有上部卸料和下部卸料。适用于处理量小,过滤周期长,滤饼含液量要求低的场合,滤渣不易受损。如结晶分离(过滤式)、乳浊液分离(沉降式)。,但劳动强度大

    28、,生产能力低。,六、滤饼的洗涤: 1、目的:回收产品为滤液;净化产品为滤饼。 2、定义: 洗涤速率:(dV/d)W ,m3/s洗水量: VW ,m3 洗涤时间W=VW/(dV/d)W ,s,恒压时,过滤速率不是常数, 但洗涤速率基本为常数。 滤饼厚度不变,阻力不变。 3、洗涤速率:找出过滤终了时的过滤速率与洗涤速率的关系(利用过滤基本方程推),已知: (dV/d)= K A2/2(V + Ve)=A22P1-S/r02(V+Ve) K = 2P1-S/ r0 条件:对一定悬浮液,r0为常数,洗涤P = 过滤终了P洗水= 滤液,则:对横穿洗涤:(板框过滤机) 洗水(W)流经路径长度为过滤 终了时

    29、滤液(E)流经长度的两倍即:(L+Le)W = 2(L+Le)E 或:(V/A+Ve/A)W =2(V/A+Ve/A)E (1),而过虑面积为洗涤面积的两倍:AE= 2AW (2) 将(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,= 4 KAW2 /(2AW/AW)(V+Ve)W = 4 K AW2 / 2(V +Ve)W = 4(dV/d)W 即:(dV/d)W =(dV/d)E/ 4 = K A2 / 8(V +Ve)E,或:(dq/d)W =(dq/d)E/2= K / 4(q + qe)E( Aw

    30、=A/2,等式两边同除 Aw ),对置换洗涤:(叶滤机) 洗水与滤液同路(L+Le)E =(L+Le)W AE= AW (V +Ve)E =(V +Ve)W 则:(dV/d)W =(dV/d)E = KA2/2(V+Ve)E 或:(dq/d)W = (dq/d)E,4、洗涤时间: 板框过滤机: W= VW/(dV/d)W = qW /(dq/d)W= VW 8(V +Ve)E /K A2,以上讨论的是P相同时,有时为了提高洗涤速率P加大,或洗水粘度与滤液差别很大,算出的W要修正: W=W(W /)(P/PW),七、过滤机的生产能力:Q过滤机的生产能力,一般 指单位时间获得的滤液体积。 有时按单

    31、位时间获得的滤饼量 或绝干滤饼量计。,1、间歇过滤机: 以滤液体积为计算基准:(m3)Q = V/T (m3 / h)V:一个操作循环内获得的滤液量(m3)T:一个循环的时间,即操作周期(s)T = +W+D,:一个操作循环内的过滤时间 (s) W:一个操作循环内的洗涤时间 (s) D:一个操作循环内的卸渣、清洗、装合等辅助时间 (s), Q = V / T = 3600 V /(+W+D) (m3 / h)一般D给出,、W要计算。,注:由 P137 图4-23 可知, 对一定洗涤时间和辅助时间(W+D),必存在一个最佳过滤时间(OPT),过滤至此停止,可使过滤机生产能力达最大值。这是设备操作

    32、的最优化课题。条件不同,得出的最优化关系不同。 (习题6有时间看看),2、连续过滤机真空转筒过滤机:(以滤液体积为计算基准) 特点:过滤、洗涤、卸饼等操作 在不同区,同时进行。,即:过滤时间只占转筒转一 周时间的一部分,而转筒转一 周为一个操作周期,时间为T。 过滤时间与浸没度有关。= 浸没角度/360= / T,设: n 转速r/s 则: T = 1 / n ,s/r= T = / n 生产能力与同样过滤面积,同样操作周期,同样过滤时间的板框过滤机一样,所以可仿照间歇过滤机的生产能力计算。 Q = V/T = n V = nqA , m3 / s ,V: 恒压过滤方程为:V2 + 2VeV

    33、= K A2 或:V2+2VeV+Ve2 =Ve2 + K A2(V+Ve)2 = Ve2 + K A2V=(Ve2 + K A2)1/2 -Ve 将过滤时间代入得: V = Ve2 +(/n)KA2 1/2 -Ve, Q = n V =nVe2+(/n)KA2 1/2 -Ve当忽略介质阻力时: Q =KA2n1/2=AKn1/2 , m3 /s,说明: 1* K 反映P ;nQ,但不能太大;Q,但有一定限制。 2* 如果知道过滤周期和滤液体积,则生产能力直接算Q =3600 V/T , m3/ h,3* Q n1/2 ; Q V(q);VL n-1/2 Q = V/T = nV = nqA

    34、=AKn1/2,八、加快过滤速率的三种途径 1、改变滤饼结构:加助滤剂 2、改变悬浮液中颗粒聚集状态:加絮凝剂 3、动态过滤:,采用机械的、水利的或电场的人为干扰,限制滤饼厚度的增长。它有别与传统的过滤方法(饼层不断增厚)。,作业:9、10、12 9: q = 58.4(L/m3)w=6.4(min) 10:= 166(s)w=124(s) 12:n= 4.5 r/minL/L=2/3,过滤小结: 1、基本方程dV / d= KA2 / 2(V+Ve) 2、恒压过滤方程:V2 + 2VeV = K A2 (V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1) 3、恒速过滤方程: V2 + VVe

    35、= KA2/2,4、过滤常数:K、qe K = 2P1-S/r0 5、洗涤: 洗涤时间:W=VW/(dV/d)W 洗涤速率: 横穿洗涤:(dV/d)W = (dV/d)E/4 = KA2/8(V +Ve)E,置换洗涤:(dV/d)W =(dV/d)E = K A2/2(V+Ve)E 6、生产能力:Q =3600V/T,(m3/h) 间歇式:Q=3600V/(+W+D),连续式:Q = 3600V/T =3600AKn1/2=3600nV=3600nqA m3/hn:r/s,习题: 1、若介质阻力可以忽略,对恒压过滤,滤液量增大1倍,则过滤速率将_。 (减小1倍) 分析:由过滤基本方程:dV/d

    36、= A2K/2(V+Ve) 及题给条件:Ve=0, V2=2V1,得:dV2/d = A2K/2V2 = A2K /22V1 =(dV1/d)/2,2、转筒真空过滤机,转速越大,则生产能力就越_,每转一周所获得的滤液量就越_,形成的滤饼厚度越_,过滤阻力越_。 (大;少;薄;小) 分析: 由转筒真空过滤机的生产能力:,Q =A(Kn)1/2 (忽略介质阻力)可知转速增 大使生产能力提高,但同时每 转一周所需时间将减少,每周 过滤时间也相应减少,致使每 周所获得滤液量减少,滤饼变 薄,阻力变小。,3、恒压板框过滤机,当操作压差增大1倍时,在同样的时间里所得滤液量将_(忽略介质阻力,滤饼不可压缩)

    37、。 A、增大至原来的2倍; B、增大至原来的2倍; C、增大至原来的4倍; D、不变,(A) 分析: 由恒压过滤方程及题给条件有:V2= KA2K = 2P/r0= 2kPk =1/r0 得:Vp (A),4、恒压过滤时,过滤时间增加1倍则过滤速率为原来的_倍(设介质阻力可忽略,滤饼不可压缩)。 A、2倍 ; B、1/2倍 ; C、2倍 ; D、1/2倍 ;,分析: 过滤基本方程为:dq/d=K/2(q+qe) (a) 恒压过滤方程为:q2+2qqe=K (b)将qe=0代入两式, 然后再将(b)代入(a),有 dq/d= K/2(K)1/2 dq/d 1/ (B) 5、转筒真空过滤机的洗涤速

    38、率与最终过滤速率之比为_。 A、1/4 ;B、1/2 ; C、1 ; D、2 (C) 分析: 转筒真空过滤机属置换洗涤法。,6、下面哪个是转筒真空过滤机的特点? A、面积大,处理量大; B、面积小,处理量大; C、压差小,处理量小; D、压差大,面积小。 (B),7、与板框过滤机比,叶滤机的特点是_。 A、连续操作,机械化程度较高; B、间歇操作,过滤面积小; C、推动力大,过滤面积小; D、既可加压过滤,也可真空过滤 (D),8、 用板框过滤机恒压过滤某悬浮液,一个操作周期的滤液6m3,其中过滤需时30min,洗涤及拆装等共用去40min,设滤饼不可压缩,介质阻力忽略不计。试求: (1)该机

    39、的生产能力; (2)仅将操作压力加倍,而,过滤时间、辅助时间等其他条 件都不变,该机生产能力将提 高多少? (3)若改用真空转筒过滤机, 该机旋转一周可得0.0428m3滤液 该机转速为多少方能维持生产 能力与(1)相同?,解: (1)=30/60 h ,W+D= 40/60 hV = 6m3 Q = V /(+W+D)=660/(30+40)=5.14 m3/h (2) K = 2kp1-S= 2kp V2 = KA2= 2kpA2(V2/V1)2= 2 V2= V12 = 62 =8.49 m3 生产能力提高:(8.49-6)/6 = 41.5%,(3) 设转速为n(r/min)生产能力为

    40、Q 则有:Q = Q = V/T = 60Vn= 600.0428n = 5.14 m3/h 故:n = 5.14/(0.042860)= 2 r/min,9、某板框过滤机在恒压下操作,过滤阶段的时间为2h,已知第1h过滤得8m3滤液,滤饼不可压缩,滤布阻力可忽略,试求: (1)第2h可得多少滤液? (2)过滤2h后用2m3清水(粘度与滤液相近),在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤,求洗涤时间;,(3)若滤液量不变,仅将过滤压差提高1倍,问过滤时间为多少? (4)若过滤时间不变,仅将过滤压差提高1倍,问滤液量为多少?,解:(1) V2 = KA2 将 V1=8m3 ,1=1h 代入上式, 得:KA

    41、2 = 64 V = V2 - V1 =(KA22)1/2- 8 = (642)1/2 8 = 3.31m3 (2)由过滤基本方程:dV/d = A2K/2(V+Ve) 及: Ve=0 ,V = 8+3.31=11.31m3 得:(dV/d)E = A2K/2V= 64 /(211.31)= 2.83 m3/h,(dV/d)W =(dV/d)E / 4 = 2.83 / 4 = 0.71 m3/h 故:W = VW /(dV/d)W = 2 / 0.71 = 2.83 h (3)由题可知 S=0 ,p2/p1 = 2 K = 2kp1-S= 2kp p , K2/K1 = p2/p1 = 2 由题意:K2A22= K1A21 ,2=1K1/K2 = 2/2 = 1 h,(4) V22= K2A2 , V12= K1A2 , (V2/V1)2= K2/K1 = 2V2= V12 = 11.312=15.99m3,

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