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1、昆山菲萝环保工程装备有限公司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和加压叶片式过滤机均属
2、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 在一个转动的圆筒内固
3、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）m3/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), m3/s(1)这里，Rm在某一过滤循环中可视为一定值，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
4、：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)A2/m （6） Vo= R m（1mC）A/mC(7) 式（5）二边分别对V，t微分得到 （2V2Vo）d V=K dt dV/dt=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
5、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 （5）悬浮液浓度C （6）干滤饼的密度p (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
6、例：C=0.05 kg固体/kg 悬浮液 9.8104 Pa A=0.0087 m=2.5 p =1.5 g/cm3 =1 g/cm3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）， K1.034107 m6/min t/V=0.18=2Vo/K Vo =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 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p9.8104Pa,过滤面积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
7、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）V2+2+0.1782V=0.1366tt=(V2+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V17.5m3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
8、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
9、力差： =500133.3224Pa =6.67104Pa 用过滤压力差修正K值： KkA2，由K1.034107m6/min，得 K1.36610-3m2/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
10、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mK 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/cm3m 滤饼的质量比阻力系数m/kg 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7第 7 页 共 8 页
