化工原理第三章过滤

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1、第四节第四节 过过 滤滤过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来，而固体颗粒被截留下来， 从而实现固、液分离的操作。从而实现固、液分离的操作。过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。 实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。在某些场合，过滤是沉降的后继操作。在某些场合，过滤是沉降的后继操作。滤浆滤浆(slurry)：原悬浮液。原悬浮液。滤饼滤饼(filter cake)：截留的固体物质。截留的固体物质。过滤介质过滤介质(filtering med

2、ium)：多孔物质。多孔物质。滤液滤液(filterate)：通过多孔通道的液体。通过多孔通道的液体。过滤操作示意图过滤操作示意图( (滤饼过滤滤饼过滤) )（一）两种过滤方式（一）两种过滤方式1. 滤饼过滤滤饼过滤一、悬浮液的过滤一、悬浮液的过滤 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。架桥现象架桥现象注意注意：所选过滤介质的孔道尺寸：所选过滤介质的孔道尺寸一定要使一定要使“架桥现象架桥现象”能够发生。能够发生。所以，在滤饼过

3、滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，所以，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。而非过滤介质。固体含量较高的悬浮液固体含量较高的悬浮液特点：颗粒特点：颗粒( (粒子粒子) )并不形成滤饼并不形成滤饼, ,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：悬浮液中的固体颗粒小而少。过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。过滤介质：堆积较厚的粒状床层。过滤介质：堆积较厚的粒状床层。过滤原理：颗粒尺寸过滤原理：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，靠静电和分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。子的作用力附着在介质孔道上。应用：适

4、于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗粒的体积百分数0.1%) ，滤饼不为产品的场合的场合, ,如水处理和酒的如水处理和酒的过滤。过滤。2. 深层过滤深层过滤 (二）过滤介质二）过滤介质 过滤介质应具有如下性质：过滤介质应具有如下性质： 过滤介质的作用过滤介质的作用( (滤饼过滤滤饼过滤) )：促使滤饼的形成，并支承滤饼。：促使滤饼的形成，并支承滤饼。（1 1）多孔性，液体流过的阻力小；）多孔性，液体流过的阻力小；（2 2）孔道大小适当，能发生架桥现象）孔道大小适当，能发生架桥现象；（3 3）有足够的机械强度）有足够的机械强度, ,使用

5、寿命长；使用寿命长；（4 4）耐腐蚀性和耐热性）耐腐蚀性和耐热性（5 5）价格便宜）价格便宜工业常用的过滤介质主要有a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、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留的粒径的范围较宽，从几十m到1m。优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜，是工业上应用最广泛的过滤介质。b)多孔固体介质：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，阻力大，能截留13m的颗粒。c) 堆积介质：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。d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很

6、薄（几十m到200m），m的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤和微滤。随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大，随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大，导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。不可压缩滤饼：不可压缩滤饼：某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。可压缩滤饼可压缩滤饼：滤饼因

7、为操作压差的增大而发生不同程度的变形，：滤饼因为操作压差的增大而发生不同程度的变形，滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。克服滤饼压缩性的手段：克服滤饼压缩性的手段：加入助滤剂加入助滤剂改变滤饼的结构改变滤饼的结构增加刚性增加刚性 助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。（三）助滤剂（三）助滤剂助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。 使用方法：使用方法：适用场合：以

8、获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能适用场合：以获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能使用助滤剂。使用助滤剂。混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤。 预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。要求：要求：作助滤剂的物质应能较好地悬浮于料液中，且颗粒大小合适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质，以免污染滤液。（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系滤液

9、量滤液量 悬浮液中所含液体量悬浮液中所含液体量 滤液，密度滤液，密度 ，体积，体积 V悬浮液悬浮液 液体液体 湿滤渣，密度湿滤渣，密度c 干渣，密度干渣，密度p总物料：悬浮液质量总物料：悬浮液质量=滤渣量滤渣量+滤液量滤液量固体物料：悬浮液中固体量固体物料：悬浮液中固体量=滤渣中固体量滤渣中固体量物料衡算物料衡算 对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。C含含1kg干滤渣的湿滤渣质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。干滤渣的湿滤渣

10、质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。 X单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。得到得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。滤液所形成的干滤渣质量。kg(干渣)/m3(滤液)而而 湿滤渣体积湿滤渣体积=干滤渣体积干滤渣体积+液体体积液体体积取含取含1kg干滤渣的湿滤渣为基准：干滤渣的湿滤渣为基准：取取1kg悬浮液为基准：悬浮液为基准：p:固体的密度c:湿滤渣的密度:液体的密度kg干渣/ kg悬浮液 湿滤渣质量与滤液体积的比值湿滤渣质量与滤液体积的比值C Ckg湿渣/m3滤液 湿滤渣体积与滤液体积的比值湿滤渣体积与滤液体积的比值m3湿渣/m3滤液例3-4 已知湿滤渣、干滤渣及滤

11、液的密度分别为c=1400 kg/m3 ，p=2600kg/m3，=1000kg/m3。 试试求求湿湿滤滤渣渣与与其其中中所所含含干干渣渣的的质质量量比比?若1kg悬浮液中含固体颗粒，试求与1m3滤液所对应的干渣质量为多少？解解：(1)由 （2）已知 X=0.4 kg(干渣)/kg(悬浮液)所以 C=2.15kg(湿渣)/kg(干渣)例：已知某悬浮液中固相的质量分率为，固相密度为例：已知某悬浮液中固相的质量分率为，固相密度为2200kg/m3，液相为水，每，液相为水，每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，其余全为固相。求滤饼水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积之比体积与滤液体积之比 。 (1

12、)以以1m3滤饼为基准。滤饼为基准。解：解：1m3滤饼中滤饼中 水：水：500kg 固体：固体：体积体积3需要滤浆的质量为需要滤浆的质量为 质量质量1100kg，化工原理化工原理课件课件第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离生成的滤液质量为生成的滤液质量为 6313.7kg (2)(2)以以1kg悬浮液为基准悬浮液为基准 1kg悬浮液中悬浮液中 水：水：0.861kg 固体：固体：颗粒体积：颗粒体积： 每每1m3滤饼中含滤饼中含500kg水，即固相体积分率为。水，即固相体积分率为。滤饼体积：滤饼体积： 滤饼中含水：滤饼中含水： 则则1kg悬浮液生成的滤液质量为悬浮液生成的滤液质量为(3

13、)(3)设得到设得到1m3滤液可得到滤液可得到x m3滤饼滤饼 解得：解得： 二、过滤速率基本方程式二、过滤速率基本方程式 设过滤设备的过滤面积为设过滤设备的过滤面积为A，过滤时间为，过滤时间为时所获得时所获得的滤液体积为的滤液体积为V ， 式中：式中：为单位过滤面积得到的滤液体积，为单位过滤面积得到的滤液体积，m3/m2过滤速度：过滤速度： 单位时间、单位时间、 单位过滤面积所得滤液体积。单位过滤面积所得滤液体积。 即：即： 如果想保持一定的过滤速度，可以随着过滤操作的进行，逐渐增大压力差，来克服逐渐增大的过滤阻力。所以过滤速度可写成： 滤饼过滤过程中，滤饼逐渐增厚，流动阻力也随之逐渐增大，

14、则过滤速率逐渐减小，所以过滤过程属于不稳定的流动过程。过滤推动力过滤推动力压力差悬浮液悬浮液滤饼滤饼过滤介过滤介质质滤液滤液Lp1p2过滤阻力过滤阻力=滤饼阻力+过滤介质阻力PC：饼层压差；Pm：过滤介质压差RC Rm dpde 对于滤饼层内不规则的通道，可以简化成由许多平行的细管（当量直径为de）组成，细管长度与床层高度成正比；细管内表面积之和等于滤饼内全部颗粒的外表面积；细管的全部流动空间等于滤饼内的全部空隙体积。滤液通过饼层的流动颗粒床层的特性可用颗粒床层的特性可用空隙率空隙率、当量直径当量直径等物理量来描述。等物理量来描述。空隙率空隙率：单位体积床层中的空隙体积称为空隙率。单位体积床层

15、中的空隙体积称为空隙率。式中式中 床层的空隙率，床层的空隙率，m3/m3。式中式中 颗粒的比表面，颗粒的比表面，m2/m3。比表面积比表面积：单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面积。颗粒床层的特性颗粒床层的特性依照第一章中非圆形管的当量直径定义，当量直径为：依照第一章中非圆形管的当量直径定义，当量直径为：式中式中 de床层流道的当量直径，床层流道的当量直径，m故对颗粒床层直径应可写出：故对颗粒床层直径应可写出： 滤滤液液通通过过饼饼层层的的流流动动常常属属于于滞滞流流流流型型，可可以以仿仿照照圆圆管管内内滞滞流流流流动动的的泊泊稷稷叶叶公公式式(哈哈根根

16、方方程程)来来描描述述滤滤液液通通过过滤滤饼饼的的流流动动，则则滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：式中式中 u u1 1 滤液在床层孔道中的流速，滤液在床层孔道中的流速，m/sm/s； L L 床层厚度，床层厚度，m, m, ppc c 滤液通过滤饼层的压强降，滤液通过滤饼层的压强降，papa； 阻阻力力与与压压强强降降成成正正比比，因因此此可可认认为为上上式式表表达达了了过过滤滤操操作作中中滤液流速与阻力的关系。滤液流速与阻力的关系。 在在与与过过滤滤介介质质相相垂垂直直的的方方向向上上，床床层层空空隙隙中中的的滤滤液液流流速速u u1 1与按整个床

17、层截面积计算的滤液平均流速与按整个床层截面积计算的滤液平均流速u u之间的关系为：之间的关系为： 上上式式中中的的比比例例常常数数KK与与滤滤饼饼的的空空隙隙率率、颗颗粒粒形形状状、排排列列及及粒粒度度范范围围诸诸因因素素有有关关。对对于于颗颗粒粒床床层层内内的的滞滞流流流流动动，KK值值可可取为取为5 5。式中式中 V 滤液量，滤液量，m3； t 过滤时间，过滤时间，s； A 过滤面积，过滤面积，m2。过滤速率为：过滤速率为：任一瞬间的过滤速度为：任一瞬间的过滤速度为：过滤速度过滤速度: : 单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积， m3/m2 s。过滤速

18、率过滤速率: : 单位时间内获得的滤液体积，单位时间内获得的滤液体积，m3/s。过滤基本方程过滤基本方程R R滤饼阻力，滤饼阻力，1/1/m, m, 其计算式为：其计算式为： 对于不可压缩滤饼，滤饼层中的空隙率对于不可压缩滤饼，滤饼层中的空隙率可视为常数，颗可视为常数，颗粒的形状、尺寸也不改变，因而比表面粒的形状、尺寸也不改变，因而比表面a 亦为常数，则有亦为常数，则有式中式中 r r滤饼的比阻，滤饼的比阻，1/1/m m2 2, , 其计算式为：其计算式为：R=rL1.1.过滤速度与滤饼阻力过滤速度与滤饼阻力比阻比阻r r单位厚度滤饼的阻力；单位厚度滤饼的阻力；在数值上等于粘度为在数值上等于

19、粘度为1 1PasPas的滤液以的滤液以1 1m/sm/s的平均流速通过的平均流速通过厚度为厚度为1 1m m 的滤饼层时所产生的压强降；的滤饼层时所产生的压强降；比阻反映了颗粒特性比阻反映了颗粒特性( (形状、尺寸及床层空隙率形状、尺寸及床层空隙率) )对滤液流对滤液流动的影响；动的影响；床层空隙率床层空隙率愈小及颗粒比表面愈小及颗粒比表面a a愈大，则床层愈致密，愈大，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。 通通常常把把过过滤滤介介质质的的阻阻力力视视为为常常数数，仿仿照照滤滤液液穿穿过过滤滤饼饼层层的的速速度方程则可写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：度方

20、程则可写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：式中式中 pm 过滤介质上、下游两侧的压强差，过滤介质上、下游两侧的压强差，Pa； Rm 过滤介质阻力，过滤介质阻力，l/m 由于很难划定过滤介质与滤饼之间的分界面，更难测定分界由于很难划定过滤介质与滤饼之间的分界面，更难测定分界面处的压强，在操作过程中总是把过滤介质与滤饼联合起来考面处的压强，在操作过程中总是把过滤介质与滤饼联合起来考虑。虑。2 2过滤速度与介质的阻力过滤速度与介质的阻力 通通常常，滤滤饼饼与与滤滤布布的的面面积积相相同同。所所以以两两层层中中的的过过滤滤速速度度应应相等，则：相等，则： 上式表明，可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强

21、降来上式表明，可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。式中：式中：p 滤饼与滤布两侧的总压强差，称为过滤压强差。滤饼与滤布两侧的总压强差，称为过滤压强差。 假假设设：厚厚度度为为Le的的滤滤饼饼产产生生的的阻阻力力与与滤滤布布相相同同，而而过过程程仍仍能完全按照原来的速率进行，则：能完全按照原来的速率进行，则：rLe=Rm 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

22、不同值不同。式中式中Le过滤介质的当量滤饼厚度，或称虚拟滤饼厚度，过滤介质的当量滤饼厚度，或称虚拟滤饼厚度，m。 式中：式中：v 滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次。滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次。LA=vV 若每获得若每获得1 1m m3 3滤液所形成的滤饼体积为滤液所形成的滤饼体积为v vm m3 3，则任一瞬间的滤则任一瞬间的滤饼厚度饼厚度L L与当时已经获得的滤液体积与当时已经获得的滤液体积V V之间的关系为：之间的关系为： 同理，如生成厚度为同理，如生成厚度为Le的滤饼所应获得的滤液体积以的滤饼所应获得的滤液体积以Ve来表来表示，则示，则式中式中Ve过滤介质的当量滤液体积，或

23、称虚拟滤液体积，过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3。3.3.过滤基本方程式过滤基本方程式 注注意意：在在一一定定的的操操作作条条件件下下，以以一一定定介介质质过过滤滤一一定定的的悬悬浮浮液时，液时，Ve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，Ve不同。不同。上式适用于上式适用于不可压缩滤饼不可压缩滤饼。 对于对于可压缩滤饼可压缩滤饼其比阻其比阻r r与压强差有关。与压强差有关。上式称为上式称为过滤基本方程式过滤基本方程式，它对各种过滤情况均适用。，它对各种过滤情况均适用。式中式中 r单位压强下滤饼的比阻，单位压强下滤饼的比阻，1/m2 p过滤压强

24、差，过滤压强差，pa s 滤饼的压缩性指数，无因此。一般情况下，滤饼的压缩性指数，无因此。一般情况下， s=01。对于不可压缩滤饼，对于不可压缩滤饼，s=0。根据上两式可得根据上两式可得r=r(p)s影响过滤速度的因素：影响过滤速度的因素：（1）推动力p加压过滤、真空过滤、重力过滤、离心过滤（2）滤液的性质滤液黏度，过滤速度u。（3）滤饼层的性质滤饼的厚度、空隙率、比表面积等。p定义定义：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。：过滤操作在恒定压强下进行时称为恒压过滤。滤饼不断变厚；滤饼不断变厚；阻力逐渐增加；阻力逐渐增加；推动力推动力pp 恒定；恒定；过滤速率逐渐变小。过滤速率逐渐变小。过滤

25、操作的两种典型方式：过滤操作的两种典型方式： 恒压过滤和恒速过滤恒压过滤和恒速过滤p特点特点：三、恒压过滤三、恒压过滤1.1.滤液体积于过滤时间的关系滤液体积于过滤时间的关系V+Ve VV+Ve V Ve O O e B +e +e图 3-20 恒压过滤时V与的关系恒压过滤时，如图：恒压过滤时，如图：滤液体积滤液体积V过滤时间过滤时间OO曲线表示曲线表示 与过滤介质阻力对应的虚拟（当量）滤液体积虚拟（当量）滤液体积Ve与虚拟过滤时间虚拟过滤时间e e的关系。 当p不变(即恒压)，悬浮液一定(r,v ,和Ve一定 )时，积分过滤方程式： 得：得：令令: :q=V/A，单位面积上的滤液量 qe=V

26、e/A，单位面积上的当量当量滤液量 ,为常数则改写成q与的关系式：令令，化为：恒压过滤方程式恒压过滤方程式 过滤常数 方程方程， ， 都是都是（基本方程式）（基本方程式）恒压过滤恒压过滤方程式方程式若过滤介质阻力可忽略不计，则 或或K是由物料特性及过滤压强差所决定的常数，称为滤饼常数，其单位为m2/s；Ve或qe是反映过滤介质阻力大小的常数，称为介质常数，其单位分别为m3与m3/m2，二者总称为过滤常数，其值由实验测定。 2.2.过滤常数的测定过滤常数的测定 K, qe 实验测定过滤常数一般在恒压下进行。将基本方程式 两侧各项均除以qK，得： /q 和q之间具有线形关系，1/K为斜率，2qe/

27、K为截距。 由此可知，只要测出不同过滤时间时单位过滤面积所得的滤液量q ，即可由上式求得K和qe。 【注意】【注意】：与悬浮液的性质，温度，压力差有关，与悬浮液的性质，温度，压力差有关，只有在工业生产条件和实验条件一致时，才能直接使用实验只有在工业生产条件和实验条件一致时，才能直接使用实验测定的过滤常数测定的过滤常数K和和qe。 例例3-5 3-5 含含有有CaCO3质质量量分分数数为为的的水水悬悬浮浮液液, ,用用板板框框过过滤滤机机在在20下下进进行行过过滤滤适适用用. .过过滤滤面面积积为为. .实实验验数数据据列列于附表中，试求过滤常数于附表中，试求过滤常数K K与与q qe e。压差

28、/Pa滤 液 量V/dm3过 滤 时间/s压差/Pa滤 液 量V/dm3过 滤 时间/s3.431042.927.8014688810.31042.459.8050660解解：两种压力下的K与qe分别计算如下:（1）压差为3.43104 Pa可见，不同压差下测得的过滤常数数值不同。可见，不同压差下测得的过滤常数数值不同。例例3-6 想用一台工业用板框压滤机过滤例想用一台工业用板框压滤机过滤例3-5中的含中的含CaCO3粉末的悬浮液，在表压粉末的悬浮液，在表压10.3 104 ，20 条件条件下过滤下过滤3小时得到小时得到 6 m 3 3滤液，所用过滤介质和例滤液，所用过滤介质和例3-5的相同的

29、相同.试求所需要的过滤面积。试求所需要的过滤面积。解：例解：例3-5中已求出表压中已求出表压10.3 104时的过滤常数时的过滤常数可用恒压过滤可用恒压过滤基本方程式基本方程式求出所需要的过滤面积求出所需要的过滤面积所以所以过滤面积：过滤面积：【例例】 一台板框压滤机的过滤面积为一台板框压滤机的过滤面积为2，在表压，在表压150kpa下以恒压操作方式过滤某一悬浮液。下以恒压操作方式过滤某一悬浮液。2小时后小时后得滤液得滤液40m3,已知滤渣不可压缩，过滤介质阻力忽略。已知滤渣不可压缩，过滤介质阻力忽略。求：求： 若其它情况不变，而过滤面积加倍，可得滤液多若其它情况不变，而过滤面积加倍，可得滤液

30、多少？少？ 若表压加倍，若表压加倍，2小时后可得滤液多少？小时后可得滤液多少？ 若其它情况不变，将操作时间缩短为若其它情况不变，将操作时间缩短为1小时，所得小时，所得滤液多少？滤液多少？分析分析 ：由于过滤介质阻力忽略，所以选用公式：由于过滤介质阻力忽略，所以选用公式： 1、过滤面积加倍，则、过滤面积加倍，则2、表压加倍，则、表压加倍，则 3、过滤时间缩短为1小时，则2VVe=0【例例】 在实验室用一片过滤面积为在实验室用一片过滤面积为2的滤叶对某种颗粒在水中悬的滤叶对某种颗粒在水中悬浮液进行实验，过滤压强差为浮液进行实验，过滤压强差为500mmHg,过滤过滤5分钟得滤液分钟得滤液1升，升，又

31、过滤又过滤5分钟得滤液升，若再过滤分钟得滤液升，若再过滤5分钟，可得滤液多少升？分钟，可得滤液多少升？分析分析：已知两组滤液体积和时间，求另一组过滤时间下的体积，：已知两组滤液体积和时间，求另一组过滤时间下的体积，则选用公式：则选用公式： 实际滤液量为： 工业上使用的典型过滤设备：工业上使用的典型过滤设备：按操作方式分类按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机：间歇过滤机、连续过滤机按操作压强差分类按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤：压滤、吸滤和离心过滤板框压滤机（间歇操作）板框压滤机（间歇操作）转筒真空过滤机（连续操作）转筒真空过滤机（连续操作）过滤式离心机过滤式离心机四、过滤设备四、过滤

32、设备结构结构：滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。滤板滤板：凹凸不平的表面，凸：凹凸不平的表面，凸部用来支撑滤布，凹槽是滤部用来支撑滤布，凹槽是滤液的流道。液的流道。滤板右上角的圆滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的孔，是滤浆通道；左上角的圆孔，是洗水通道。圆孔，是洗水通道。1 1 板框压滤机板框压滤机 洗涤板洗涤板：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， 使洗水流进凹槽；使洗水流进凹槽；非洗涤板非洗涤板：洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。料液通道2钮1钮3钮洗涤液通道洗涤板框滤板滤框滤框：滤

33、浆通道滤浆通道：滤框右上角的圆孔滤框右上角的圆孔洗水通道洗水通道：滤框左上角的圆孔滤框左上角的圆孔排列方式：排列方式：板、框交替，个数可调。板、框交替，个数可调。 123212 操作周期：操作周期：组装组装过滤过滤洗涤洗涤卸渣卸渣整理。整理。 操作方式：操作方式：间歇操作间歇操作滤浆滤浆洗水洗水滤板滤板滤框滤框洗板洗板滤布滤布 板框过滤机的操作是间歇式的，每个操作循环由板框过滤机的操作是间歇式的，每个操作循环由装合装合、过滤过滤、洗涤洗涤、卸渣卸渣、整理整理五个阶段五个阶段。过滤过程过滤过程1)1)、装合、装合： 将板与框按将板与框按 1-2-3-2-1-2-3 1-2-3-2-1-2-3的顺

34、序，的顺序，滤板的两侧表面放上滤布，滤板的两侧表面放上滤布，然后用手动的或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接触。然后用手动的或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接触。 2)2)、过滤、过滤： 用泵把滤浆送进用泵把滤浆送进右上角右上角的滤浆通道，由通道流进每个滤框里。的滤浆通道，由通道流进每个滤框里。滤液穿过滤布沿滤板的凹槽流至每个滤板下角的阀门排出。固体滤液穿过滤布沿滤板的凹槽流至每个滤板下角的阀门排出。固体颗粒积存在滤框内形成滤饼，直到框内充满滤饼为止。颗粒积存在滤框内形成滤饼，直到框内充满滤饼为止。3)3)、洗涤、洗涤： 将洗水送入洗水通道，经洗涤板左上角的洗水进口，进入板将洗水送入洗水通道

35、，经洗涤板左上角的洗水进口，进入板的两侧表面的凹槽中。然后，洗水横穿滤布和滤饼，最后由非的两侧表面的凹槽中。然后，洗水横穿滤布和滤饼，最后由非洗涤板下角的滤液出口排出。在此阶段中，洗涤板下角的滤液洗涤板下角的滤液出口排出。在此阶段中，洗涤板下角的滤液出口阀门关闭。出口阀门关闭。4)4)、卸渣、整理、卸渣、整理 打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。打开板框，卸出滤饼，洗涤滤布及板、框。 在洗液粘度与滤液粘度相近的情况下，且在压差相同时，在洗液粘度与滤液粘度相近的情况下，且在压差相同时，洗涤速率约为过滤终了速率的洗涤速率约为过滤终了速率的1/41/4。结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。

36、结构简单，价格低廉，占地面积小，过滤面积大。可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。可根据需要增减滤板的数量，调节过滤能力。对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（对物料的适应能力较强，由于操作压力较高（310kg/cm2 ），），对颗粒细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。对颗粒细小而液体粘度较大的滤浆，也能适用。间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，间歇操作，生产能力低，卸渣清洗和组装阶段需用人力操作，劳动强度大，所以它只适用于小规模生产。劳动强度大，所以它只适用于小规模生产。近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得到减近年出现了各种自动操作的板框压滤机，使劳动强度得

37、到减轻。轻。板框压滤机的特点：板框压滤机的特点：1.结构：结构：p转筒，扇形格转筒，扇形格(18格格)； 滤室；滤室；分配头；分配头；动盘动盘(18个孔，分别与扇形个孔，分别与扇形格的格的18个通道相连个通道相连)；定盘定盘(三个凹槽：滤液真空三个凹槽：滤液真空凹槽、洗水真空凹槽、压缩凹槽、洗水真空凹槽、压缩空气凹槽，分别将动盘的空气凹槽，分别将动盘的18个孔道分成三个通道个孔道分成三个通道)；p金属网；金属网；p滤布；滤布；p滤浆槽滤浆槽。工作过程工作过程转筒真空过滤机结构示意图转筒真空过滤机结构示意图动盘动盘定盘定盘转筒转筒金属网金属网滤布滤布滤饼滤饼搅拌器搅拌器洗涤喷头洗涤喷头料浆槽料浆

38、槽刮刀刮刀2 2 转筒真空过滤机转筒真空过滤机110987654321817161514131112动盘动盘转筒及分配头的结构转筒及分配头的结构工作过程工作过程定盘定盘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

39、h 槽槽g 槽槽自动连续操作；自动连续操作；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；适用于处理量大，固体颗粒含量较多的滤浆；真空下操作，其过滤推动力较低真空下操作，其过滤推动力较低( (最高只有最高只有1 1atmatm) )，对于滤对于滤饼阻力较大的物料适应能力较差。饼阻力较大的物料适应能力较差。 转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周的过程转筒旋转时，藉分配头的作用，能使转筒旋转一周的过程中，每个小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松卸渣等中，每个小过滤室可依次进行过滤、洗涤、吸干、吹松卸渣等项操作。项操作。整个转筒圆周在任何瞬间都划分为整个转筒圆周在任何瞬间都划分为: :特点：特

40、点：2.工作过程工作过程过滤区过滤区;洗涤区洗涤区;干燥卸渣区干燥卸渣区。3. 离心过滤机（自学）离心过滤机（自学）总结知识结构图知识结构图非非均均相相分分离离颗粒颗粒沉降沉降过滤过滤重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降基本理论基本理论设备设备过滤速率基本方程式过滤速率基本方程式恒压过滤方程式恒压过滤方程式计算计算间歇过滤机间歇过滤机连续过滤机连续过滤机重力沉降速度重力沉降速度强化重力沉降方法强化重力沉降方法能去除的最小颗粒直径能去除的最小颗粒直径生产能力生产能力要求：要求：1、理解均相混合物与非均相混合物的基本概念、理解均相混合物与非均相混合物的基本概念2、理解重力沉降与离心沉降的概念以及适用的

41、范围、理解重力沉降与离心沉降的概念以及适用的范围3、掌握沉降速度（特别是层流区）的计算、掌握沉降速度（特别是层流区）的计算4、掌握降尘室内颗粒分离出来的条件、掌握降尘室内颗粒分离出来的条件5、理解过滤操作的基本原理、基本方程式、理解过滤操作的基本原理、基本方程式6、掌握恒压过滤基本方程式及应用、掌握恒压过滤基本方程式及应用7、掌握过滤常数的测定、掌握过滤常数的测定8、掌握过滤设备的工作原理、掌握过滤设备的工作原理（1）过滤推动力一般是指）过滤推动力一般是指 （A）过滤介质两边的压差）过滤介质两边的压差（B）过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差）过滤介质与滤饼构成的过滤层两边的压差（C）滤饼两面的压差）滤饼两面的压差（D）液体进出过滤机的压差）液体进出过滤机的压差（2）恒压过滤时，恒压过滤方程式表明滤液体积与过滤时间的关）恒压过滤时，恒压过滤方程式表明滤液体积与过滤时间的关系是系是_（A）直线关系）直线关系 （B）椭圆关系）椭圆关系（C）抛物线关系）抛物线关系 （D）双曲线关系）双曲线关系（3）推导过滤基本方程式时一个最基本的依据是）推导过滤基本方程式时一个最基本的依据是（A）固体颗粒的沉降速度；）固体颗粒的沉降速度；（B）滤饼的可压缩性；）滤饼的可压缩性；（C）流体的层流流动；）流体的层流流动；（D）过滤介质的比阻）过滤介质的比阻