[3]过滤,沉降与流态化

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1、1第三章过滤、沉降与流态化3.1概述3.4沉降分离3.5离心机3.3过滤★3.2颗粒及颗粒床层特性3.6流态化2把床层中的不规则通道简化成长度为Le的一组平行细管，并规定：1.床层的简化物理模型(1)细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面；(2)细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积。四、流体通过颗粒床层的压降以1m3床层体积为计算基准，则：虚拟细管的当量直径：32.流体压降的数学模型u1——流体在细管内的流速u——空床流速(表观流速)——模型参数43.模型的检验和模型参数的估计把代入得：——Kozeny方程(3-19)Kozeny通过实验得到(1)Kozeny方

2、程5Ergun通过实验得到(3)影响床层压降的因素：操作状况u流体性质μ、ρ床层特性ε、a(2)Ergun方程影响最大的是ε6将过滤操作所使用的多孔性物质称为过滤介质，其作用是截留悬浮液中的固体颗粒。工业常用的有：第三节过滤一、过滤操作的原理1.过滤基本概念①过滤介质：过滤是利用重力或外力造成的压差，使含固体颗粒的非均相物系通过多孔性介质，实现固液分离的操作。Ⅰ织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，及由玻璃丝或金属丝织的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为，工业应用最为广泛。7Ⅳ多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。广

3、泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留1μm以下的微小颗粒。Ⅲ堆积介质：由各种固体颗粒(砂、木碳、石棉、硅藻土)或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中，处理含固体量很少的悬浮液，如自来水厂饮水的净化。Ⅱ多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔的陶瓷、多孔塑料、多孔金属烧结制成的管或板，能拦截最小直径为的微细颗粒。8②滤浆、滤饼和滤液Ⅱ滤饼：留在过滤介质上的固体颗粒，称为滤饼或滤渣，有可压缩滤饼（在操作压差下会发生形变）与不可压缩滤饼之分；Ⅰ滤浆：将过滤操作中需要处理的悬浮液称为滤浆或料浆；Ⅲ滤液：通过滤饼和过滤介质后的清液，称为滤

4、液。92.两种过滤方式原理①表面过滤（滤饼或饼层过滤）随过滤进行，滤渣在滤介的一侧形成滤饼。初时，＜滤介微孔的颗粒可能穿过滤介进入滤液使之混浊；但颗粒经过微孔时的“架桥现象”使流道更狭窄，使小于孔道直径的颗粒也能被拦截，滤液逐渐清澈，当滤饼形成后，滤液便澄清了。此时将初始浊液重新过滤即可得澄清溶液。可见，有效过滤靠的是滤饼而不是滤介。“架桥”现象10当悬浮液中所含颗粒很小且含量较低（颗粒浓度＜0.1%）时，可用较厚的颗粒床层做成过滤介质过滤。②深层过滤（深床过滤）颗粒随液体进入床层内细长弯曲的孔道时，靠静电及分子力的作用而附着在孔道壁上，床层上没有滤饼形成。用于从

5、稀悬浮液得到澄清液，故又称为澄清过滤。适用于生产能力大而悬浮液中颗粒小、含量低的场合，如饮用自来水的过滤。11滤饼受压↑，ε↓，流动阻力↑将空隙结构不因操作压差增大而变形的滤饼称为不可压缩滤饼或刚性滤饼；在操作压差作用下会发生变形的滤饼则称为可压缩滤饼。3.滤饼的可压缩性②助滤剂当悬浮液中颗粒很细或滤饼处于可压缩状态时，过滤介质的孔隙很容易被堵死，使过滤操作阻力很大、过滤困难；为减少过滤过程的流动阻力，可采用助滤剂来增加滤饼刚性和空隙率，使滤液易于通过。常用的助滤剂有：硅藻土、石棉、活性炭、纤维粉等。①滤饼的压缩性124.滤饼的洗涤ab段——洗出液基本上是滤液，置

6、换洗涤。bc段——洗涤液中溶质浓度急剧下降。cd段——滤饼中的溶质被洗涤液沥取带出的阶段。一些过滤过程需要回收滤饼中残余的滤液或除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，称为洗涤。135.过滤过程的特点过滤过程实为一非定态过程，但可按拟定态处理。过滤速率：q—单位过滤面积所通过的滤液量；14二、过滤设备①压滤和吸滤：如叶滤机、板框过滤机、回转真空过滤机等；过滤设备按产生压差的不同方式可分为两大类：②离心过滤：如各种间歇卸渣和连续卸渣的离心机。151.叶滤机———主要构件为滤叶动画演示162.板框压滤机①结构和工作原理：Ⅰ结构：由多块滤板和滤

7、框交替排列组成。滤框和滤板均为方形，其右上角圆孔是滤浆通道，左上角圆孔是洗涤水通道，滤板两侧表面有交错沟槽及凹凸面，滤布放在其两侧。滤浆通道洗涤水通道17板框压滤机外形181-非洗涤板2-框3-洗涤板板框的四角均开孔组装:1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1板框压滤机部件滤浆由总管入框框内形成滤饼滤液穿过滤饼和滤布经板底旋塞直接排出(明流)板底流出的滤液汇于总管排出(暗流)Ⅱ过滤原理洗涤液由总管入板3、2间滤布滤饼2、1间滤布非洗涤板板底排出◆洗涤过程：◆过滤过程：动画演示19动画演示20手动压紧，Y为液压压紧③特点及应用板框式压滤

8、机的板与框