环工原理第七章.过滤.ppt

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1、第七章非均相物系分离一、过滤操作的基本概念二、表面过滤基本理论1、过滤基本方程2、过滤过程的计算3、过滤常数的测定4、滤饼的洗涤5、过滤机的生产能力三、深层过滤的基本理论——过滤2021/7/17第一节过滤操作的基本概念1、过滤的概念过滤是分离液体和气体非均相混合物的常用方法。过滤：混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力)作用下,通过能让液体流过而截留固体颗粒的多孔介质（过滤介质），使悬浮液中固液得到分离的单元操作。滤浆：通过多孔介质的液体。滤液：被截留住的固体物质。滤渣（滤饼）：过滤操作中所处理的悬浮液。2021/7/172、过滤介质过滤介质是滤饼的支承物，应

2、具有下列条件：a)多孔性，孔道适当的小，对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒。b)物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。c)足够的机械强度，使用寿命长d)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μm到1μm2021/7/17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1～3μm的颗粒c)堆积介质：

3、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，膜很薄（几十μm到200μm），孔很小，可以分离小到0.05μm的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤和微滤。2021/7/17①表面过滤（滤饼过滤）（见图4-7a）过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。过滤介质常用多孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象（图4-7b），也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。随着滤渣的逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，而穿

4、过滤饼的液体则变为清净的滤液。通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形成之后返回重滤。3、过滤方式2021/7/17②深层过滤颗粒尺寸比介质孔道小的多，孔道弯曲细长，颗粒进入孔道后容易被截留。同时由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用。颗粒紧附在孔道的壁面上。介质表面无滤饼形成，过滤是在介质内部进行的。2021/7/173、过滤方式过滤深层过滤表面过滤（滤饼过滤）适用于悬浮液中颗粒甚小且含量甚微（固相体积分率在0.1%以下）的场合。如水的净化，烟气除尘等。适用于处理固相含量稍高（固相体积分率在1%以上）的悬浮液。或用于过滤速度较慢、滤饼容易形成的情况。20

5、21/7/171）重力过滤2）真空过滤3）压力差过滤4）离心过滤4、按促使流体流动的推动力分类2021/7/175、助滤剂滤饼不可压缩滤饼:颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所受的压力差而变形。可压缩滤饼:颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。加入助滤剂：可减少可压缩滤饼的流动阻力,增加过滤速率。助滤剂是一种坚硬而形状不规则的小颗粒，能形成结构疏松而且几乎是不可压缩的滤饼。常用作助滤剂的物质有：硅藻土、珍珠岩、炭粉、石棉粉等。加入方法预涂：将助滤剂混在滤浆中一起过滤用助滤剂配成悬浮液，在正式过滤前用它进行过滤，在过滤介质上形

6、成一层由助滤剂组成的滤饼。2021/7/17第二节表面过滤的基本理论一、过滤基本方程式1、滤液通过饼层的流动的过滤速度过滤速度：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积。滤液悬浮液过滤介质滤饼滤液悬浮液过滤介质滤饼滤液悬浮液过滤介质滤饼滤液悬浮液过滤介质滤饼2021/7/172、过滤速度与推动力的关系为：(Darcy定律）Rm：过滤介质的过滤阻力，m-1Rc：滤饼层的过滤阻力，m-1µ：滤液黏度，Pa·s2021/7/173、过滤介质及滤饼的阻力设过滤介质和滤饼的厚度分别为、L，单位m；单位厚度的过滤介质或滤饼的阻力用rm、r表示，称之为过滤比阻。则：Rm=rmLm;Rc

7、=rL2021/7/17设想以一层厚度为的滤饼来代替过滤介质，故上式可写为式中：—过滤介质的当量滤饼厚度，或称为虚拟滤饼厚度，m;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，Le值不同。2021/7/174、过滤基本方程式滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系为：f——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次，m3/m3。即每过滤得到1m3的滤液，产生的滤饼量为fm3。同理：Ve——过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，Ve为定值，但同一介质在不同的过滤操