化工原理上3.6-过滤.ppt

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1、复习1过滤基本方程2过滤计算（1）恒压过滤可压缩、不可压缩滤饼k与压差无关3恒速过滤K与Δp有关不可压缩滤饼可压缩滤饼4、过滤常数滤液量与过滤面积关系V、Ve与A有关q、qe与A无关3、先恒速，后恒压过滤3.6.5滤饼的洗涤特点：滤饼厚度不变，阻力恒定，洗涤速率恒定3.6.1过滤操作的基本概念过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。液体＋固体颗粒过滤原理：在外力作用下，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固、液分离。过滤术语：滤浆：过滤操作所处理的悬浮液过滤介质：所用的多孔物质(过滤介质是织物滤布)；滤液：通过介质孔道的液体；滤饼(滤渣)：被截留的物质。3.6过　滤清液过滤介质

2、悬浮液滤饼(1)工业过滤方式:深层过滤、滤饼过滤特点：固体颗粒的沉积发生在较厚的粒状过滤介质内部，介质表面上无颗粒层形成。特点：固体颗粒呈饼层状沉积于过滤介质的上游一侧，形成滤饼层。适用：颗粒含量较高的悬浮液，是化工生产中的主要过滤方式。适用：悬浮液中颗粒尺寸甚小而且含量甚微的场合。悬浮液过滤介质滤液深层过滤清液过滤介质悬浮液滤饼滤饼过滤滤饼过滤：流体→滤饼层(固定床)+过滤介质过滤后期，滤饼为主要的“过滤介质”(2)过滤介质要求：具有多孔性，足够的机械强度。①丝织物品：棉、麻、合纤、金属网(滤布、滤纸)；②多孔性固体介质：多孔塑料；③堆积介质：砂、木炭、石棉粉等。(3)过滤推动力克服流体流动

3、阻力，提高过滤速度。重力、离心力、压力差。化工生产上常用压差做推动力，压差有可调性(5)助滤剂使用目的：减小过滤阻力；使用方法：预涂法、预混法。要求：助滤剂应能较好地悬浮于料液中，颗粒大小合适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质。注意：当滤饼是产品时不能使用助滤剂。(6)过滤过程特点▲服从流体经过固定床的流动规律，▲随过滤进行，床层厚度↑，过滤阻力↑。(4)滤饼的压缩性不可压缩滤饼：推动力↑时，ε不变；阻力随厚度↑；可压缩滤饼：推动力↑时，ε↓，阻力↑↑。(1)单位体积滤液对应的滤饼体积v:m3/m3对所得固体颗粒进行质量衡算滤饼中固体颗粒质量=滤浆质量×滤浆中固体颗粒质量分率w3.6.2过滤

4、过程的物料衡算（2）滤饼的空隙率以滤饼为衡算对象：对滤饼中的颗粒进行质量衡算得滤饼孔隙率与滤饼实际密度ρˊ（含少量滤液）间的关系：3.6.3过滤基本方程式（1）过滤速度与过滤速率过滤速度：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，m/s过滤速率：单位时间所得的滤液体积，m3/s计算前提：*过滤过程可视为流体通过固定床的流动*滤液通过滤布和滤饼的流动多处于层流区康采尼方程：滤饼的比阻滤液体积为V时的滤饼厚度L：介质层的当量厚度Le：介质的当量滤液量Ve：为获得与过滤介质阻力相当的滤饼厚度所得的滤液量介质两侧的推动力ΔP2、滤饼层的推动力ΔP1过滤总推动力（滤饼＋介质）：ΔP1＋ΔP23.6.3过滤基本

5、方程式（2）过滤基本方程式介质的当量参数：非真正值！r0—单位压差下的滤饼比阻，与ΔP无关，m-2s—压缩指数，s=0~1（不可压缩：0；可压缩：0.2－0.8）r—滤饼的比阻，反映滤饼的特性。①不可压缩性滤饼：r=const.，与压差无关②可压缩性滤饼：k—滤饼常数，反映过滤物料特性的常数，大小与滤液的性质、滤浆的浓度及滤饼的特性有关。k与ΔP无关过滤基本方程生产上的过滤方式：恒压过滤：过滤过程中压力（差）恒定前期：滤液混浊；后期：过滤速率小过滤过程：阻力不断增大恒速过滤：过滤过程中速度恒定后期：压力大为保持恒速，需不断增大推动力工业生产上常用的过滤操作：先恒速、后恒压弥补以上两种方式的不足

6、要明确：过滤过程——非稳态过程3.6.4过滤过程的计算清液悬浮液3.6.4过滤过程的计算（1）恒压过滤过滤基本方程：令K=2k△p1-sVe和τe间的关系为：若介质阻力可忽略不计：K——过滤常数☆过滤方程的其他表示形式:q、qe—单位过滤面积上的滤液量、当量滤液量，m3/m2Ve随介质不同而异，同一介质：Ve=const3.6.4过滤过程的计算（1）恒压过滤恒压过滤开始时有滤液：如果恒压过滤是在已得到了滤液V1（对应时间τ1）的情况下进行，则有：Δp与过滤常数K的关系：不可压缩滤饼：根据定义：可压缩滤饼：可得：3.6.4过滤过程的计算（2）恒速过滤特点：过滤速度保持恒定→过滤压差不断增大是一种

7、复合操作方式在恒速段结束时得滤液量为V1→对应过滤时间τ1后在恒定压差△p下进行恒压过滤，恒压过滤一段时间后得到的累积总滤液量为V，累积操作总过滤时间为τ。则：（3）先恒速后恒压过滤3.6.4过滤过程的计算3.6.4过滤过程的计算（4）过滤常数的计算k和K的影响因素滤饼常数k－与操作压力无关，与物料（滤液　和滤饼特性、滤浆浓度）有关过滤常数K—与操作压力及k有关过滤介质的性质（Ve、qe、τe）V