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1、第三章第三章 非均相物系的分离非均相物系的分离混合物混合物均相混合物均相混合物非均相非均相混合物混合物溶液：溶液：混合气体：混合气体：精馏、萃取精馏、萃取吸收、吸附吸收、吸附气态非均相气态非均相液态非均相液态非均相含尘气体含尘气体含雾气体含雾气体悬浮液悬浮液乳浊液乳浊液泡沫液泡沫液沉降沉降过滤过滤分散相分散相(被分散物质被分散物质)连续相连续相(分散介质分散介质)一、混合物的分类一、混合物的分类第一节第一节 概述概述二二.非均相物系的分离依据：非均相物系的分离依据：按运动方式的不同沉降settling过滤filtration分散相运动连续相静止分散相静止连续相运动 利用连续相和分散相物理性质上
2、的差异，在外力的作用下使两者发生相对运动，实现分离机械分离操作1)1)回收有用物质回收有用物质(分散物质分散物质)如从气流干燥器排出尾气中回收带出的固体颗粒作为产品，或者从某些排泥中回收带走的液体等。2)2)净化物料及分散介质净化物料及分散介质 如除去催化反应中原料气中尘粒等杂质，以保证催化剂的活性。3)3)环境保护环境保护 烟道气的排放、废液的排放都要求其固含量达到一定标准，以防止对大气、河海等环境污染三、分离目的：三、分离目的：第二节颗粒及颗粒床层的特性第二节颗粒及颗粒床层的特性 1 1、单一颗粒特性、单一颗粒特性（1 1）球形颗粒）球形颗粒若若d d为球形颗粒的直径为球形颗粒的直径 m
3、m 体积体积 v=(/6)dv=(/6)d3 3 m m3 3 表面积表面积 s=ds=d2 2 m m2 2 比表面积比表面积 a=s/v=6/d 1/ma=s/v=6/d 1/m一、颗粒的特性（形状，体积和表面积）一、颗粒的特性（形状，体积和表面积）体积当量直径体积当量直径d de e：与非球形颗粒体积相等：与非球形颗粒体积相等的球的直径。的球的直径。d de e=(6v=(6vp p/)/)1/31/3 形状系数形状系数s s ：与非球形颗粒体积相等的：与非球形颗粒体积相等的球的表面积与该颗粒表面积之比。球的表面积与该颗粒表面积之比。s s=s/s=s/sp p 式中：式中：v vp p
4、为非球形颗粒的体积。为非球形颗粒的体积。S Sp p为非球形颗粒的表面积。为非球形颗粒的表面积。（2 2）非球形颗粒）非球形颗粒1 1）粒度分布（粒径分布）粒度分布（粒径分布）定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量。定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量。测定方法：测定方法：筛分分析筛分分析2、颗粒群的特性、颗粒群的特性常用名词常用名词1.1.标准筛标准筛:一般使用的筛。有泰勒制，日本制，德国一般使用的筛。有泰勒制，日本制，德国制及原苏联制等。我国用泰勒制。制及原苏联制等。我国用泰勒制。2.2.筛号筛号:指沿丝线走向指沿丝线走向1 1英寸长具有的孔数。英寸长具有的孔数。3.3.筛余量筛余量
5、:截留在该筛面上的颗粒质量。截留在该筛面上的颗粒质量。4.4.筛过量筛过量:通过该号筛的颗粒质量。通过该号筛的颗粒质量。表表1 1：石英砂的筛分数据：石英砂的筛分数据编编号号筛号范筛号范围围筛分直筛分直径径d d，m m质量分质量分数数 x x筛孔尺寸筛孔尺寸d d，m m筛过量质筛过量质量分数量分数F F1 19 90 01.9811.981（9 9号）号）1001002 29/109/101.8161.8160.040.041.6511.651（1010号）号）0.960.963 310/1210/121.5241.5240.060.061.397 1.397（1212号）号）0.90.9
6、4 412/1412/141.2831.2830.240.241.168 1.168（1414号）号）0.660.665 514/1614/161.081.080.220.220.991 0.991（1616号）号）0.440.446 616/2016/200.9120.9120.250.250.833 0.833（2020号）号）0.190.197 720/2420/240.7670.7670.160.160.701 0.701（2424号）号）0.030.038 824/2824/280.6450.6450.020.020.589 0.589（2828号）号）0.010.019 928/2
7、8/0.2950.2950.010.010 0（无孔底盘）（无孔底盘）0 02 2）平均粒径）平均粒径以球形颗粒为例，以球形颗粒为例，二、颗粒床层的特性二、颗粒床层的特性固定床：众多固体颗粒堆积而成的颗粒静止的颗粒层。固定床：众多固体颗粒堆积而成的颗粒静止的颗粒层。1 1、床层空隙率、床层空隙率：单位体积床层所具有的空隙体积。：单位体积床层所具有的空隙体积。=（床层体积（床层体积-颗粒体积）颗粒体积）/床层体积床层体积 床层空隙率一般在床层空隙率一般在0.470.47至至0.70.7之间波动。之间波动。讨论：讨论：l 1-：床层中固体颗粒所占的体积：床层中固体颗粒所占的体积l 操作时，操作时，
8、也为滤饼中的液体分率也为滤饼中的液体分率l d越大，越大，越大；越大；d越小，越小，越小越小2 2、床层的比表面积、床层的比表面积a ab b：单位体积床层所具有单位体积床层所具有的颗粒表面积。的颗粒表面积。ab=(1-)a堆积密度堆积密度：单位体积床层内固体颗粒的质量：单位体积床层内固体颗粒的质量,真实密度真实密度：颗粒的密度。：颗粒的密度。3 3、床层各向同性、床层各向同性:对于乱堆的床层，因各部位颗粒的大小、方向是随机对于乱堆的床层，因各部位颗粒的大小、方向是随机的，当床层足够大或者颗粒足够小时，的，当床层足够大或者颗粒足够小时，可以认为床层是均可以认为床层是均匀的，各局部区域的空隙率相
9、等，床层是各向同性的。匀的，各局部区域的空隙率相等，床层是各向同性的。*床层内任一截面上空隙面积与截面总面积之比成为自床层内任一截面上空隙面积与截面总面积之比成为自由截面率由截面率推论：自由截面率在数值上等于空隙率。（推论：自由截面率在数值上等于空隙率。（各向同性床层各向同性床层）第三节第三节 沉降分离沉降分离沉降分离：借助沉降分离：借助某种外力某种外力的作用，利用分散物质与的作用，利用分散物质与 分散介质的分散介质的密度差异密度差异使之发生相对运动而分离的使之发生相对运动而分离的过程。过程。沉降方式沉降方式:重力沉降重力沉降 作用力是重力作用力是重力 离心沉降离心沉降 作用力是惯性离心力作用
10、力是惯性离心力1.1.球形颗粒球形颗粒的自由沉降：的自由沉降：一、重力沉降速度一、重力沉降速度重力：重力：浮力：浮力：颗粒密度流体密度l受力分析受力分析FgFbu重力重力 Fg阻力阻力 Fd浮力浮力 FbuFd阻力阻力(drag forcedrag force)：颗粒的重力沉降运动基本方程式颗粒的重力沉降运动基本方程式:-牛顿第二定律牛顿第二定律刚刚开始沉降：开始沉降：不变不变a最大最大 开始沉降开始沉降 a 匀速沉降匀速沉降 a0 u增加至一定值时增加至一定值时 自由沉降速度自由沉降速度terminal velocity 自由沉降速度公式自由沉降速度公式 2)2)阻力系数阻力系数 u ut
11、t-沉降速度沉降速度,m/s,m/sd ds s-颗粒的粒径颗粒的粒径,m,m流体的密度流体的密度流体的粘度流体的粘度球形颗粒：球形颗粒：l层流区层流区Stokes定律区定律区l过渡区过渡区Allen定律区定律区l湍流区湍流区Newton定律区定律区1)1)颗粒直径颗粒直径d d:啤酒生产，采用絮状酵母，啤酒生产，采用絮状酵母，d du ut t，易于分离和澄清。，易于分离和澄清。水净化，加入絮凝剂（明矾）。水净化，加入絮凝剂（明矾）。2)2)连续相的粘度连续相的粘度：加酶：清饮料中添加果胶酶，使加酶：清饮料中添加果胶酶，使 u ut t，易于分离。，易于分离。增稠：浓饮料中添加增稠剂，使增稠
12、：浓饮料中添加增稠剂，使 u ut t，不易分层。，不易分层。3)3)两相密度差两相密度差(s s-)：3 3）影响沉降速度的因素）影响沉降速度的因素(以层流区为例以层流区为例)4)4)颗粒形状颗粒形状6)6)干扰沉降干扰沉降（hindered settlinghindered settling）：当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，当非均相物系中的颗粒较多，颗粒之间相互距离较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉降。干扰沉降速度比自由沉降的小。干扰沉降速度比自由沉降的小。5)5)壁效应壁效应 (wall eff
13、ect)(wall effect)：当颗粒在靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影响，其当颗粒在靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影响，其沉降速度较自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。沉降速度较自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。4）沉降速度沉降速度ut的计算：的计算：l试差法：试差法：l摩擦数群法摩擦数群法l无因次判据法无因次判据法l非试差法：非试差法：l试差法：试差法：假设假设流型流型选择选择公式公式计算计算计算计算验算验算Ret1?层流层流例：求直径例：求直径40m球形颗粒在球形颗粒在30大气中的自由沉降大气中的自由沉降速度。已知速度。已知颗粒颗粒为为2600kg/m3,大气压为大气压为0.1
14、MPa。解：解：设为层流，则：设为层流，则：查查30、0.1MPa空气：空气：校核：校核：(正确正确)l摩擦数群法：摩擦数群法：已知已知d d，求，求u ut t已知已知u ut t求求d d已知已知d，求，求ut无因次判据法无因次判据法已知已知u ut t 求求d d雷诺数公式雷诺数公式层流区层流区Stokes定律区定律区小结小结2 2、重力沉降设备、重力沉降设备1 1）降尘室：利用重力沉降除去气流中颗粒的设备。）降尘室：利用重力沉降除去气流中颗粒的设备。集尘斗气体入口气体出口降尘室含尘气体净化气体沉降时间：沉降时间：停留时间：停留时间：分离条件：分离条件：降尘室使颗粒沉降条件降尘室使颗粒沉
15、降条件降尘室工作原理降尘室工作原理:降尘室的生产能力降尘室的生产能力:由此可见，由此可见，降尘室的降尘室的生产能力生产能力只与只与沉降面积沉降面积及及沉降沉降速度速度有关，而与降尘室的高度无关。降尘室应设计成有关，而与降尘室的高度无关。降尘室应设计成扁平形状，或在室内设置多层水平隔板，叫多层降尘扁平形状，或在室内设置多层水平隔板，叫多层降尘室。室。F临界粒径临界粒径dc（critical particle diameter）：在某一在某一VsVs下下,能能100100除去的最小颗粒粒径除去的最小颗粒粒径,即：即：满足满足L/uL/uH/uH/ut t 条件的粒径条件的粒径当尘粒的沉降速度小，处
16、于斯托克斯区时，临界粒径为当尘粒的沉降速度小，处于斯托克斯区时，临界粒径为utc=Vs/bl临界沉降速度临界沉降速度F粒径小于临界粒径小于临界dc 被除的百分数为：被除的百分数为：说明：说明：2)2)某一粒径的粒子，只要某一粒径的粒子，只要满满足足则该则该粒径的粒子可以粒径的粒子可以100100被分离被分离,如不能如不能满满足足该该条件，条件，该该粒径的粒子只能部分被分离粒径的粒子只能部分被分离.1)1)生产能力生产能力Vs只与沉降面积只与沉降面积bLbL和待分离颗粒的沉降速度和待分离颗粒的沉降速度u ut t 有关与有关与H无关，所以设计降尘室时，应作成扁平形。无关，所以设计降尘室时，应作成
17、扁平形。3)3)气体在降尘室的沉降速度气体在降尘室的沉降速度ut不宜过高不宜过高,一般应保证处于层一般应保证处于层流区流区.以免干扰颗粒沉降，或把沉下来的尘粒重新卷起。一以免干扰颗粒沉降，或把沉下来的尘粒重新卷起。一般般u u不超过不超过3m/s.3m/s.多层降尘室清洁气流含尘气流挡板隔板降尘室的生产能力降尘室的生产能力：例例:降尘室高降尘室高2m,宽宽2m,长长5m。气体流量为。气体流量为4m3/s,为为0.75kg/m3,为为0.026cp。(1)求除尘的求除尘的dc；(2)粒径粒径为为40um的颗粒的回收百分率？的颗粒的回收百分率？(3)如欲回收直径为如欲回收直径为15um的尘粒，降尘
18、室应隔成多少层？的尘粒，降尘室应隔成多少层？解解:(1):(1)校核校核计算有效计算有效设为层流沉降：设为层流沉降：(2)由以上计算知，粒径为由以上计算知，粒径为40um的颗粒必定在的颗粒必定在滞流区滞流区气体在降尘室的停留时间气体在降尘室的停留时间40um的颗粒在的颗粒在5s内的沉降高度内的沉降高度回收率回收率(3)如欲回收直径为如欲回收直径为15um的尘粒，的尘粒，分类：间歇式和连续式分类：间歇式和连续式沉降过程：沉降过程：第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第一阶段：沉降槽上部，颗粒浓度低，近似自由沉降；第二阶段：沉降槽下部，颗粒浓度大，属于干扰沉降。第二阶段：沉降槽下部，颗
19、粒浓度大，属于干扰沉降。沉降速度：通常由实验来确定。沉降速度：通常由实验来确定。利用重力沉降分离悬浮液的设备。利用重力沉降分离悬浮液的设备。2)2)沉降槽（增稠器）沉降槽（增稠器）离心沉降：离心沉降：依靠依靠惯性离心力惯性离心力的作用而实现的沉降过程的作用而实现的沉降过程 适于分离适于分离两相密度差较小两相密度差较小，颗粒粒度较细的非均相物系。，颗粒粒度较细的非均相物系。重力场离心力场力场强度重力加速度guT2/R 方向指向地心 沿旋转半径从中心指向外周 Fg=mg 作用力 二、离心沉降二、离心沉降惯性离心力场与重力场的区别惯性离心力场与重力场的区别 1 1、沉降速度、沉降速度离心分离因素离心
20、分离因素Kc：同一颗粒同种介质下离心沉降速度与重力重力沉降速度之比同一颗粒同种介质下离心沉降速度与重力重力沉降速度之比 离心分离因数是表示离心力大小的指标离心分离因数是表示离心力大小的指标 KC越大，分离效能越高越大，分离效能越高，高速离心机的高速离心机的Kc值可达值可达1 1万以上。万以上。阻力系数阻力系数 ：层流时：层流时例如；当旋转半径R=0.4m，切向速度uT=20m/s时，求分离因数。离心沉降设备的分离效果远较重力沉降设备好。2.2.旋风分离器旋风分离器气固分离气固分离 含含尘尘气气体体自自进进风风口口切切向向引引入入，在在分分离离器器内内受受器器壁壁约约束束做做由由上上向向下下，再
21、再由由下下向向上上的的螺螺旋旋运运动动，然然后后从从中中心心管管引引出出。在在上上、下下螺螺旋旋运运动动过过程程中中，尘尘粒粒与与气气体体发发生生相相对对运运动动被被甩甩向向器器壁壁后后顺顺壁壁面面掉掉落落至至灰灰斗斗，这这样样尘尘粒粒得得以以与与气气体分离。体分离。旋风分离器的性能指标旋风分离器的性能指标细而长细而长(1)(1)临界粒径临界粒径(2)(2)分离效率分离效率l总效率总效率l粒级效率粒级效率l分割粒径分割粒径p(3)(3)压强降压强降存在问题及改进存在问题及改进1 1）上部易形成涡流）上部易形成涡流倾斜式、旁路倾斜式、旁路2 2）尘粒易带走）尘粒易带走扩散式扩散式1.1.过滤定义
22、过滤定义：以多孔材料为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留，从而实现固、液分离的操作。2.2.过滤目的：过滤目的：获得清净的液体或固体产品，常作为沉降、结晶、固液反应等操作的后续过程；3.3.过滤特点：过滤特点：属于机械分离操作，与蒸发、干燥等非机械分离操作相比，其分离速度较快，能量消耗较低。一、基本概念一、基本概念第四节第四节 过滤过滤4.4.用途：用途：分离悬浮液(suspension)5.5.相关术语：相关术语：滤浆(料浆)(slurry)滤液(filtrate)滤饼(滤渣)(filter residue)过滤介质(filter medium)6.6.过滤
23、介质：过滤介质：F特性：特性：多孔多孔流阻小流阻小机械强度高机械强度高耐热、耐腐蚀耐热、耐腐蚀F分类：分类：织物介质织物介质：棉、毛、丝、麻等天然纤维和各种合：棉、毛、丝、麻等天然纤维和各种合成纤维制成的织物以及由玻璃丝、金属丝等织成的网成纤维制成的织物以及由玻璃丝、金属丝等织成的网可截留颗粒的最小直径为可截留颗粒的最小直径为565 m粒状介质：粒状介质：包括砂、木炭、分子筛等细小而坚硬包括砂、木炭、分子筛等细小而坚硬的颗粒状物质的颗粒状物质,一般堆积成固定床层一般堆积成固定床层,多用于深层过滤。多用于深层过滤。7.7.过滤方式过滤方式操作推动力重力压强差离心力有无滤饼饼层过滤深床过滤多多孔孔
24、性性固固体体介介质质：包包括括由由多多孔孔陶陶瓷瓷、多多孔孔塑塑料料及及多多孔孔金金属属等等制制成成的的管管或或板板,可可截截留留颗颗粒粒的的最最小小直直径径为为13 m。多多孔孔膜膜：在在超超滤滤和和微微滤滤中中以以多多孔孔无无机机膜膜、有有机机膜膜为为介质介质,可截留颗粒在可截留颗粒在1 m以下的微细颗粒以下的微细颗粒。1 1）深床过滤）深床过滤(bed filter):当颗粒随液体进入床层内细长而弯曲的孔道时，在静电及分子间引力的作用下，颗粒将被吸附于孔道壁面上，而在过滤介质床层之上并不形成滤饼层。深床过滤深床过滤深层过滤中真正起过滤作用的是过滤介质。深层过滤适用于颗粒很小、含量很低(固
25、相体积分率1%)1%)的悬浮液的悬浮液。2 2）饼层过滤）饼层过滤(cake filter):将悬浮液置于过滤介质的一侧，将悬浮液置于过滤介质的一侧，固体被过滤介质截留形成滤饼层，而液体则通过过滤介质固体被过滤介质截留形成滤饼层，而液体则通过过滤介质形成滤液。形成滤液。滤饼种类：滤饼种类：F不可压缩滤饼：当p时,(流阻/滤饼厚度)constF可压缩滤饼：当p时,(流阻/滤饼厚度)助滤剂助滤剂(filter aid)F用法：F常用：硅藻土、珍珠岩粉、纤维粉末、碳粉和石棉粉F使用量一般不超过固体颗粒质量的0.5。F一般以回收清净液体为目的的过滤，使用助滤剂是合适的。防堵、减阻预涂法预混法1.1.空
26、隙率空隙率:讨论：讨论：l 1-：床层中固体颗粒所占的体积：床层中固体颗粒所占的体积l 操作时，操作时，也为滤饼中的液体分率也为滤饼中的液体分率l d越大，越大，越大；越大；d越小，越小，越小越小二、床二、床层特性参数特性参数2.2.比表面积比表面积:3.3.当量直径（当量直径（kozenykozeny）:m:m三、三、过滤速度和速度和过滤速率速率1.1.过滤速度过滤速度(u)：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积单位时间通过单位过滤面积的滤液体积,m3/(m2s)实际流速：实际流速：u1=V/(A)=u/2.2.过滤速率过滤速率：单位时间获取的滤液体积单位时间获取的滤液体积,m,m3 3/s/
27、s过滤速率过滤速率过滤速度过滤速度3.3.滤饼阻力滤饼阻力令令滤饼比阻滤饼比阻(单位厚度滤饼的阻力单位厚度滤饼的阻力,1/m,1/m2 2)滤饼阻力滤饼阻力,1/m1/m4.4.过滤介质阻力：过滤介质阻力：过滤过滤速度速度滤饼处：滤饼处：过滤介质处：过滤介质处：总速度：总速度：令令虚拟滤饼厚度虚拟滤饼厚度过滤压强差过滤压强差(当量当量)四、四、过滤基本方程式基本方程式1.1.不可压缩滤饼过滤基本方程式不可压缩滤饼过滤基本方程式虚拟虚拟(当量当量)滤液体积滤液体积同理：同理：(过滤速度过滤速度)(过滤速率过滤速率)滤饼滤饼面面积积 ：推：推动动力力 ：料：料浆浆的物性的物性讨论讨论：单位压强差下
28、的比阻单位压强差下的比阻压缩性指数压缩性指数(s=0(s=01)1)过滤基本方程过滤基本方程适用适用可压缩滤饼可压缩滤饼不可压缩滤饼不可压缩滤饼(s=0(s=0)2.2.可压缩滤饼过滤基本方程式可压缩滤饼过滤基本方程式例：已知某悬浮液中固相的质量分率为例：已知某悬浮液中固相的质量分率为0.139，固相，固相密度为密度为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。求滤饼体积与滤液体积水，其余全为固相。求滤饼体积与滤液体积之比之比 。(1)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：需要滤浆的质量
29、为需要滤浆的质量为 体积体积0.5m3质量质量1100kg，生成的滤液质量为生成的滤液质量为 7913.7-500-11006313.7kg(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 颗粒体积：颗粒体积：固体：固体：0.139kg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0.5。滤饼体积：滤饼体积：滤液体积：滤液体积：五、恒压过滤五、恒压过滤定义：定义：在恒定压强差下进行的过滤操作。在恒定压强差下进行的过滤操作。特点：特点：在过滤过程中保持过滤推动力恒定，那么在过滤过程中保持过滤推动力恒定，那么在过滤初始阶段
30、，滤饼还未形成时，过滤阻力小，在过滤初始阶段，滤饼还未形成时，过滤阻力小，过滤速率大，随着过滤的进行，滤饼厚度不断增过滤速率大，随着过滤的进行，滤饼厚度不断增大，过滤阻力增大，过滤速率下降。大，过滤阻力增大，过滤速率下降。积分上式积分上式:恒压过滤方程式恒压过滤方程式当过滤介质阻力与滤饼阻力相比较小则当过滤介质阻力与滤饼阻力相比较小则可以忽略可以忽略，单位过滤面积上所得到的滤液量，单位过滤面积上所得到的滤液量，m3/m2；过滤介质阻力不可忽略过滤介质阻力不可忽略过滤介质阻力可忽略过滤介质阻力可忽略例：过过滤滤一一种种固固体体颗颗体体积积分分数数为为0.1的的悬悬浮浮液液,滤滤饼饼含含水水的的体
31、体积积分分数数为为0.5,颗颗粒粒不不可可压压缩缩,经经实实验验测测定定滤滤饼饼比比阻阻为为1.31011m-2,水水的的粘粘度度为为1.010-3Pa.s。在在压压强强差差恒恒为为9.8104Pa的条件下过滤的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略假设滤布阻力可以忽略,试求：试求：1）每）每m2过滤面积上获得过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。滤液所需的过滤时间。2）如将此过滤时间延长一倍）如将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？可再得滤液多少？解：1）过滤时间）过滤时间滤布阻力可忽略滤布阻力可忽略 2)求过滤时间加倍时的滤液量求过滤时间加倍时的滤液量例例2：有一板框过滤机，：有一板框过滤
32、机，p1.5atm下恒压过滤某一下恒压过滤某一种悬浮液，种悬浮液，2小时后得滤液小时后得滤液40m3，过滤介质阻力可忽，过滤介质阻力可忽略不计。略不计。(1)其它条件不变，过滤面积加倍，可得滤其它条件不变，过滤面积加倍，可得滤液多少？液多少？(2)p加倍，滤饼可压缩，压缩指数加倍，滤饼可压缩，压缩指数0.25，2小时后可得滤液多少？小时后可得滤液多少？(3)其它条件不变，操作时间其它条件不变，操作时间缩短缩短1小时，可得滤液多少？小时，可得滤液多少？解：解：(1)(1)恒压过滤，阻力忽略不计恒压过滤，阻力忽略不计料浆定，料浆定，k k为定值为定值 (2)(2)变变，K K改改变变(3)操作时间
33、缩短操作时间缩短1小时，小时，K不变不变六、恒速过滤六、恒速过滤若若要要保保证证过过滤滤过过程程的的过过滤滤速速率率恒恒定定，那那么么在在过过滤滤过过程程中中应应不不断断提提高高过过滤滤的的推推动动力力，这这种种操操作作方方式式为为恒恒速速过过滤（滤（Constant rate filtrationConstant rate filtration ）。恒恒压压过过滤滤如如线线（1）所所示示，压力恒定，速率不断下降；压力恒定，速率不断下降；恒恒速速过过滤滤如如线线（2）所所示示，速率恒定，过滤压力不断提高。速率恒定，过滤压力不断提高。七、恒七、恒压过滤常数的常数的测定定1.1.恒压下恒压下 的测
34、定：的测定：然然后后在在直直角角坐坐标标纸纸上上从从/q为为纵纵坐坐标标，以以q为为横横坐坐标标进进行行标标绘，可得到一斜率为绘，可得到一斜率为2/K，截距为，截距为2qe/K的直线。的直线。2.2.的测定：的测定：画图画图1.1.板框压滤机板框压滤机 间歇式间歇式八、过滤设备八、过滤设备板框压滤机（板框压滤机（Plate-and-frame type filter press）滤浆滤浆过滤板过滤板有侧孔有侧孔洗涤板洗涤板两边有侧孔两边有侧孔过滤板过滤板有侧孔有侧孔排列次序：排列次序：1-2-3-2-1-21-2-3-2-1-2l 板板框框结结构构l组装顺序组装顺序板板框框压压滤滤机机为为间间
35、歇歇操操作作，每每个个操操作作循循环环由由装装合合、过过滤、洗涤、卸饼、清理滤、洗涤、卸饼、清理5个阶段组成。个阶段组成。l过滤阶段过滤阶段l洗涤阶段洗涤阶段l洗涤方式：横穿洗涤法洗涤方式：横穿洗涤法l过滤面积：过滤面积：框面积的框面积的2 2倍倍框的个数框的个数l板框压滤机特点板框压滤机特点J优点：结构简单，价格低廉，占地面积小而过滤面积大，并可根据需要调节板与框的数量，因而具有很强的适应能力。L缺点：间歇操作，劳动强度大，生产能力低。例、在恒定压差下用尺寸为例、在恒定压差下用尺寸为的一个滤框对某悬浮液进行过滤。已测出过滤的一个滤框对某悬浮液进行过滤。已测出过滤常数常数，滤饼体积与滤液体积之
36、比为，滤饼体积与滤液体积之比为0.1，设介质阻力，设介质阻力可略，求可略，求（1）当滤框充满滤饼时可得多少滤液？）当滤框充满滤饼时可得多少滤液？（2）所需过滤时间）所需过滤时间。例例在202.7kPa(2atm)操作压力下用板框过滤机处理某物料，操作周期为3h，其中过滤1.5h，滤饼不需洗涤。已知每获1m3 滤液得滤饼0.05m3，操作条件下过滤常数K=3.3 10-5m2/s，介质阻力可忽略，滤饼不可压缩。试计算：若要求每周期获0.6m3的滤饼，需多大过滤面积？若选用板框长宽的规格为1m1m，则框数及框厚分别为多少？十、十、过滤机的生机的生产能力能力1.1.间歇过滤机的间歇过滤机的Q：生产能力生产能力(Q)单位时间获取的滤液体积，单位时间获取的滤液体积，m3/h操作操作周期周期过滤过滤时间时间洗涤洗涤时间时间辅助辅助时间时间