第三章机械分离与固体流态化 大·3,1过滤 化 原·32沉隆 理 33固体流态化 子 件 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 第三章 机械分离与固体流态化 • 3.1 过 滤 • 3.2 沉 降 • 3.3 固体流态化
西安交大 31过滤 ·3,1.1概述 化·3,12过滤基本方程 工·3.1.3过滤常数的测定 愿·3.1.4滤饼洗涤 理 电·31.5过滤设备及过滤计算 子课 件 返回 前页 后页 王题
西安交大化工原理电子课件 返回 前页 后页 主题 3.1 过 滤 • 3.1.1 概述 • 3.1.2 过滤基本方程 • 3.1.3 过滤常数的测定 • 3.1.4 滤饼洗涤 • 3.1.5 过滤设备及过滤计算
311概述 安 滤饼过滤其基本原理是在外力(重力、压力、离心 太力)作用下,使悬浮液中的液体通过多孔性介质,而 化固体颗粒被截留,从而使液、固两相得以分离,如图 3-1所示。 原 滤浆 理 滤饼 子 过滤介质羟 滤液 件 (a滤饼过滤 (b)架桥现象 图3-1过滤操作示意图 图3-2滤饼过滤 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.1 概 述 • 滤饼过滤其基本原理是在外力（重力、压力、离心 力）作用下，使悬浮液中的液体通过多孔性介质，而 固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图 3-1所示。 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 图 3-1 过滤操作示意图
西安交大化工 311概述 1.过滤介质 过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质 过滤介质应具有下列特性:多孔性、孔径大小适 原宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机誡度。 理 工业用过滤介质主要有织物介质(如棉、麻庥 电丝、毛、合成纤维、金属丝等编织成的遮布) 子多孔性固体介质(如素瓷板或管、烧结金属等)。 固体颗粒被过滤介质截留后,逐澌累积成饼 件(称为谑饼),如前图3-2所示。 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.1 概 述 • 1．过滤介质 过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质， 过滤介质应具有下列特性：多孔性、孔径大小适 宜、耐腐蚀、耐热并具有足够的机械强度。 工业用过滤介质主要有织物介质（如棉、麻、 丝、毛、合成纤维、金属丝等编织成的滤布）、 多孔性固体介质（如素瓷板或管、烧结金属等）。 固体颗粒被过滤介质截留后，逐渐累积成饼 （称为滤饼），如前图3-2所示
311概述 安 交·2.过滤推动力 大 化 在过滤过程中,滤液通过过滤介质和 焘滤饼层流动时需克服流动阻力,因此, 理 过滤过程必须施加外力。外力可以 是重 电力、压力差,也可以是离心力,其中以 子压力差和离心力为推动力的过滤过程在 课工业生产中应用较为广泛。 件 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.1 概 述 • 2．过滤推动力 在过滤过程中，滤液通过过滤介质和 滤饼层流动时需克服流动阻力，因此， 过滤过程必须施加外力。外力可以是重 力、压力差，也可以是离心力，其中以 压力差和离心力为推动力的过滤过程在 工业生产中应用较为广泛
311概述 安 ·3.滤饼的压缩性和助滤剂 大 化(1)压缩性 工若形成的滤饼刚性不足,则其内部空 愿隙结构将随着滤饼的增厚或压差的增大 理而变形,空隙率减小,称这种滤饼为可 压缩滤饼,反之,若滤饼内部空隙结构 子不变形,则称为不可压缩滤饼 件 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.1 概 述 • 3．滤饼的压缩性和助滤剂 （1）压缩性 若形成的滤饼刚性不足，则其内部空 隙结构将随着滤饼的增厚或压差的增大 而变形，空隙率减小，称这种滤饼为可 压缩滤饼，反之，若滤饼内部空隙结构 不变形，则称为不可压缩滤饼
311概述 安 ·3.滤饼的压缩性和助滤剂 大 化 (2)助滤剂 若滤浆中所含固体颗粒很小,或者所形成的滤饼孔 原道很小,又若滤饼可压缩,随着过滤进行,滤饼受压 变形,都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助 理 滤剂以改善滤饼的结构,增强其刚性。 助滤剂通常是一些不可压缩的粉状或纤维状固体,能 子 形成结构疏松的固体层 件常用的助滤剂有:硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.1 概 述 • 3．滤饼的压缩性和助滤剂 （2）助滤剂 若滤浆中所含固体颗粒很小，或者所形成的滤饼孔 道很小，又若滤饼可压缩，随着过滤进行，滤饼受压 变形，都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助 滤剂以改善滤饼的结构，增强其刚性。 助滤剂通常是一些不可压缩的粉状或纤维状固体，能 形成结构疏松的固体层。 常用的助滤剂有：硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等
312过滤基本方程 安 大 分L 化 图3-3流体在滤饼中流动的简化模型 原·将孔道视为长度均为的一组平行细管,流体 理 在细管中的平均流速u1,同时考虑到滤饼较薄 广义压力降可近似用压力降代替,则: 式中u1—流体的真实流速,m/s 子课 4p1一通过滤饼的压力降,Nm?; 1=n,d(3-1)-滤液的粘度,Nsm2 321l 件 d,—滤饼层孔道的当量直径,m; 1孔道的平均长度,m。 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.2 过滤基本方程 • 将孔道视为长度均为le的一组平行细管，流体 在细管中的平均流速u1，同时考虑到滤饼较薄， 广义压力降可近似用压力降代替，则： L le u1 u u 图 3-3 流体在滤饼中流动的简化模型 式中 u1 ⎯ 流体的真实流速，m/s； p1 ⎯ 通过滤饼的压力降，N/m2； ⎯ 滤液的粘度，Ns/m2； de ⎯ 滤饼层孔道的当量直径，m； le⎯ 孔道的平均长度，m。 1 2 1 32 e e d l p u = （3－1）
312过滤基本方程 安 交·在单位时间内通过单位过滤面积的滤液量为瞬 大时过滤速度v: 化 dv dq Adt dv 条式中4一单位过滤面积所得的滤液量,q=WA,m/m A一过滤面积,m2。V滤液量 理 令ε表示滤饼层空隙率(ε=空隙体积潓饼层体积),则: dv 子课 8 cAdT 取2=CL,式3-1中的d采用水力当量直径,则: 件 d、4×流通截面积4×细管的流动空间 润湿周边长细管的全部内表面积 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.2 过滤基本方程 • 在单位时间内通过单位过滤面积的滤液量为瞬 时过滤速度u： d d d d q A V u = = 式中 q ⎯ 单位过滤面积所得的滤液量，q=V/A，m3 /m2； A ⎯ 过滤面积，m2 。 V——滤液量 令表示滤饼层空隙率（ = 空隙体积/滤饼层体积），则： d d A u V u1 = = 取l e =CL，式3-1中的de采用水力当量直径，则： 细管的全部内表面积 细管的流动空间 润湿周边长 流通截面积 = = 4 4 de
312过滤基本方程 安 交令颗粒比表面积a颗粒表面积颗粒体积,则: 大 4s/a(-s〗 化将上述几式式代入式31,整理得: d (3-2) 原 ld2Ca2(1-)2 理 r=2Ca2(1-E)/E 电r称为滤饼的比阻,与滤饼的结构有关。F=4p 子可压缩滤饼的s大约为0.2~0.8。不可压缩滤饼s=0。于是 式3-2可写成: d4D1过滤推动力 (3-3) 件 AdT urL过滤阻力 式中Δ1为过滤推动力,μn可视为滤饼阻力。 返回 前页 后页 王题
西 安 交 大 化 工 原 理 电 子 课 件 返回 前页 后页 主题 3.1.2 过滤基本方程 令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则： d = 4 a(1 − ) e ( ) L p A Ca V 1 2 2 3 2 1− = d d 将上述几式式代入式3-1，整理得： ( ) 2 2 3 r = 2Ca 1− r称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。 0 s r r p = 可压缩滤饼的s大约为0.20.8。不可压缩滤饼s=0。于是 式3-2可写成： （3－2） 过滤阻力 过滤推动力 d d = = A rL V p 1 式中p1 为过滤推动力， rL可视为滤饼阻力。 （3－3）