幻灯片1目录 章 机械分离与固体流态 3.1滤饼过滤 、概述 二、过滤基本方程 过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤设备及过滤计算 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 1/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 1/34 3.1 滤饼过滤 一、概述 二、过滤基本方程 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤设备及过滤计算 幻灯片1目录
第三章机械分离与圄体流态化 分离相物系 非均相物系过滤、沉降 悬浮液(固-液混合物) 乳浊液(液-液混合物) 含尘气体、含雾气体(气-液、固-气混合物) 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 2/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 2/34 非均相物系 均相物系 第三章 机械分离与固体流态化 分离 悬浮液(固-液混合物) 乳浊液(液-液混合物) 含尘气体、含雾气体(气-液、固-气混合物) ------过滤、沉降
3.1滤饼过滤 概述 两种过滤方式深层过滤 滤饼过滤推动力:重力、压力、离心力 架桥现象D 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 深层过滤 滤饼过滤 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 3/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 3/34 滤饼过滤 深层过滤 两种过滤方式 3.1 滤饼过滤 一、概述 深层过滤 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 推动力:重力、压力、离心力 架桥现象
3.1滤饼过滤 概述 过滤介质: 多孔性介质、耐腐蚀、耐热并具有滤浆 足够的机械强度。 滤饼 工业用过滤介质主要有: 过滤介质 织物介质,如棉、麻、丝、毛、合滤液 成纤维、金属丝等编织 成的滤布; 滤饼过滤 多孔性固体介质,如素瓷板或管、 烧结金属等。 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 4/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 4/34 过滤介质: 多孔性介质、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。 一、概述 3.1 滤饼过滤 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤
概述 滤饼的压缩性: 空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。 滤浆 助滤剂: 滤饼 是不可压缩的粉状或纤维状固体,过滤介质 如硅藻士、纤维粉末、活性炭、石棉。滤液 使用时,可预涂,也可以混入待滤 的滤浆中一起过滤。 滤饼过滤 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 5/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 5/34 助滤剂: 是不可压缩的粉状或纤维状固体, 如硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉。 使用时,可预涂,也可以混入待滤 的滤浆中一起过滤。 一、概述 滤浆 滤饼 过滤介质 滤液 滤饼过滤 滤饼的压缩性: 空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼
过滤基本方程 过滤过程流动的特点: 流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀 产生压降的主要原因: 1.由流体与颗粒表面之间的摩擦所引起的---粘性摩擦阻力 2.流体流动过程中,因孔道截面的突然扩大和收缩以及流体对颗 粒的撞击而产生的-形体阻力。 空床气速(表观速度) 浙江大学本科生课 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 6/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 6/34 u L 1.由流体与颗粒表面之间的摩擦所引起的------粘性摩擦阻力 2.流体流动过程中,因孔道截面的突然扩大和收缩以及流体对颗 粒的撞击而产生的------形体阻力。 空床气速(表观速度) 二、过滤基本方程 过滤过程流动的特点: ❖ 流体在固定床中同一截面上的流速分布很不均匀 ❖ 产生压降的主要原因:
过滤基本方程 1、过滤基本方程的推导 简化模型:假定 (1)细管长度l与床层高度L成正比 L=CL (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积 固体颗粒 :床层体积 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。 d4×流通截面积_4x细管的流动空间4E 48 润湿周边细管的全部内表面积a2a(1-) u空床气速(表观速度) 2浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态e 真实速度 7/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 7/34 u u L l e de 流体在固定床内流动的简化模型 空床气速(表观速度) (1)细管长度l e与床层高度L成正比 (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积, 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。 1、过滤基本方程的推导 简化模型:假定: 二、过滤基本方程 l e = CL 润湿周边 流通截面积 = 4 de ( ) − = = = 1 4 4 4 a V a V 细管的全部内表面积 B 细管的流动空间 真实速度 u a = a(1− ) B 固体颗粒 床层体积
过滤基本方程 由质量守恒得:AM=A=→l 床层截 滤饼内,雷诺数很小,属层流流动,2=64 面积 p Re 于是:m,4_,l2u2 2中 322 哈根-泊谡叶方程 将l、d、u表达式代入得: u空床速(表观速度) u le 浙江大学本科生课程 u’真实速度 化工原理盗休 分 8/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 8/34 2 2 1 u d p l w e e f = = u 空床气速(表观速度) u L l e de u 流体在固定床内流动的简化模型 真实速度 Re 64 滤饼内,雷诺数很小,属层流流动, = d u e Re = 于是: 1 2 32 e e d l p u = p1 ------哈根-泊谡叶方程 将le、de、u表达式代入得: 二、过滤基本方程 u 由质量守恒得: Au = Au u = 床层截 面积
过滤基本方程 令r 2Ca2(1 2Ca 过滤速度=2A1==出过滤推动力-单位时间内通 r山 L Adt dc过滤阻力 过单位过滤面 积的滤液体积 L rul rul ruL 过滤总推动力 r(L+L)(滤饼阻力介质阻力 思考: △p2 影响过滤阻力的因素有哪些? u表观速度 影响过滤速度的因素有哪些? 即过滤速度 A浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 9/34
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 9/34 ( ) L p Ca u 1 2 2 3 2 1 − = 令 ( ) 3 2 2 2 1 − = Ca r r L p u 1 = d dq Ad dV = = 过滤阻力 过滤推动力 = Le r p r L p r L p u 1 2 2 = = = (滤饼阻力 介质阻力) 过滤总推动力 + = ( ) L Le r p + = ---单位时间内通 过单位过滤面 积的滤液体积 过滤速度 即过滤速度 二、过滤基本方程 思考: 影响过滤阻力的因素有哪些? 影响过滤速度的因素有哪些? △p2 △p1 u 表观速度
L 过滤基本方程 r以L+ 设每获得单位体积滤液时,被截留在过滤介质上的滤饼体 积为c(m3滤饼/m3滤液),则 cv L ck △DA 代入过滤速度表达式中: Adt crp山(+V 压缩指数 令P △nss=0.2-0.8(可压缩滤饼) s=0(不可压缩滤饼) 比阻 f=24y 故 ocp Adt roculv +v 浙江大学本科生课程 化工原理 第三章机械分离与固体流态化 1034
浙江大学本科生课程 化工原理 第三章 机械分离与固体流态化 10/34 压缩指数 s=0.20.8(可压缩滤饼) s=0(不可压缩滤饼) 比阻 ( ) V Ve cr pA + = Ad dV 设每获得单位体积滤液时,被截留在过滤介质上的滤饼体 积为c(m3滤饼/m3滤液),则 代入过滤速度表达式中: s 令 r = r0 p Ad dV ( ) e s r c V V p A + = − 0 1 故 r c p K s 0 1 2 − 令 = 二、过滤基本方程 A cV L = A cV L e e = ( ) L Le r p u + =