浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第三章 机械分离与固体流态化（3-1）滤饼过滤

幻灯片1目录 羹三章机械分离与固体流态化 3.1滤饼过滤 、概述 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 分离均相物系 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 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 如硅藻土、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 令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。 u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：

二、过滤基本方程 1、过滤基本方程的推导 简化模型:假定 1)细管长度与床层高度L成正比 固体颗粒 (2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积,床层体积} 流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部箜隙体积 4×流通截面积_4x细管的流动空间4 48 B 润湿周边细管的全部内表面积a2a(1-e) u空床气速(表观速度) 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:Aa=u 床层截 滤饼内,雷诺数很小,属层流流动,孔≈64 面积 up Re 于是:w41_,l2u2 L d.2 32 哈根-泊谡叶方程 将l2、dl2、u表达式代入得: u空床速(表观速度 V u 浙江大学本科生课程 u′真实速度 化工原理盗休在圊完法流萧的爷碰样刑 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： Au = Au u = 床层截 面积

过滤基本方程 令r 2Ca(1-8 PPI L 2Ca 7(1-6)2 过滤速度u △p1d_l过滤推动力-单位时间内通 r山 L Adt dt过滤阻力 过单位过滤面 积的滤液体积 儿L 过滤总推动力 △p ry(L+L)(滤饼阻加介质阻力) 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 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

过滤基本方程 ru(+le 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 、CD c 代入过滤速度表达式中:d △D4 y Adt crud+ 压缩指数 s=0.2~0.8(可压缩滤饼) ys=0(不可压缩滤饼) 比阻 2△ 令K 故 rock Adt rocull t 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

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=0.20.8（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 +  = 