机械分离.ppt

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1、第三章第三章机械分离机械分离2021/9/231DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke1、本章学习目的通过本章的学习，要重点掌握沉降和过滤这两种机械分离操作的原理、过程计算、典型设备的结构与特性，能够根据生产工艺要求，合理选择设备类型和尺寸。2、本章应掌握的内容a沉降分离（包括重力沉降和离心沉降）的原理、过程计算、旋风分离器的选型。b过滤操作的原理、过滤基本方程式推导的思路，恒压过滤的计算、过滤常数的测定。本章学习指导2021/9/232DepartmentofChemicalandEnvironmentalEn

2、gineeringCTGULaiQingke3-1概述非均相物系的分离非均相物系的分离废气、废液在排放前废气、废液在排放前废气、废液在排放前废气、废液在排放前除去有害物除去有害物除去有害物除去有害物环境保护，并尽环境保护，并尽环境保护，并尽环境保护，并尽可能将其变为有用之物可能将其变为有用之物可能将其变为有用之物可能将其变为有用之物化工生产中，常常需要将混合物加以分离化工生产中，常常需要将混合物加以分离化工生产中，常常需要将混合物加以分离化工生产中，常常需要将混合物加以分离原料的分离提纯或净化原料的分离提纯或净化原料的分离提纯或净化原料的分离提纯或净化加工加工加工加工反应产物的分离反应产物的分

3、离反应产物的分离反应产物的分离合格的产品合格的产品合格的产品合格的产品混合物混合物均相混合物均相混合物非均相混合物非均相混合物物系内部各处均匀且无相界面，物系内部各处均匀且无相界面，如：石油、空气如：石油、空气均相物系分离均相物系分离传质操作（如蒸馏、传质操作（如蒸馏、吸收、萃取、干燥等）吸收、萃取、干燥等）2021/9/233DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物固体颗粒的混合物颗粒间为气体分隔颗粒间为气体分隔颗粒间

4、为气体分隔颗粒间为气体分隔悬浮液悬浮液悬浮液悬浮液由固体颗粒与液体构成由固体颗粒与液体构成由固体颗粒与液体构成由固体颗粒与液体构成乳浊液乳浊液乳浊液乳浊液由不互溶液体构成由不互溶液体构成由不互溶液体构成由不互溶液体构成含尘气体含尘气体含尘气体含尘气体（或含雾气体）（或含雾气体）（或含雾气体）（或含雾气体）由固体颗粒（或液滴）由固体颗粒（或液滴）由固体颗粒（或液滴）由固体颗粒（或液滴）与气体构成与气体构成与气体构成与气体构成过滤过滤过滤过滤离心分离离心分离离心分离离心分离沉降沉降沉降沉降(重力、离心力重力、离心力重力、离心力重力、离心力)筛分、分级沉降筛分、分级沉降筛分、分级沉降筛分、分级沉降分

5、散相或分散物质分散相或分散物质分散相或分散物质分散相或分散物质连续相或分散介质连续相或分散介质连续相或分散介质连续相或分散介质悬浮在空气中的粉尘：悬浮在空气中的粉尘：悬浮在空气中的粉尘：悬浮在空气中的粉尘：分散相分散相分散相分散相粉尘粉尘粉尘粉尘 连续相连续相连续相连续相空气空气空气空气由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：由于分散相和连续相具有不同的物理性质（如：尺寸不同、密度不同），可用尺寸不同、密度不同），可用尺寸不同、密度不同），可用尺寸不同、密度不同），可用机械方法分离机械方法分离机械方法分离机械

6、方法分离非均相混合物非均相混合物非均相混合物非均相混合物2021/9/234DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke工业上分离非均相混合物的目的工业上分离非均相混合物的目的 1 1）回收有价值的分散物质）回收有价值的分散物质 例如：回收干燥器出来的气体及从结晶机出来例如：回收干燥器出来的气体及从结晶机出来的晶浆中的悬浮颗粒作为产品。的晶浆中的悬浮颗粒作为产品。2 2）净化分散介质以满足后继生产工艺的要求）净化分散介质以满足后继生产工艺的要求 例如：除去反应气中的杂质，避免对催化剂活例如：除去反应气中的杂质，避免对催

7、化剂活性的影响性的影响3 3）环境保护和安全生产）环境保护和安全生产 例如：三废的处理例如：三废的处理2021/9/235DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke第二节沉降第一节第一节筛分（自学）筛分（自学）沉降操作是借助某种沉降操作是借助某种力的作用力的作用，利用利用分散物质与分散分散物质与分散介质的介质的密度差异密度差异使之使之发生相对运动发生相对运动而而分离分离的过程的过程作用力作用力重力重力惯性离心力惯性离心力重力沉降重力沉降离心沉降离心沉降沉降沉降2021/9/236DepartmentofChemica

8、landEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-4重力沉降速度重力沉降速度依靠地球引力场的作用而发生的沉降过程称为依靠地球引力场的作用而发生的沉降过程称为重力沉降重力沉降一、球形颗粒的自由沉降一、球形颗粒的自由沉降自由沉降自由沉降：任一颗粒的沉降不因流体中存在其它颗粒：任一颗粒的沉降不因流体中存在其它颗粒而受干扰。即颗粒彼此间相互独立，互不影响。而受干扰。即颗粒彼此间相互独立，互不影响。颗粒稀疏的情况中颗粒稀疏的情况中1.颗粒的受力分析颗粒的受力分析重力：重力：浮力：浮力：阻力：阻力：局部阻力计算局部阻力计算2021/9/237DepartmentofCh

9、emicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke下降开始，下降开始，u=0Fd=0aamax；随后，；随后，uuo，Fg-Fb-Fd=0，a=0作匀速沉降运作匀速沉降运动。动。过程分析：过程分析：颗粒沉降时分为两种阶段：颗粒沉降时分为两种阶段：加速阶段加速阶段和和等速阶段等速阶段等速阶段的速度等速阶段的速度uo即为即为沉降速度、终端速度沉降速度、终端速度工业上，加速阶段忽略不计工业上，加速阶段忽略不计沉降速度的表观式沉降速度的表观式关键是求阻力系数关键是求阻力系数2021/9/238DepartmentofChemicalandEnvironment

10、alEngineeringCTGULaiQingke二、阻力系数阻力系数阻力系数反映了颗粒运动时流体对颗粒的反映了颗粒运动时流体对颗粒的曳力曳力，又，又称称曳力系数曳力系数。因此分析法因此分析法阻力由阻力由表皮阻力表皮阻力与与形体阻力形体阻力两部分构成两部分构成u湍流，湍流边界层湍流，湍流边界层u,层流，边界层层流，边界层粘性曳力即为表皮阻力粘性曳力即为表皮阻力u，边界层分离，漩涡，边界层分离，漩涡形体曳力形体曳力不易发生倒流，边界层分离较难不易发生倒流，边界层分离较难尾流小尾流小2021/9/239DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineering

11、CTGULaiQingke的关系曲线的关系曲线(1)层流区层流区(Reo2105后，后，在在Reo=(310)105范围内可范围内可近似取近似取=0.1，一般达不到，一般达不到2021/9/2310DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke对于球形颗粒，将不同对于球形颗粒，将不同Re范围的阻力系数代入沉降范围的阻力系数代入沉降速度的公式计算速度的公式计算ut试差步骤：假设流型试差步骤：假设流型采用对应公式计算采用对应公式计算ut 校校核核Reo及流型。及流型。试差法求解试差法求解书上介绍了一种可以避免试差的方法书上介

12、绍了一种可以避免试差的方法2021/9/2311DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke三、分级沉降uaubuaubuauubu分离两种分离两种直径不同直径不同或或密度不同密度不同的混和物的方法。的混和物的方法。ua0.01时，就显出器壁的影响，时，就显出器壁的影响，ut另一方面，细颗粒的沉降将受流体分子碰撞的影响，当颗另一方面，细颗粒的沉降将受流体分子碰撞的影响，当颗粒直径小于粒直径小于0.1m时，时，布朗运动的影响布朗运动的影响起主要作用，难以用重起主要作用，难以用重力沉降法除去流体中的颗粒。力沉降法除去流体中

13、的颗粒。2021/9/2314DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke当颗粒尺寸较小（如小于当颗粒尺寸较小（如小于0.5mm左右）时，由于单位左右）时，由于单位体积的表面能很大，几乎保持球形，则可用前述计算体积的表面能很大，几乎保持球形，则可用前述计算公式来求沉降或浮升速度；当颗粒尺寸较大时，由于公式来求沉降或浮升速度；当颗粒尺寸较大时，由于液滴或气泡在曳力作用下的变形及其内部的流体产生液滴或气泡在曳力作用下的变形及其内部的流体产生循环运动的影响，都将影响到曳力系数和沉降速度，循环运动的影响，都将影响到曳力系数和沉

14、降速度，因此，就与刚性的固体颗粒有所不同，前述公式不再因此，就与刚性的固体颗粒有所不同，前述公式不再适用，应该参阅有关资料来考虑。适用，应该参阅有关资料来考虑。4、气泡和液滴的运动、气泡和液滴的运动液滴与气泡在流动中会变形和产生内部循环流动液滴与气泡在流动中会变形和产生内部循环流动它们在流动时受到它们在流动时受到形体曳力形体曳力的作用而有的作用而有压扁压扁的趋向，的趋向，而表面张力的存在则有会使其保持球形状。而表面张力的存在则有会使其保持球形状。2021/9/2315DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-5降

15、尘室颗粒沉降时间为颗粒沉降时间为气体通过降尘室的时间为气体通过降尘室的时间为则颗粒分离出来的条件是则颗粒分离出来的条件是t或作用：作用：分离气体中尘粒的重力沉降设备。分离气体中尘粒的重力沉降设备。LH极限条件极限条件Vs与与H无关无关扁平形的沉降室扁平形的沉降室多层沉降室多层沉降室降尘室特点降尘室特点：结构简单，流动阻力小，但体积庞大，：结构简单，流动阻力小，但体积庞大，分离效率低，一般作预除尘用分离效率低，一般作预除尘用,适用于除去粒度适用于除去粒度50m的粗颗粒。的粗颗粒。2021/9/2316DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringC

16、TGULaiQingke2021/9/2317DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2021/9/2318DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-6悬浮液的沉聚过程BBACDACDAD特点特点：A、B间界面下降速度是恒定的，即为等浓度间界面下降速度是恒定的，即为等浓度区颗粒的沉降速度。区颗粒的沉降速度。临临界界沉沉降降点点压压紧紧区区絮凝现象。絮凝现象。干扰沉降：干扰沉降：浓度浓度阻力阻力；愈密集，置换出的液体向上运动，阻滞作用愈

17、密集，置换出的液体向上运动，阻滞作用ut；大拉小，小拉大大拉小，小拉大小加速，大减速；小加速，大减速；2021/9/2319DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-7沉降槽生产能力，由截面积保证，与其高度无关。生产能力，由截面积保证，与其高度无关。强化强化沉降槽操作：沉降槽操作：ut：加少量电解质：加少量电解质絮凝现象。加絮凝现象。加热热ut。2021/9/2320DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2021/9/2321Dep

18、artmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-8离心沉降速度r2r1rOABuurutC离心沉降离心沉降依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程若若r或或ut，则，则Fc惯性离心力惯性离心力一、离心力场中颗粒在径向的受力情况：一、离心力场中颗粒在径向的受力情况：惯性离心力惯性离心力向心力向心力曳力曳力rutFtFd m2021/9/2322DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke二、离心沉降速度r2r1rOABu

19、urutCur与与ut比较，比较，ut式中的式中的g改用改用三、分离因数分离因数：是颗粒所在位置上的惯性离心力场强度与重力场强度之比。反映离心分离设备性能的重要指标高速离心机的K值可达1万以上采用离心沉降时，可加快沉降过程2021/9/2323DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-8旋风分离器旋风分离器还可从气流中分离出旋风分离器还可从气流中分离出雾沫雾沫颗粒颗粒分离方法分离方法200m重力沉降重力沉降5m旋风分离旋风分离排气管排气管A；进口气；进口气流速度流速度，进气管截面矩形，进气管截面矩形A/B2；对；

20、对S的的要求，要求，S/A1。H2实验证明实验证明2021/9/2329DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke为了提高分离效率或降低阻力损失为了提高分离效率或降低阻力损失 改进改进进气方式进气方式 减小减小旋风分离器的器体旋风分离器的器体直径直径可以可以增大惯性离心力增大惯性离心力，增加器身长增加器身长度度可以可以延长气体停留时间延长气体停留时间，所以细，所以细而长的器身而长的器身形状可以形状可以有利有利于颗于颗粒沉降而使效率提高，但超过一定限度时效果便不明显，陡然增粒沉降而使效率提高，但超过一定限度时效果便不明

21、显，陡然增大压强降，而且当底部锥角过小时，对排灰也不利，容易堵塞。大压强降，而且当底部锥角过小时，对排灰也不利，容易堵塞。2021/9/2330DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2021/9/2331DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2、旋风分离器的选用、旋风分离器的选用依据：依据：处理气量（体积流量）处理气量（体积流量）m3/h(m3/s)要求达到的分离效率要求达到的分离效率o（pi往往规定往往规定dpi某值、某值、pi某

22、值）某值）容许的压强降容许的压强降pf选用步骤：选用步骤：1据处理量及容许压强降，要求的分离效率确定类型据处理量及容许压强降，要求的分离效率确定类型2类型确定后，查阅其性能表，确定型号。类型确定后，查阅其性能表，确定型号。3按照规定的压强降和分离效率确定旋风分离器并联按照规定的压强降和分离效率确定旋风分离器并联的台数。的台数。2021/9/2332DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2021/9/2333DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULai

23、Qingke3-9旋液分离器离心力分离液固非均相混和物离心力分离液固非均相混和物 同旋风分离器同旋风分离器不能完全分开不能完全分开。其直径比较小其直径比较小分级分级2021/9/2334DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke第三节过滤(Filtration)3-11概述概述一、过滤一、过滤悬浮液悬浮液隔层隔层多孔性的物质多孔性的物质压力差的推动下压力差的推动下固体粒子固体粒子液体液体截留截留通过通过液固分离液固分离 过滤过滤过滤过滤目的：目的：目的：目的：获得洁净的液体或获得作为产品的固体颗粒获得洁净的液体或获得

24、作为产品的固体颗粒获得洁净的液体或获得作为产品的固体颗粒获得洁净的液体或获得作为产品的固体颗粒过滤术语：过滤术语：过滤术语：过滤术语：滤浆（料浆）滤浆（料浆）滤浆（料浆）滤浆（料浆）过滤介质过滤介质过滤介质过滤介质滤布滤布滤布滤布滤液滤液滤液滤液滤饼或滤渣滤饼或滤渣滤饼或滤渣滤饼或滤渣重力、压力差或惯性离心力重力、压力差或惯性离心力 过滤操作的外力：过滤操作的外力：过滤操作的外力：过滤操作的外力：2021/9/2335DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke过滤方式：过滤方式：表面过滤（滤饼过滤）和深层过滤表面过滤

25、（滤饼过滤）和深层过滤 1 1、滤饼过滤、滤饼过滤 滤液浑浊滤液浑浊“架桥架桥”现象现象 真正发挥截留颗粒作用的主要是滤饼层而不是过真正发挥截留颗粒作用的主要是滤饼层而不是过滤介质滤介质 固体含量较高固体含量较高(固相体积分率约在固相体积分率约在1%以上以上)的的悬浮液悬浮液适用：适用：过滤开始阶段得到的浑浊液，待滤饼形成后应返过滤开始阶段得到的浑浊液，待滤饼形成后应返回滤浆槽重新处理回滤浆槽重新处理2021/9/2336DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke2 2、深床过滤、深床过滤 过滤介质过滤介质悬浮液悬浮

26、液滤液滤液颗粒的尺寸比介质的孔道小得多颗粒的尺寸比介质的孔道小得多孔道弯曲细长，颗粒进入之后很容孔道弯曲细长，颗粒进入之后很容易被截留易被截留更由于流体流过时所引起的挤压和更由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用，颗粒紧附在孔道的壁面上冲撞作用，颗粒紧附在孔道的壁面上适合适合:从液体中除去很小量的悬浮液。从液体中除去很小量的悬浮液。3 3、膜过滤、膜过滤 精密分离技术，近年来发展很快，已应用于许多行业精密分离技术，近年来发展很快，已应用于许多行业利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术利用膜孔隙的选择透过性进行两相分离的技术分子级分子级如饮用水的净化。如饮用水的净化。2021/9/2337Dep

27、artmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke二、过滤介质二、过滤介质多孔固体介质多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。能拦多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。能拦截截13m的微细颗粒。的微细颗粒。适宜的孔径、滤阻小，同时因过滤介质是适宜的孔径、滤阻小，同时因过滤介质是滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀性。滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀性。基本要求基本要求基本要求基本要求：常用过滤介质常用过滤介质常用过滤介质常用过滤介质：

28、棉麻或合成纤维的丝织物或金属丝、玻璃丝等丝棉麻或合成纤维的丝织物或金属丝、玻璃丝等丝织成的金属网，常称为织成的金属网，常称为滤布滤布滤布滤布。堆积介质堆积介质沙粒、碎石、碳屑等多用于沙粒、碎石、碳屑等多用于深层过滤深层过滤多孔膜多孔膜：膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜：膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜2021/9/2338DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke三、滤饼的压缩性和助滤剂三、滤饼的压缩性和助滤剂过滤操作过滤操作进行进行不断不断滤饼的厚度逐渐增加滤饼的厚度逐渐增加滤液的流动阻力也逐渐增加滤液的流

29、动阻力也逐渐增加构成滤饼的构成滤饼的颗粒特性决定流动阻力颗粒特性决定流动阻力的大小的大小不可压缩滤饼不可压缩滤饼可压缩滤饼可压缩滤饼助滤剂助滤剂改变滤饼的结构改变滤饼的结构助滤剂助滤剂：某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗：某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介粒或纤维状物质，将其混入悬浮液或预涂于过滤介质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。质上，可以改善饼层的性能，使滤液得以畅流。2021/9/2339DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke助滤剂的助滤剂的基本要求基

30、本要求：（1）能形成多孔饼层的刚性颗粒，以保持滤饼有较高的空隙）能形成多孔饼层的刚性颗粒，以保持滤饼有较高的空隙率，使滤饼有良好的渗透性及较低的流动阻力。率，使滤饼有良好的渗透性及较低的流动阻力。（2）有化学稳定性，不与悬浮液发生化学反应，不溶于液相）有化学稳定性，不与悬浮液发生化学反应，不溶于液相中。中。（3）在过滤操作的压差范围内，应具有不可压缩性，以保持）在过滤操作的压差范围内，应具有不可压缩性，以保持较高的空隙率。较高的空隙率。常用的助滤剂常用的助滤剂：粒状（硅藻土，珍珠岩粉，碳粉或：粒状（硅藻土，珍珠岩粉，碳粉或石棉粉等）和纤维状（纤维素、石棉等）两大类。石棉粉等）和纤维状（纤维素、

31、石棉等）两大类。一般只有在以获得清净滤液为目的时，才使用助滤剂一般只有在以获得清净滤液为目的时，才使用助滤剂施用方法施用方法：一、：一、预涂预涂；二、；二、混滤混滤2021/9/2340DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-12过滤设备以压力差为推动力以压力差为推动力间歇式，连续式间歇式，连续式一、压滤机 1-2-3-2-1-2-3-2-12021/9/2341DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke横穿洗涤法横穿洗涤法横穿洗涤法

32、横穿洗涤法，作用：提高洗涤效果。，作用：提高洗涤效果。，作用：提高洗涤效果。，作用：提高洗涤效果。滤液流过滤饼面滤液流过滤饼面滤液流过滤饼面滤液流过滤饼面积为洗涤液的两倍，而流经路径前者为后者的积为洗涤液的两倍，而流经路径前者为后者的积为洗涤液的两倍，而流经路径前者为后者的积为洗涤液的两倍，而流经路径前者为后者的1/21/22021/9/2342DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke1、优点：板框压滤机结构简单、制造方便、占地、优点：板框压滤机结构简单、制造方便、占地面积较小而过滤面积较大，操作压强高，适应能力面

33、积较小而过滤面积较大，操作压强高，适应能力强，故应用颇为广泛。强，故应用颇为广泛。装合装合过滤过滤洗涤洗涤卸饼卸饼清洗滤布清洗滤布间歇操作间歇操作特点：特点：2、缺点：间歇操作，生产效率低，劳动强度大，、缺点：间歇操作，生产效率低，劳动强度大，滤布损耗也较快。近来，各种自动操作板框压滤机滤布损耗也较快。近来，各种自动操作板框压滤机的出现，使上述缺点在一定程度上得到改善。的出现，使上述缺点在一定程度上得到改善。2021/9/2343DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke二、叶滤机 如果滤饼需要洗涤，则在过如果滤饼需

34、要洗涤，则在过滤完毕后通入洗水，洗水路径滤完毕后通入洗水，洗水路径和滤液路径相同，这种洗涤方和滤液路径相同，这种洗涤方式叫式叫置换洗涤法置换洗涤法。洗涤过后，。洗涤过后，打开机壳，拔出滤叶除去滤饼打开机壳，拔出滤叶除去滤饼 主要构件：主要构件：滤叶（矩形或圆形）滤叶（矩形或圆形）间歇操作设备间歇操作设备缺点缺点：结构相对较复杂，造价较高。：结构相对较复杂，造价较高。优点优点：叶滤机设备紧叶滤机设备紧凑，密闭操作，劳动条件凑，密闭操作，劳动条件较好，每次循环滤布不需较好，每次循环滤布不需装卸，劳动力较省。装卸，劳动力较省。2021/9/2344DepartmentofChemicalandEnv

35、ironmentalEngineeringCTGULaiQingke三、转筒过滤机连续操作的过滤设备连续操作的过滤设备连续操作的过滤设备连续操作的过滤设备转筒沿圆周分隔成若干个转筒沿圆周分隔成若干个转筒沿圆周分隔成若干个转筒沿圆周分隔成若干个互不相通的扇形格，每格都互不相通的扇形格，每格都互不相通的扇形格，每格都互不相通的扇形格，每格都有单独的孔道与分配头的转有单独的孔道与分配头的转有单独的孔道与分配头的转有单独的孔道与分配头的转动盘上相应的孔相连。动盘上相应的孔相连。动盘上相应的孔相连。动盘上相应的孔相连。每旋转一周，转每旋转一周，转每旋转一周，转每旋转一周，转筒表面的每一部分，筒表面的每一

36、部分，筒表面的每一部分，筒表面的每一部分，都依次经历过滤、洗都依次经历过滤、洗都依次经历过滤、洗都依次经历过滤、洗涤、吸干、吹松、卸涤、吸干、吹松、卸涤、吸干、吹松、卸涤、吸干、吹松、卸渣等到阶段。渣等到阶段。渣等到阶段。渣等到阶段。2021/9/2345DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke 优点优点优点优点：是操作连续、自动。：是操作连续、自动。：是操作连续、自动。：是操作连续、自动。适合于处理各种不同的悬浮适合于处理各种不同的悬浮适合于处理各种不同的悬浮适合于处理各种不同的悬浮液；管理简单。液；管理简单。液

37、；管理简单。液；管理简单。缺点缺点缺点缺点：转筒体积庞大而过滤面积：转筒体积庞大而过滤面积：转筒体积庞大而过滤面积：转筒体积庞大而过滤面积不大。过滤面积小，投资费用高；不大。过滤面积小，投资费用高；不大。过滤面积小，投资费用高；不大。过滤面积小，投资费用高；滤饼洗涤不充分；难以得到未经滤饼洗涤不充分；难以得到未经滤饼洗涤不充分；难以得到未经滤饼洗涤不充分；难以得到未经稀释的滤液。此外，转筒过滤机稀释的滤液。此外，转筒过滤机稀释的滤液。此外，转筒过滤机稀释的滤液。此外，转筒过滤机的滤饼难以充分洗涤。所以，对的滤饼难以充分洗涤。所以，对的滤饼难以充分洗涤。所以，对的滤饼难以充分洗涤。所以，对于处理

38、固体物含量大的悬浮液的于处理固体物含量大的悬浮液的于处理固体物含量大的悬浮液的于处理固体物含量大的悬浮液的过滤比较合适。过滤比较合适。过滤比较合适。过滤比较合适。2021/9/2346DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke3-13过滤的基本理论一、过滤速度一、过滤速度过滤速度：不稳定流动；瞬时过滤速度。过滤速度：不稳定流动；瞬时过滤速度。二、滤液通过饼层的流动二、滤液通过饼层的流动1、特点、特点（1）非定态过程）非定态过程过滤过程过滤过程滤饼厚度滤饼厚度若过滤过程中维持操作压力不变，若过滤过程中维持操作压力不变，

39、则随滤饼则随滤饼，过滤阻力，过滤阻力，滤液通过，滤液通过的速度的速度；若要维持滤液通过速率不变，则需若要维持滤液通过速率不变，则需操作压力。操作压力。过滤速度过滤速度=过滤推动力过滤阻力过滤推动力过滤阻力2021/9/2347DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke（2）滞流流动）滞流流动介质阻力：可视为不变，且一般过滤初较明显介质阻力：可视为不变，且一般过滤初较明显滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼厚度：随过滤进行而增加滤饼特性：颗粒形状、大小，粒度分布及无缩性滤饼特性：颗粒形状、大小，粒度分布及无缩性滤饼阻力滤饼阻

40、力滤液通道细小曲折，交联的网状结构，滤液通道细小曲折，交联的网状结构，滤液在滤液在通道内的流动阻力很大，流速很小，多属于滞流流通道内的流动阻力很大，流速很小，多属于滞流流动的范围。动的范围。2过滤速度过滤速度真实流速：真实流速：泊谡叶公式泊谡叶公式2021/9/2348DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke令颗粒比表面积令颗粒比表面积So=颗粒表面积颗粒表面积/颗粒体积，则颗粒体积，则空隙率空隙率：单位体积床层中的空隙体积单位体积床层中的空隙体积过滤速度：过滤速度：单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积单位时间内通

41、过单位过滤面积的滤液体积不稳定的流动不稳定的流动 任一瞬间的过滤速度任一瞬间的过滤速度或或式中式中m2r称为滤饼的比阻称为滤饼的比阻2021/9/2349DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke在数值上等于粘度为在数值上等于粘度为1Pas的滤液以的滤液以1m/s的平均流速通过厚度的平均流速通过厚度为为1m的滤饼层时所产生的压力降。的滤饼层时所产生的压力降。比阻反映了颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对滤液流动的影比阻反映了颗粒形状、尺寸及床层的空隙率对滤液流动的影响。响。比阻比阻r是单位厚度滤饼的阻力。是单位厚度滤饼的阻

42、力。滤饼阻力滤饼阻力R=rL瞬时过滤速度瞬时过滤速度=推动力阻力推动力阻力床层空隙率床层空隙率愈小及颗愈小及颗粒比表面粒比表面a愈大，则床层愈大，则床层愈致密，对流体流动的阻愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。滞作用也愈大。R2021/9/2350DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke三、过滤基本方程式1、过滤阻力、过滤阻力过滤介质的阻力过滤介质的阻力视为常数视为常数假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为假设过滤介质对滤液流动的阻力相当于厚度为Le的滤饼层的阻力的滤饼层的阻力Le过滤介质的当量滤饼厚度，或称虚拟

43、滤饼厚度，过滤介质的当量滤饼厚度，或称虚拟滤饼厚度，m。在一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，在一定操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为为定值；但同一介质在不同的过滤操作中，定值；但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同。值不同。过滤总阻力过滤总阻力介质与滤饼之间的分界面很难划定，更难测定分界面处的介质与滤饼之间的分界面很难划定，更难测定分界面处的压力，所以过滤计算中总是把过滤介质与滤饼联合起来考虑压力，所以过滤计算中总是把过滤介质与滤饼联合起来考虑2021/9/2351DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULa

44、iQingke2、过滤速度公式、过滤速度公式滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速度应相等滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速度应相等过滤推动力为滤液通过串联的滤饼与滤布的总压力降，过滤过滤推动力为滤液通过串联的滤饼与滤布的总压力降，过滤总阻力为滤饼与过滤介质的阻力之和。总阻力为滤饼与过滤介质的阻力之和。p代表滤饼与滤布两侧的总压力降，称为过滤压力差代表滤饼与滤布两侧的总压力降，称为过滤压力差3、过滤基本方程式、过滤基本方程式饼厚饼厚L难以直接测定，而滤液体难以直接测定，而滤液体V则易于测量则易于测量c滤饼体积与相应的滤液体积之比，滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次，或无因次，或m3/

45、m3Ve过滤介质的当量滤液体积，过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3Ve为定值为定值2021/9/2352DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke按具体条件积分按具体条件积分过滤方程的微分式过滤方程的微分式间隙式过滤操作一般有恒压、恒速及先恒速、后恒压三种方间隙式过滤操作一般有恒压、恒速及先恒速、后恒压三种方式，不宜使整个过程在恒速或恒压下式，不宜使整个过程在恒速或恒压下四、恒压过滤方程式四、恒压过滤方程式恒压过滤时为恒压过滤时为p常数，一定的滤浆常数，一定的滤浆、r、c为常数，令为常数

46、，令2021/9/2353DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke又令又令另另恒压过滤方程式恒压过滤方程式恒压过滤时滤液体积与过滤时恒压过滤时滤液体积与过滤时间的关系为一抛物线方程间的关系为一抛物线方程K滤饼常数滤饼常数，单位为，单位为m2/s；e与与qe是反映过滤介质阻力大小的常数，是反映过滤介质阻力大小的常数，均称为均称为介质常数介质常数，其单位分别，其单位分别s为及为及m3/m2，三者总称为，三者总称为过滤常数过滤常数。当忽略介质阻力时，当忽略介质阻力时，qe=0，e=0，则有，则有2021/9/2354De

47、partmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingkeLp五、可压缩滤渣及其比阻阻力阻力rL、过滤常数、过滤常数k及及K视为不随压力而变的常数视为不随压力而变的常数不可压缩滤渣不可压缩滤渣可压缩滤饼可压缩滤饼s压缩性指数；压缩性指数；r经验常数经验常数注意注意：区别过滤时的过滤压力与滤饼所受的压紧力之间的区别。：区别过滤时的过滤压力与滤饼所受的压紧力之间的区别。过滤压力过滤压力压紧力压紧力过滤压力过滤压力静压力静压力压紧力压紧力流体曳力，愈往前愈大流体曳力，愈往前愈大最靠近滤布的颗粒所受的压紧最靠近滤布的颗粒所受的压紧力最大，滤饼也

48、最为紧密力最大，滤饼也最为紧密2021/9/2355DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke六、过滤常数的测定在小型实验设备中测定在小型实验设备中测定微分微分整理整理由于不同压力差下测得由于不同压力差下测得K值值直线直线直线直线七、强化过滤的途径（1）改变悬浮液中颗粒的聚集状态）改变悬浮液中颗粒的聚集状态（2）改变滤饼结构）改变滤饼结构（3）采用机械的、水力的或电场人为地干扰（或限制）滤）采用机械的、水力的或电场人为地干扰（或限制）滤饼的增厚饼的增厚2021/9/2356DepartmentofChemicalan

49、dEnvironmentalEngineeringCTGULaiQingke八、过滤操作方式八、过滤操作方式恒压过滤恒压过滤恒速过滤恒速过滤先恒速后恒压先恒速后恒压 非恒速亦非恒压非恒速亦非恒压 3-14过滤计算2、要完成一定的生产任务，应要多大的设备。、要完成一定的生产任务，应要多大的设备。两个目的：两个目的：1、现有的过滤机的生产能力大小；、现有的过滤机的生产能力大小；过滤机生产能力通常是指单位时间获得的过滤体过滤机生产能力通常是指单位时间获得的过滤体积（即指积（即指A，V）。）。2021/9/2357DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineer

50、ingCTGULaiQingke一、间歇过滤机的计算（一）操作周期（一）操作周期过滤、洗涤、卸渣、清理、装合等过滤、洗涤、卸渣、清理、装合等步骤步骤:C=F+W+R+过滤机生产能力和尺寸的基准过滤机生产能力和尺寸的基准W？洗涤滤饼的目的在于回收滞留在颗粒缝隙间的滤液或净洗涤滤饼的目的在于回收滞留在颗粒缝隙间的滤液或净化构成滤饼的颗粒。化构成滤饼的颗粒。过滤过滤L洗涤洗涤L置换法置换法 横穿洗涤法横穿洗涤法 叶滤机叶滤机 板框过滤机板框过滤机 过滤过滤L洗涤洗涤L2021/9/2358DepartmentofChemicalandEnvironmentalEngineeringCTGULaiQi