第3章 机械分离与固体流态化4

1、化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 91滤饼洗涤滤饼洗涤三、滤饼洗三、滤饼洗涤涤洗涤目的：洗涤目的：回收滞留在颗粒缝隙间的滤液；回收滞留在颗粒缝隙间的滤液；净化构成滤饼的颗粒。净化构成滤饼的颗粒。特点：特点：洗涤时阻力不变，洗涤速度为常数洗涤时阻力不变，洗涤速度为常数wdVAd洗涤推动力洗涤阻力与滤饼厚度、滤饼性质、洗涤液粘度、介质阻力有关洗涤速度：洗涤速度：1. 洗涤速度与过滤终了速度间的关系洗涤速度与过滤终了速度间的关系 若推动力相同，则：若推动力相同，则：化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 92ewwweedVLLAddVLLAd2eedVKAAdVV其中：其中：wwwVdV

2、d2. 洗涤时间洗涤时间w 洗涤液量洗涤液量滤饼洗涤滤饼洗涤epurLL化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 93过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算过滤过滤设备设备 四、过滤设备及过滤计算四、过滤设备及过滤计算1. 板框压滤机板框压滤机结构：结构：化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 94滤框、滤板滤框、滤板 非非洗洗板板洗洗板板10 60块不等，过滤面积约为块不等，过滤面积约为2 80m2 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 95代号代号例：例：BMS20/635-25B：板框压滤机板框压滤机 M：明流明流S：手动压紧：手动压紧20：过滤面

3、积，：过滤面积，635：框内边长，：框内边长，mm25：框厚，：框厚，mm过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 96洗洗板板板框压滤机板框压滤机框框非非洗洗板板洗洗板板滤液流出滤液流出悬悬浮浮液液入入口口洗涤液流出洗涤液流出洗洗涤涤液液入入口口属间歇式属间歇式特点：特点：Lw+Le =2(L+Le)Aw=1/2A过滤过滤L洗涤洗涤L过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算组合顺序：组合顺序：1-2-3-2-1-2 A=框宽框宽框长框长框数框数2 Vc=框宽框宽框长框长框厚框厚框数框数若题中给出实际过滤面积若题中给出实际过滤面积和过滤容积，则以实际值和过滤容积

4、，则以实际值为准。为准。横穿洗涤：横穿洗涤：化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 97过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算操作周期：操作周期： 辅辅助助时时间间洗洗涤涤时时间间过过滤滤时时间间操操作作周周期期 cwR222eVVVKA其中：其中：wwwVdVd一个操作循环：一个操作循环：过滤、过滤、 洗涤、洗涤、卸渣、卸渣、 整理重装整理重装化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 98cwRVVQ生产能力：生产能力： 单位时间内获得的滤液量或滤饼单位时间内获得的滤液量或滤饼量量 。过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算在一个操作周期中在一个操作周期中 R一般固定一般固定 ，V ， 但上升幅

5、度但上升幅度 ， Q可能可能 存在一最大生产能力存在一最大生产能力ewwweedVLLAddVLLAd由由化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 99ewwewweLLAdVdVdLLA d过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算若若w22ewweewLLAdVdVdLLAd则则14edVd2142eKAVVwwwVdVd28weVVVKA化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 910wVbV228eb VVVKA过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算2222182eeRVQbVVVVVVKAKA0dQdV22228RVbVKAKA22VKA228WbVKA若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不

6、计，则 (A)令令代入式代入式(A)得：得：8Rwb化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 911过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算-最佳操作周期最佳操作周期 max2RVQ（ = w，介质阻力忽略不计），介质阻力忽略不计） 2cRopt故故若若 w =a ，介质阻力不可忽略，介质阻力不可忽略22 14eRwab VVKA2281VabKA222eVVVKA228eab VVVKA22 14eab VVKA化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9122. 叶滤机叶滤机过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 913属间歇式属间歇式滤叶滤叶结构：结构：

7、一个操作循环：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装过滤、洗涤、卸渣、整理重装 特点：特点：置换洗涤置换洗涤 过滤过滤L洗涤洗涤LLw=LAw=A过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算操作周期：操作周期： cwR化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 914生产能力：生产能力： cwRVVQ222eVVVKAwwwVdVd由由ewwweedVLLAddVLLAdLw=LAw=Awa过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算wVbV222ewab VVVKA化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 915得得：令令0 dVdQ若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则 2Rwab最佳操作周期最佳操

8、作周期max2RVQ 2cRopt过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算22 1eRwab VVKA2221VabKA化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9163. 转筒真空过滤机转筒真空过滤机转筒转筒-筒的侧壁上覆盖有金属网，筒的侧壁上覆盖有金属网，构造：构造：长、径之比约为长、径之比约为1/2 2，滤布滤布-蒙在筒外壁上。蒙在筒外壁上。分配头分配头-转动盘、固定盘转动盘、固定盘 一个操作循环：一个操作循环：过滤、过滤、 洗涤、洗涤、吹松、吹松、刮渣刮渣 回转真空过滤机上的转筒过过滤滤区区洗洗涤涤区区吹吹干干区区卸卸渣渣区区过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0

9、92 0 0 917特点：特点：属连续式属连续式置换洗涤置换洗涤 Lw=LAw=A1cn操作周期：操作周期： 旋转一周所经历的时间旋转一周所经历的时间cVQnV生产能力：生产能力： 转速转速过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算222eVVVKA其中：其中：22eeVKAVV化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 918 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区c 设转筒浸入面积占全部转筒面设转筒浸入面积占全部转筒面积的分率为积的分率为浸没分数浸没分数 ，则则n 若介质阻力忽略不计，则若介质阻力忽略不计，则 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算 A=DL 其中：其

10、中：QnV222eeKAnn VnVQAK n化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 919 Qn, 可见：可见：但这类方法受到一定的限制但这类方法受到一定的限制 P112合适的合适的n、需经实验决定。需经实验决定。 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算例例1：板框压滤机在：板框压滤机在1.5at（表）下恒压过滤某种悬浮液（表）下恒压过滤某种悬浮液1.6小时后得滤液小时后得滤液25m3，qe不计，不计，如表压加倍，滤饼压如表压加倍，滤饼压缩指数为缩指数为0.3，则过滤，则过滤1.6小时后得多少滤液？小时后得多少滤液？设其它设其它情况不变，将过滤时间缩短一半，可得多少滤液？情况不变，将过滤时间

11、缩短一半，可得多少滤液？若若在原表压下进行过滤在原表压下进行过滤1.6小时后，用小时后，用3m3的水来洗涤，求的水来洗涤，求所需洗涤时间？所需洗涤时间？ 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 920解：解： crpKs012 1 sKp 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算22VKA22VK AKVVK 1 spVp=31.86m3 化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 92122VKAVVV =17.68m3过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算22edVKAdV2311.95348WedVdVKAmhddV231.5368WWWVhdVKAdV2V37.812mh化工原理化工原理2

12、0 0 92 0 0 922现用转筒真空过滤机进行过滤，料浆浓度、温度及滤布现用转筒真空过滤机进行过滤，料浆浓度、温度及滤布均与小试相同，唯过滤压差为小试时的均与小试相同，唯过滤压差为小试时的1/4。由试验知，由试验知，该物系滤饼压缩指数为该物系滤饼压缩指数为0.36，回转真空过滤机鼓直径为，回转真空过滤机鼓直径为1.75m，长为，长为0.98m，但真正过滤面积为，但真正过滤面积为5m2，浸没角度为，浸没角度为120，转速，转速0.2r.p.m。设滤布阻力可略，试求此过滤机。设滤布阻力可略，试求此过滤机的滤液生产能力及滤饼厚度？的滤液生产能力及滤饼厚度？2. 欲过滤料浆浓度为欲过滤料浆浓度为8

13、1.08kg固固/m3清液，清液，经小试所得滤饼经小试所得滤饼空隙率为空隙率为0.485，固相密度，固相密度1820kg/m3，在某恒压差条件下，在某恒压差条件下测得过滤常数测得过滤常数 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 923解：解：10.20.0033s60nQA K ncVA10.6455218.23 103.39 10/4spKKmsp Q可求181.08cscVVA Kn 过滤设备及过滤计算过滤设备及过滤计算化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 9243.4 固体流态化固体流态化借助流体流动的作用，使借助流体流动的作用，使固体颗粒悬浮在

14、流体中或固体颗粒悬浮在流体中或随流体一起流动随流体一起流动的过程。的过程。可强化传热、传质和化学反应。可强化传热、传质和化学反应。一、基本概念一、基本概念 (a)固定床 (b)流化床 (c)气力输送 流态化过程的几个阶段化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 925固定床阶段：固定床阶段：流体的真实速度流体的真实速度 u1 颗粒的沉降速度颗粒的沉降速度u0颗粒保持静止不动颗粒保持静止不动流化床阶段：流化床阶段： uu 10u颗粒输送阶段：颗粒输送阶段：10uu颗粒将被流体带出器外，实现固体颗粒的气力和液力输送。颗粒将被流体带出器外，实现固体颗粒的气力和液力输送。二、流化床的二、流化床的两种状

15、态两种状态散式流态化散式流态化 聚式流态化聚式流态化 床层压降保持不变，床层压降保持不变，固体流态化固体流态化等于单位床层的重力等于单位床层的重力（主要发生在液固两相系统中）（主要发生在液固两相系统中）（主要发生在气固两相系统中）（主要发生在气固两相系统中）化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 926聚式流化床的不正常现象：聚式流化床的不正常现象：(1) 腾涌或节涌腾涌或节涌(2) 沟流沟流压降有大幅度的起伏波动压降有大幅度的起伏波动压降降低压降降低固体流态化固体流态化床层高度与直径比值过大床层高度与直径比值过大或气速过高时或气速过高时颗粒粒度过细、密度大、颗粒粒度过细、密度大、易于粘结、堆积不匀、床易于粘结、堆积不匀、床径大以及气体初始分布不径大以及气体初始分布不均匀等均匀等化工原理化工原理2 0 0 92 0 0 927三、流化床的主要特性三、流化床的主要特性（一）类似液体的特性（一）类似液体的特性 (a) (b) (c) (d) 流化床的类似于液体的特性 pWA 固体流态化固体流态化从而可根据从而可根