第四讲 滤饼洗涤速率、时间与过滤机生产能力计算-1_第1页
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文档简介

第三章非均相物系的分离旋风分离器的计算步骤过滤的基本概念滤浆、滤液、滤渣(饼)、过滤方式过滤设备的分类(按过滤推动力和操作方式)板框压滤机、加压叶滤机和转筒真空过滤机的结构

上次课内容回顾

1.板框压滤机由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机架而构成。第三节过滤

二、过滤设备滤板滤框

1.板框压滤机滤板与滤框装合时,按钮数以1-2-3-2-1-2-3-2-1-2-3-2-1的顺序排列。第三节过滤

二、过滤设备过滤面积=2×框面积滤液穿过滤饼厚度=框厚/2洗涤面积=框面积洗液穿过滤饼厚度=框厚第三节过滤

二、过滤设备

1.板框压滤机优点:结构简单,制造方便,操作压强高,适应能力强等。

缺点:间歇操作,生产效率低,劳动强度大,滤布损耗较快。

第三节过滤

二、过滤设备

1.板框压滤机2.转筒真空过滤机第三节过滤

二、过滤设备2.转筒真空过滤机第三节过滤

二、过滤设备2.转筒真空过滤机第三节过滤

二、过滤设备优点:连续自动操作,生产能力大,适宜处理量大而容易过滤的料浆。

缺点:过滤面积小,设备投资高,过滤推动力有限,滤饼洗涤不充分。

2.转筒真空过滤机第三节过滤

二、过滤设备3.加压叶滤机

间歇操作设备紧凑,滤布不用装卸结构比较复杂,造价较高第三节过滤

二、过滤设备1.滤液通过滤饼的流动

颗粒床层一组平行细管—流体通道细管内表面=床层颗粒的全部表面细管的总体积=床层空隙体积细管直径=孔隙的当量直径基本参数①空隙率:单位体积床层中的空隙体积,用e表示。

e

=空隙体积/床层体积m3/m3②颗粒比表面积:单位体积颗粒所具有的表面积,用a表示。

a=颗粒表面积/颗粒体积m2/m3第三节过滤

三、过滤基本方程式③孔道(细管)平均长度:正比于滤饼厚度,用L'表示。

L′=k1L④孔道(细管)当量直径:⑤滤液流速:(康采尼--Kozeny)第三节过滤

三、过滤基本方程式1.滤液通过滤饼的流动2.过滤速度与过滤速率过滤速度——单位时间通过单位过滤面积的滤液体积,m/s。过滤速率——单位时间获得的滤液体积,m3/s。3.滤饼的阻力(层流,不可压缩滤饼)Kozeny方程第三节过滤

三、过滤基本方程式r称为滤饼的比阻,1/m2

4.过滤介质的阻力将过滤介质看作是厚度Le为的滤饼

5.总推动力与总阻力第三节过滤

三、过滤基本方程式

6.过滤基本方程式不可压缩性滤饼可压缩性滤饼s=0r=r0第三节过滤

三、过滤基本方程式考虑到滤饼的可压缩性:

L=CV/A

Le=CVe/A

:单位压力差下的滤饼比阻,1/m2;

s:滤饼压缩性指数,其值恒小于1,滤饼的压缩性愈大,s也愈大,对于不可压缩的滤饼,s=0。

C:获得单位体积滤液所形成的滤饼体积,

m3滤饼/m3滤液。

第三节过滤

四、恒压过滤

恒压过滤时,滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力Δp恒定,过滤速率逐渐变小。对于一定的悬浮液,均可视为常数。形式二形式一

恒速过滤时,滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。为保证过滤速度恒定,则压差要逐渐增大。形式二形式一

先恒速(或先升压)后恒压

第三节过滤

五、恒速过滤第三节过滤

六、过滤常数的测定

1、恒压下K、qe的测定

对于一定恒压下过滤的悬浮液,测出延续的时间t及滤液的累计量q(按单位面积计)的数据,绘t/q~q图,由斜率及截距可求得K、qe。

2、压缩性指数S的测定

在双对数坐标上绘制K~Dp图,由斜率可求S。第三节过滤

六、过滤常数的测定

例3-6:在恒定压差及25℃下进行过滤实验,已知CaCO3粉末与水的悬浮液中单位体积清液所带的固体量c=23.5kg/m3。过滤时所取得的过滤时间与单位面积虑液量q的数据列于下表。试求过滤常数K及qe。

单位面积虑液量q,m3/m2过滤时间τ,sτ/q单位面积虑液量q,m3/m2过滤时间τ,sτ/q0.0117.517500.04103.725920.0240.120050.05144.228840.0369.223070.06186.23105第三节过滤

六、过滤常数的测定

例3-7:在实验室中用一片过滤面积为0.1m2的虑叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行试验,过滤压差为67kPa。过滤5min后得滤液1L,又过滤5min,得滤液0.6L。若再过滤5min,可再得滤液多少?第三节过滤

七、滤饼的洗涤

洗涤滤饼的目的:为了回收滤饼里存留的滤液,或者净化构成滤饼的颗粒。

洗涤速率:单位时间内通过滤饼层的洗涤液体积,以表示。

洗涤速率与过滤终了时的过滤速率有关,这个关系取决于滤液设备上采用的洗涤方式。洗涤时间:加压叶滤机——置换洗涤法板框过滤机——横穿洗涤法第三节过滤

七、滤饼的洗涤加压叶滤机——置换洗涤法:

洗涤液所经的路径与过滤时相同,故洗涤速度约等于过滤终了时的速度。第三节过滤

七、滤饼的洗涤板框过滤机——横穿洗涤法:洗液穿过两次滤布及整个滤框厚度的滤饼,因此其流经长度约为过滤终了时过滤流经长度的两倍,而洗液通过的面积则仅为过滤面积的一半,如果所用的洗液与滤液的粘度相同,洗涤所用的压力差和过滤时也相同,则洗涤速率约为最终过滤速率的1/4。第三节过滤

八、过滤机生产能力

生产能力:单位时间内得到的滤液或滤饼体积,m3/s。

1.间歇过滤机一个操作周期总时间为:生产能力:过滤时间洗涤时间辅助时间第三节过滤

八、过滤机生产能力1.间歇过滤机在一个操作循环中必有一个最佳的过滤时间值,使过滤机的生产能力最大。欲使生产能力Q为最大,取dQ/dV=0第三节过滤

八、过滤机生产能力1.间歇过滤机当过滤介质阻力可忽略不计时

若过滤介质阻力不计,滤饼又不洗涤

所以:在忽略过滤介质阻力和滤饼不进行洗涤的情况下:

若忽略过滤介质阻力,而滤饼需要洗涤:

第三节过滤

八、过滤机生产能力2.连续转筒过滤机生产能力:一个操作周期的时间为:

任意表面的过滤时间时间为:转筒旋转一周所得的滤液体积:

当过滤介质阻力可忽略不计时:

第三节过滤

八、过滤机生产能力

例3-7:某炼油厂润加油白土静制车间,用板框压滤机分离润滑油与白土,虑框的空间尺寸为800mm×800mm×40mm,有22块滤框。过滤压力差为1.96×105Pa,过滤操作温度为80℃,滤液的粘度为1.5×10-3

Pa·s,滤饼的比阻为1.4×1014m-2。实验测得悬浮液经同样条件过滤后,滤饼与滤液体积之比为0.075m3/m3。忽略过滤介质阻力,滤饼不可压缩,且不进行洗涤。设清理和组装每对框和板需要2min的时间。试求过滤机的生产能力。第三节过滤

八、过滤机生产能力

例3-8:某工厂以板框压滤机在恒压下过滤一种悬浮液,滤框为方形,边长1m,厚25mm,过滤机总的过滤面积为30m2,在目前操作情况下,当滤框充满滤饼时,每平方米过滤面积得滤液1.4m3,需要时间3h,且滤饼未加洗涤。装卸滤框等辅助时间为0.67h,设过滤介质的阻力可以忽略,试求:(1)此机的生产能力。(2)若以1/3滤液体积的洗涤水洗涤滤饼,洗涤水的粘度与滤液相同,此机的生产能力将降低多少?

(3)若将现用滤框厚度减半,其它情况不变,滤饼的洗涤仍以1/3滤液体积的洗涤水进行,改装以后此机生产能力有何变化。第三节过滤

八、过滤机生产能力

例3-9:某转筒真空过滤机的过滤面积为2m2,转速为1r/min。转筒的浸没角度为90o。实验测得滤饼与滤液体积之比为0.08m3/m

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