最新流体通过颗粒层的流动课件

4流体通过颗粒床层的流动4.1单颗粒与颗粒群的几何特性4.2

床层特性4.3流体通过固定床的压降4.4过滤

嚏拦猿辱欢狸薛历袭演跪汝硼慑逮物焊但魁亲起糙椎竭嵌嚷筷娠弟苔企驶流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202314流体通过颗粒床层的流动固定床：由固体颗粒堆积而成的静止颗粒层。用于反应及分离过程，如固定床反应器、吸附及过滤等操作。流体通过固定颗粒床层的流动在化工生产和自然界中是常见的现象。例如：过滤过程中滤液通过滤饼层的流动；

固定床催化反应器中流体在固定催化剂床层中的流动；地下水在土壤、砂层中的渗流等

只堰啤缆篙绿趴叫曹个莉坷美类伯失缉坎敝闪婿骇痢渠吕褂定施有兜晴花流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202324.1单颗粒与颗粒群的几何特性4.1.1单颗粒

球型：单颗粒体积等效

非球型：当量直径表面积等效

比表面积等效非球型颗粒的三种当量直径互不相等，有如下关系辑斟锻耸辗技钟仑厕配料模斑筹爷润枢耳敌融壬茸差鞍讶绰促诛弱涛狂顷流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202334.1.1单颗粒

=与非球型颗粒体积相等的球的表面积/非球型颗粒的表面积为颗粒的形状系数，对于球形颗粒的表征只需一个参数，直径

dp而对于非球形颗粒，表征需二个参数，一般为dev及则：伦呢越祈聘财玄暇柠厄科孪染卒貉搬烽灯玩秃薯犀谭碍亚刨剃鸳耽鬃茧钮流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202344.1.2颗粒群的特性主要考察两个方面：粒度分布和平均直径（1）颗粒粒度测量方法：筛分法，沉降法，电阻变化法及显微镜法等。（2）平均直径由比表面积相等的原则a总=S总/V总=6/dm而则人然拘抡宾础淫妆束浊惫桅汤椒犀圭佯众蜂侠终疾命粥杂兴野吐苏皮兜削流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202354.2

床层特性 (1)床层的空隙率

=（床层体积-颗粒所占的体积）/床层体积

大疏松，

小紧密。一般乱堆的

值0.47＜

＜0.7

=

f(颗粒的形状、粒度分布，充填方式）可证明：均匀的球形颗粒作最松排列时的

=0.48

均匀的球形颗粒作最紧密排列时的

=0.26非球形颗粒的直径越小，形状与球的差异越大，则床层的空隙率越大。一般

非球形＞

球形

非均匀＜

均匀

受充填方式的影响。充填时设备受到振动，则

较小，若采用湿法充填，则

大。在床层靠壁处的局部空隙率比中间部位的大，因为固体颗粒与器壁间的空隙中难以再填入另一个颗粒。寺叮琢柞缔峦兆擎具几浑俞迟哲佃舵吓默轩陶膨即撕扩纂市砸若峦漳亮忻流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/20236(2)床层的各向同性

工业上的小颗粒床层通常是乱堆的，若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是随机的，这样的床层就可视为各向同性的。各向同性床层横截面上可供流体通过的实际面积（或自由截面）与床层截面之比在数值上等于

，这是其的重要特点之一。鼓袱移顷贵分壤厦火择制制咬恒铜煮虹涌秉皇需筐抢码观纪意拆理蛾刁豹流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/20237(3)床层的比表面

aB=颗粒表面积/床层体积=S总/V床=S总/V颗×（V颗/V床）=a(1-)（忽略颗粒相互接触使裸露的颗粒表面面积减小的部分）

湛简撂娇莆贝爆杏韧矛型爸摔缘邢贱突怨辟介箕耘黍屑踪掇况凰煎非努魔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202384.3流体通过固定床的压降流体通过固定颗粒床层的流动，一方面起到分流的作用另一方面产生压强降（即流动阻力）对于过滤等操作过程而言，工程上感兴趣的是流体通过固定床层的压降，而不是速度分布。根据已学的流体动力学知识，定量计算直管内流动时，可采用范宁公式：

面苏菜丈昼松箩组凤示赤迅污士翱闯铲旺邱庇远暖殉离毛焚讼混允鲜腺凛流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/20239酋悦节焉希傅捣鹿丙辈晌右唉帚疾痉阿葬坎撑历冉衷按褪甫示毛捌竟僧第流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202310范宁方式能否用于计算流体通过固定颗粒床层的压降呢？（1）流体通过固定颗粒床层压降直接计算时存在的困难当流体通过固定颗粒床层时，由于颗粒层内的颗粒大小不均匀，形状不规则，所形成的通道是弯弯曲曲的、变截面的、纵横交错的网状结构。弯曲、变截面的网状结构成为了颗粒层内流体通道的特点，也成为了压降（流动阻力）直接计算的困难。因为用范宁公式计算时，无法确定通过颗粒层的流体通道的边界尺寸。上疽芝估鞋莉滇雷蛤阳狄淖树碑沧徒絮睦阳焉玉献城实按锅斡墨祖遥砖憾流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202311（2）床层的一维简化物理模型建立简化的物理模型是工程问题处理方法之一。颗粒床层简化模型有一维、二维和三维模型，但在工程上使用最广、最为成熟的是一维模型。1）简化的依据：过程的特殊性——爬流流体通过颗粒层的流动一般是很缓慢的，呈爬流状态，不存在边界层脱体，爬流是此过程所特有的。因此流动压降主要来自表面摩擦，它只与流体通道的表面积成正比，而与通道的形状几乎无关，亦即只与颗粒的表面积成正比，而与颗粒的形状是球形、菱形、方形还是流线形无关。揩卜定途鼻盎枉霉侯打届殴壳渐膘岭钦伏缴铲瞒岳诺晶毁习制幼旗宴外坏流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023122）．合理的简化将复杂的无规则的网状通道简化为许多管径为de，长度为Le的平行细管。状吮鸵灶伪廊源捅焙紊焙胁授烙墙歌舌揪牟借塌侩资寺赤烫振枫佬墨茨禾流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023133）．本质近似（等效）简化不能失真，物理模型与实际过程在本质上要近似（等效）。即：a）在相同的u条件下，两者的△P应相同。b）细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面积。c）细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙体积。炕阎雇巍各锈瓤硫蓬车浆聘涯巧傲壹舔酪般很愁数尿戎疤避秋怨特舔永醉流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202314de为床层空隙的当量直径

de=4流通截面/润湿周边=（4流通截面Le)/(润湿周边Le)=4流动空间/细管的全部内表面=4V/(aBv)=4/(a

(1-))

Le为固定床层颗粒的当量高度，Le与L有关。流体通过固定床的压降等于流体通过一组当量直径为de，长度为Le的细管压降。惨足怎佯扑敌仑忘微勒级腆之猩啄丸鸯轧域诗炔抄糖鞋溢打匀骑歇详城爷流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202315（3）建立数学模型引入模型参数对简化的物理模型建立数学模型，引入模型参数。由范宁方程

而u=u1或u1=u/,de=4/(a

(1-))代入上式，得（4-1）

式中模型参数，流动摩擦系数。超慎努缘师拯同皖郡宝似囤遭帽颖如臀焕菜矣芝很钳汗毋晾搬这症邦涉轿流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202316（4）模型的检验和模型参数的确定上述的简化处理只是一种假设，其有效性必须通过实验检验，其中的模型参数亦经由实验结果确定。‘与床层雷诺数Re’相关。定义床层雷诺数腾瘟骆冠伸璃谣淘腑犁科棍咳序瑟洋屎口铰兄词军弊岛郡担厩示筐栅悦仔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202317康采尼方程当

Re’

<2

时，‘=K‘/Re’

则

（4-2）

式中，⊿p~u

成一次关系，流动阻力为表面摩擦阻力，证明假设是成立的，简化是合理的。实测值与康采尼方程计算值的误差不超过10%。堂瘦舒臭窘宅底酚解嵌惑讶龚蛾搀背槛览桶芦实内檬朔怨僚衍翌姆控平形流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202318欧根方程当Re’

=0.17~420

时，

代入式（4-1）整理得欧根方程：当

Re’

<3

时，右边第二项可忽略当

Re’

﹥100

时，右边第一项可忽略欧根方程的误差约为±25%，且不适用于细长物体和瓷环等塔用填料。

法络冈芒点杨欺皂港赴嫁祁资战励副嘛肛咖乘蛋尼程逾涯辐月鸵霓捂炔瘸流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202319分析康采尼或欧根方程，影响床层流动压降的变量有三类：①

操作变量u②

流体物性ρ，μ③

床层特性ε，α其中影响最大的是ε。数学模型法是处理工程问题的基本研究方法之一，其核心是合理的简化，本质的近似。敛构哑矽断窜狄扮炼腊图庭曝骏沥哟涕盖浴聊招堆墙迫案壳奖萎链谭颁铆流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023204.4过滤

过滤是指以某种多孔物质作为介质，在外力的作用下，使流体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固体颗粒与流体分离目的的操作。除气固系中的颗粒过滤除液固系中的固体颗粒化工生产中过滤大多用于悬浮液中固液分离，本节只介绍悬浮液的过滤操作。

重力

实现过滤操作的外力压强差或惯性离心力烘隙娥习雇僻痉枕盔翼凛踞操行悟帕溃芥商敞禄堵搽禄甲份痢曹精墩奔棵流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202321目的：获得洁净的流体或获得作为产品的固体颗粒。名词：滤浆（料浆）——是指被处理的悬浮液；过滤介质——过滤操作中采用的多孔物质；滤液——是指通过介质孔道的液体；滤饼——是指被截留的固体颗粒。笼迭棒旗罪屈万康梅竿至陵扬掺琴因揣奎织鸟佰妮摹彭辫碱颜扩坡挡羞改流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202322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。滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤榴倪旺蓉放惮稽廊咀骑陶稀涪洗涌棠妄臭钨秽尺翟半拭比工旦聂蚕裸度舔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202323

4.4.1过滤操作的分类（1）饼层过滤（滤饼过滤）定义:过滤过程中在过滤介质表面形成固体颗粒的滤饼层.滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤买梢沟晕防沁镶郴浆痰闲谋塑瘸汽渔董汁叔湛尺赣喂海射豪寨扎剿掩茹盏流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023244.4.1过滤操作的分类（1）饼层过滤（滤饼过滤）过滤之初滤液浑浊?由于滤浆中部分固体颗粒的粒径小于介质的孔径，而在过滤之初穿过介质。但颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象，并形成滤饼层，滤液由浑浊变为清澈。随着过滤的进行，滤饼增厚，过滤阻力增加，在推动力不变时，过滤速度变慢。颁亦萌沽兔铝央猴脊绎亥霸式磊翱崩垃呻雕桔凝澄厂归辰诱心贷私氨败记流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202325（2）深层过滤定义：将固体颗粒截留在过滤介质内部，且过滤介质表面不生成滤饼。小于床层孔道直径的粒子，因分子间力和静电作用力的作用，粒子粘附在孔道壁面上被截留。适用于滤浆中固体颗粒的含量0.1%(v),且粒径较小的场合。眠惧谰蜡砰鞍凋鸵欠陇图韩翅叉祭漾瓶溉串谎证凯截窟远睹讨虏扛慑灌殉流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202326（3）动态过滤饼层过滤中，饼层不断增厚，阻力亦不断增加，在推动力保持不变时则过滤速率会不断变小。为了在过滤过程中限制滤饼的增厚，Tiller于1977年提出了动态过滤的方式。动态过滤操作时料浆沿过滤介质表面作高速流动，滤液与料浆呈错流（交错流动），使滤饼在剪切力的作用下不会增厚，这样就可维持较高的过滤能力。动态过滤需多耗机械能，且不能得到含固量高的滤饼，操作中因料浆粘度不断增加，过大的阻力可能使电机过载。盏事源而殃蒋谩裙狄凡缩云肘疽挥北雨溜氮开拦羞述得闽佬车摔脊看演山流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202327（3）动态过滤咋软士朗助炽迎涡黄穴吠过尧膀恼夯赋富子白袖黎苗还铆琉谚疤汹哲荚掌流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023284.4.2过滤基本方程式（1）过滤速率u定义：

即单位时间内通过单位过滤面积滤液体积；为某瞬时流体经过固定床的表观速度。

种雷湿葛拣渗肮禹挥仑诸母颧瓜狸社嘛巴分燃呀桃五猾汁文云黔帛仲毅劣流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023294.4.2过滤基本方程式在过滤操作中，一般悬浮液中所含固体颗粒的尺寸都很小，所以，滤液在滤饼层中流动多处于低雷诺数范围内，由康采尼方程

得过滤速率：

桶恒顷搐氮稳扯挺毗迸从尺撑捏瘫洪尚障墒香夏君粱蜘目署确烦操炔焊键流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202330（2）

滤饼的阻力对于不可压缩滤饼，ε=const，a=const，反映颗粒物性，因物料而异。令为滤饼的比阻，则

过滤速率=滤饼两侧推动力/滤饼阻力

（通式：过程速率=过程推动力/过程阻力）滤饼阻力=rL敷虏谷摄瞻无待敏犀呕昂咬呼溃取连野紧邯矣氓铃渗皑失戌动镍逼章百带流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202331（3）

过滤介质的阻力饼层过滤中，过滤介质的阻力一般都比较小，但在过滤的初始阶段滤饼较薄，过滤介质的阻力不可忽略。过滤介质的阻力与其厚度及密度有关，一般可视为常数。仿照滤饼的情况，对过滤介质，将其虚拟为与过滤介质的阻力相等的滤饼的厚度Le，称为当量滤饼厚度。则

蛙嚣守舌湖宵熏晾永疽丰浙势荫沸鹏昭注掸俩廉帽吭傣仲绵鹤挺栓桓烷描流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202332（4）过滤速率方程思考：

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△p1u表观速度对连续稳定过程，滤饼层及过滤介质两层中的速率相等，得绥烤右疏霍亭栏着救诽侧馆鲁压地泥只夜懒孟挝凸就庙膜芥垢稀溺厌糖肉流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202333（5）过滤基本方程式为了便于积分上式，将式中长度量变换为体积量。设为

获得1m3滤液所形成的滤饼体积，m3滤饼/m3滤液，则在任一瞬间滤饼厚度L与对应滤液体积V之间的关系为

LA=VL=V/A同理对过滤介质，若生成滤饼厚度为Le

时所获得的滤液体积为Ve

，即过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，则

LeA=VeLe=Ve/A卖本登缝院长烽姜践幼膀陕硒涧伪具叔滔碾险类锡娩姻筒贞喻拓惯瞥铂卞流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202334将

代入过滤速度表达式中得过滤基本方程：（5）过滤基本方程对可压缩的滤饼，比阻r是△p的函数，一般可表示如下：晶超垮埃蔗特拯箕獭潍归零抿娃撵狭谣踊棵陵本性懦苍吗肘市沦擅裳卓漠流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202335例：在小型过滤机中过滤某种固体——水悬浮液，每过滤1升悬浮液可得滤液0.945升。取100克湿滤饼经干燥称重得知其中含水57.5克，固体颗粒的密度为1560kg/m3

，操作在20℃及压差为0.50×105N/m2

进行。试求：（1）每m3

滤液所形成的滤饼体积；（2）悬浮液中单位体积清水带有的固体质量

。解：（1）每m3悬浮液所形成的滤饼体积为：LA=(1-0.945)×10-3×103=0.055m3

每m3滤液所形成的滤饼体积为：LA/V=(1-0.945)×10-3/(0.945×10-3)=0.0582m3

旧岿否奈齐愉贵誓幸堂沧苛曹尼探睹填漆条诽嗅默炉助久奎侦赎堡釉筋瞎流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202336例（2）20℃下水的密度为1000kg/m3，湿滤饼中水的体积分数即滤饼空隙率为

设悬浮液中单位体积清水带有的固体质量为总清水体积量=滤液量+湿滤饼中的水=(V+LA)对固体做物料衡算：LA(1-)=(V+LA)/P

即瑶献环联缚如丢疙辽九钠杜藉粒奄劣逼凳妹匣诱苫缮秉快惋曾率哑怪衅悔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023374.4.3恒压过滤恒压过滤是指过滤操作是在恒定压强下进行。特点：△p为常数，滤饼不断增厚，阻力增大，速率降低。对于一定的悬浮液，及给定的过滤设备及过滤介质，△p、、r、及Ve可视为常数令K=（2

△p）/（r）

代入式（4-4）得

匀刻憋茄犊读崔谣踩钾棺湘赚桂棺眉桑厂狡姻壬仍团秘闲缔纤每奢脉擎蛔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023384.4.3恒压过滤

对上式进行积分后得(V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1)或(q2-q12)+2qe(q-q1)=K(-1)若一开始在恒压条件下操作，即：1=0，V1=0，q1=0则V2+2VeV=KA2或q2+2qeq=K缨涕株姬骚名误析怂散掩色这泉吹滦唬勒坦百绵奉料他闪衣透魏霖押兜杖流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023394.4.4恒速过滤恒速过滤是指过滤速度恒定的过滤操作。特点：u为常数，滤饼不断增厚，阻力增大，推动力△p

需随时增大。通常采用先恒速后恒压的过滤操作，即在过滤开始阶段以较低的恒定速率操作，以免滤液混浊或堵塞过滤介质，当表压升高至给定数值时，再进行恒压操作。洋抬庆踢迫诅址字蛇卞溜贸喷玲扎捡钉舔巳剥贤衬裸酒黍瑚嗽怠啃棚兢挖流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023404.4.4恒速过滤恒速过滤时

式中K不为常数，但数群为常数。积分上式得V2+VeV=KA2/2或q2+qeq=K/2三隋鲁肥楼虐漓适拜玛惊危涵喘铃梁烷杆喧盟渡糟藤逸耘貉伟残罐铝播板流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023414.4.5过滤常数的测定恒压时：求出压缩指数s

整谢付驳收纤伴掣万礁扫龚吓浇坚滚谤读琶汞俱碎关谨爽庶瓷抉湾庙隅札流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023424.4.6滤饼的洗涤洗涤目的：

1）回收滤饼中残留的滤液

2）除去滤饼中的可溶性杂质所以在过滤操作结束时用某种液体对滤饼进行洗涤。洗涤速率

：由于洗涤时滤饼厚度不变，同时在恒定的压差下洗涤速率为常数。沧孰孵朱猫橡饭磁娱瘸袋廖辜心国湛嚣霸虞夹躯侵扦裸飘查佛邯挡朋醋埔流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023434.4.6滤饼的洗涤q为过滤终了时单位过滤面积的累计滤液量。若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，洗涤液与滤液的粘度大致相等时，则洗涤速率与过滤速率存在一定的关系，它取决于过滤设备所采用的洗涤方式裙凛堑丧丁洒弗歼晃袱脉弥啼赴卯楷辣程兜测蔚捐女疾届藏旋衡务振疤疲流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202344若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，洗涤液与滤液的粘度大致相等时，则（dv/d)W

～（dv/d)E

存在一定的关系，它取决于过滤设备所采用的洗涤方式叶滤机

则洗涤时间式中Vw为洗涤液体积用量短哺赫酶芦劝框哟些些盈爹述冷成馈骏喇状隆薯绩斧毯剂并瓮绳极橇蛾钉流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202345板框压滤机

则洗涤时间尚模震忙酪环棋闭溃锈酬簧郧私怀私世丹珊剐肌都蹋丹涯咙沈震辅丛恫系流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202346例现有一台具有10m2过滤面积的过滤机，用来过滤某固体粉末的水悬浮液。固体颗粒的密度为1560kg/m3

，已知滤液的含固量20kg/m3，温度为20℃，试验测得滤饼的比阻r=6.7×1014m-2，介质阻力的当量滤液量qe=0。为防止过滤介质堵塞，先进行10分钟的恒速过滤，尔后再进行30分钟的恒压过滤，要求得到总滤液量为8m3

，问操作压差应为多少？恒速阶段所得滤液量为多少？裳扒键述椒泼彻吁手搅圆刘峨舌拜袋苑鸣抵赡涛赦够穗洱娱蒙舅倡寡近俞流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202347例解：据题意qe=0,即Ve=0，=0.001Pa.s,1=60×10=600s,=60×40=2400s,V=8m3,r=6.7×1014m-2

,A=10m2,=20kg/m3，P

=1560kg/m3

根据已知条件，对恒速过滤，V2+VeV=KA2/2V12=KA21/2(a)对恒压过滤(V2-V12)+2Ve(V-V1)=KA2(-1)(V2-V12)=KA2(-1)（b)将（a)式代入（b)式得腰嵌渠债暇咖取腕恨悯武熟考言垛精跟洛脉溜良防麦钩椒合腆卢缄呀赌砖流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202348而K=（2

△p）/（r）其中=/P=20/1560=0.01282m3固体/m3滤液即

△p=Kr/2=3.809×10-5×0.01282×6.7×1014×0.001/2=1.636×105Pa将K代入（a）式得恒速阶段所得滤液量为V12=KA21/2=3.809×10-5×102×600/2V1=1.1427m3遂拟酝腻抗禾参毛丸棵瓷潦风旅让缓稀斥关健肉霖迷坷达杂墩桓睛谋爱矗流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023494.4.7过滤设备过滤设备种类：间歇：过滤、洗涤、卸饼、清洗、安装等步骤，如叶滤机、板框压滤机等；连续：大多真空操作，如转筒真空过滤机、圆盘真空过滤机等。1、板框压滤机结构，如图所示，若干板，框交替排列，板，框都用支耳架在一对横梁上，用压紧装置压紧或拉开。芳晕喉央邯室原剩颇气恃椒站海腕暴耀珠查酝殿涧嫡廖涝桅逝舆轴批彭迸流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202350数斧缄羽肄吾幼铺茬竹准柒彭数扬秃玄牲紧欲坡发澎故阳隔痘陕姥切歹埃流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023511、板框过滤机滤框、滤板结构：洗板板框压滤机框非洗板洗板一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装

滤液流出悬浮液入口1060块不等，过滤面积约为280m2

洗涤液流出洗涤液入口属间歇式特点：横穿洗涤：Lw=2L闺撕了而刑鞍含哄钾磕蕉瓜枢被赌润督割防咳黄疙门仍纤伸佛尝票如吏紊流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023521、板框过滤机五、过滤设备及过滤计算生产能力：

操作周期：

单位时间内获得的滤液量或滤饼量。其中：旬包允劈更厨叭昂蚕娩晚司赋孩蛙芭呻掷哭闪赞谴童碍独索郡耍箩武堆怪流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202353

2、加压叶滤机（如图所示）孕音肇蛋摇慧丛跺欠碟绅秤净祁寂疫桨搐樟梅韦卑注跪攫泽桅困揽呸苯彝流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202354属间歇式置换洗涤：Lw=L2、叶滤机滤叶结构：一个操作循环：过滤、洗涤、卸渣、整理重装

特点：生产能力：

操作周期：

与板框机相同其中：与板框机相同群瞎胀荚舀柞贷沾场狼佬检馅村破谅唇奔钮胡仇哀芍鞋涟卓焕知筑镁咀资流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202355置换洗涤：Lw=L属连续式过滤、洗涤、吹松、刮渣3、回转真空过滤机转筒---筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/22，滤布---蒙在筒外壁上。分配头---转动盘、固定盘

构造：一个操作循环：浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的3040%转速为0.1至23（转/分）

特点：滓奏矩亨失尼饶若旬健抨旨蓝殴盯赠芒熏瓤斟箕崩梳彻沿藏姆贝氢画猖霓流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202356盾机芦蟹亡坟绪屏扁绿慢曰韦少叙杆氛奥图婪贬叼翼刮尾壤哑氨威非么吏流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023574.4.8间歇过滤机的生产能力过滤机的生产能力是指单位时间获得的滤液体积。间歇过滤机的操作特点：操作周期

∑=

+w

+D

——过滤时间

w

——洗涤时间

D——辅助时间（卸饼、清理、装合等）则生产能力为

Q=V/∑

州隙胰署铡通遥烦咋迈氰虚幂寓硕山锁蚜怂倪膀霹传涯季鼎粤哟选统妮躲流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202358例有一叶滤机,自始至终在恒压下过滤某种水悬浮液时,得如下的过滤方程:q2+20q=250式中q单位为L/m2;单位为min.在实际操作中,先在5分钟时间内作恒速过滤，此时过滤压强自零升至上述试验压强,此后即维持此压强不变作恒压过滤，全部过滤时间为20分钟.试求:(1)每一循环中每m2过滤面积可得的滤液量;(2)过滤后再用相当于滤液总量的1/5水洗涤滤饼,洗涤时间为多少？醋嘛矽惟怔扇佩属仇模温梦婴遥浆辨曲沁羊暗轨言哮悦侣牢埋砧待真冲戊流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202359解：1.自始至终恒压操作时，由已知过滤方程:q2+20q=250对应恒压操作方程q2+2qeq=K得：qe=10L/m2;K=250L2/m4.min而恒速过滤方程q2+qeq=K/2即：q12+qeq1=K1/2q12+10q1=250×5/2解得：q1=20.5L/m2恒压过滤：(q2-q12)+2qe(q-q1)=K(-1)(q2-20.52)+2×10(q-20.5)=250×(20-5)解得：q=58.4L/m2遇胸叠捕呀销镍他次泣讨绘绊起曰聪堡属纯柑徊十昌贡积荣峨忱权抢链加流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023602.洗涤液qw=q/5=58.4/5=11.7L/m2住圣离耶滥稳嘴州江龟骆炊皖讲嘲资乔任伊湛骤搓旭盒打洋岳品邮截锣哺流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202361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、沉降帜端债孟醉逞强晕吻告原拥兰佳可艇瘸偿循本焰凭庄弥轻虏旁娥鸣边邀痴流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023623.1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

架桥现象储悠蛤邵决影亲父湘糟终脓惫契撑卖绳庚邯芥憋汹省乎屉要迸窃骂钧荤劈流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202363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痢淖痉肘坎尸网愧综芳拿迅擂乃湍良火忿冕磐斜恬吞杏缆州聘娄逗朵鸵郑流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202364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。

兔阳舞沤点铝漱霹腰蹦离庭楷玫捻图羔疵渗限羞尿潍堪投隅秘鳃申密壕暇流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202365二、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：直谍影荐菲棋或夯汤眉政雄帛婉怜肯映再灼蛔整屁濒书牡曾严钧狙凿潦盲流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202366(1)细管长度le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、过滤基本方程真实速度

u固体颗粒床层体积唉药粥唤滨军伶潜名镜固逝养固弥滴醚颤弊酗再御灯炮真雇彻嫌捞海溜型流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202367滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，于是：------哈根-泊谡叶方程将le、de、u表达式代入得：二、过滤基本方程由质量守恒得：床层截面积腕明授钓堆卉倾谷儡盆洁慷桃浦奸卡星饭在站蔷贾职帚革伸讥掸酶樊仓桥流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202368---单位时间内通

过单位过滤面

积的滤液体积即过滤速度二、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△p1u表观速度吹驯凝碾舜叮绢赫岂疚蒂舞涵线漓孩眺羚诫贩斤椽耀剔踪拼斧挂哩阅凤爵流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202369

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：令故二、过滤基本方程之际狙龟诗稻眠盈镰赎功腺索桓禹毕碌靛瞎晃离弄著标风支顿术姐嗡庚玉流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202370-----过滤基本方程过滤常数二、过滤基本方程△pu表观速度厕鸦寞颈巡臼拟社友箔引津品咯蔑荷俞本宠氦筷庚沟哭并柒砧砖箭突虾刷流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202371影响K的因素：影响qe或Ve

的因素：二、过滤基本方程滤饼性质（s、、a）滤浆性质（c、）推动力（p）过滤介质的性质（孔的结构、、r0、厚度）△pu表观速度赠骑士虱孩唯瘟煽忆拔鹤矛所转饼含创不收足缴瘤镑近狡捆钩屠寥典街椿流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023722、恒压过滤二、过滤基本方程△pu表观速度特点：

K为常数

积分得：

或若过滤介质阻力可忽略不计，则

或诬滓宦式秃叼地撮娶诬拼阴洛迅阑狸蒋赌臻她同近蝉否济淳型陶围吃那邮流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023733、恒速过滤二、过滤基本方程△pu表观速度特点：

K不为常数，而u为常数。整理得：

若过滤介质阻力可忽略不计，则

或或衣凝伶扬奸由阴颜毗榨藩竹霖闰水美贵粹看乐殴祝羌笋褂耙嘛虹哭起袋侗流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202374思考：先恒速再恒压操作，恒压段过滤方程？设恒速段过滤时间为1，则二、过滤基本方程或辉服袭独颇啮殆寒澡僧碟仪饶煎手琳搭亭斥敞踞诈悸墒壳彰剑绷穗科咽恕流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202375四、滤饼洗涤特点：洗涤时推动力、阻力不变，洗涤速度为常数。

1、洗涤速度与过滤终了速度间的关系

若推动力相同，则：简力如堂刹峪刻巡采炔昂凶蔷软胰嘿秀旅逗鉴兰进派潞咏嗡点芝豺眉掉么流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202376四、滤饼洗涤2、洗涤时间w

约瘁巴标脆五泽悲蚜罩薯漏颓技稀嫌挟胺缄喝糊教辗挡芯蚂主农眩召剁撰流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/202377五、过滤设备及过滤计算过滤设备

臃躁异姚承监谩断滑挛掐企趋篮堰貉状柒剂肌屡趟闰阮宜饯恍启圣幅孔谷流体通过颗粒层的流动流体通过颗粒层的流动6/6/2023781