化工原理第三章.2

3.3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习题课幻灯片2目录第三章非均相物系的分离第三章

机械分离与固体流态化

3.2滤饼过滤一、概述（一）、过滤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

第三章

机械分离与固体流态化（一）、过滤

3.2滤饼过滤滤浆滤饼过滤介质滤液滤饼过滤过滤介质：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。第三章

机械分离与固体流态化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。

（一）、过滤第三章

机械分离与固体流态化爬流：来流速度很小，流动很缓慢，颗粒迎流面与背流面的流线对称。（二）流体通过颗粒层的流动概述

过滤滤饼层固液分离吸附分子筛吸附某种气体离子交换离子柱反应器

催化剂颗粒层等概念固定床：众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒层以上化工操作中均为流体通过颗粒层的流动，与流体在管道中的流动相比较：阻力增大，速度分布均一，流动特点：层流，绕流（因速度慢也称爬流）。流体通过固定床的流动第三章

机械分离与固体流态化工程上感兴趣的是阻力增大问题（压降问题），因而本章主要讨论流体通过颗粒层的压降。由于固定床内大量细小而密集的固体颗粒对流体形成很大的阻力，这种阻力一方面是流体沿床层截面的速度分布变得相当均匀，另一方面在床层两端造成很大压降。为什么流体通过颗粒层的流动比一般管道流体流动的速度分布均一、阻力增大？思考：压降与压强差有何不同？第三章

机械分离与固体流态化1、颗粒床层的特性

（1）、单颗粒特性

A、球形颗粒

比表面积与颗粒的大小（体积V）、形状（取向）、表面积（S）、比表面积a（即S/V）等因素有关。或体积表面积可用单一参数—

直径dP表示第三章

机械分离与固体流态化B、非球形颗粒

形状千变万化，不可能用单一参数全面表示颗粒的V、S、a

一般以某种当量的球形颗粒代表形状系数一般定义dev作为当量直径，简写为de

dev球形颗粒V、S和a均可以颗粒直径dP

确定，非球形颗粒必须定义两个参数第三章

机械分离与固体流态化C、的物理意义称为形状系数体积相等时，球形颗粒的表面积最小第三章

机械分离与固体流态化A、床层的空隙率

(2)、床层特性及基本概念

均匀球形颗粒按最松排列时空隙率0.48，最紧密排列空隙率0.26球形颗粒床层的小于乱堆的非球形颗粒床层非均匀（大小不等）颗粒的床层小于均匀颗粒的第三章

机械分离与固体流态化B、床层的中的速度表观流速（空床流速）u与实际流速u1

的关系：第三章

机械分离与固体流态化C、床层的比表面床层比表面积推导过程：指单位体积床层具有的颗粒表面积，用表示思考：和的区别第三章

机械分离与固体流态化二、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均匀产生压降的主要原因：第三章

机械分离与固体流态化1、过滤基本方程的推导简化模型：二、过滤基本方程滤饼内，雷诺数很小，属层流流动，于是：------哈根-泊谡叶方程流体通过固定床的压降等同于流体通过一组当量直径为de、长度为Le的毛细管束的压降第三章

机械分离与固体流态化由质量守恒得：固体颗粒床层体积床层截面积二、过滤基本方程将le、de、u

表达式代入得：第三章

机械分离与固体流态化---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表观速度第三章

机械分离与固体流态化

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、过滤基本方程第三章

机械分离与固体流态化-----过滤基本方程过滤常数二、过滤基本方程△pu表观速度第三章

机械分离与固体流态化影响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表观速度第三章

机械分离与固体流态化2、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

或第三章

机械分离与固体流态化三、过滤常数的测定恒压时：求出压缩指数s

第三章

机械分离与固体流态化四、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：第三章

机械分离与固体流态化四、滤饼洗涤2、洗涤时间

w

第三章

机械分离与固体流态化五、过滤设备及过滤计算过滤设备

第三章

机械分离与固体流态化1、板框过滤机五、过滤设备及过滤计算滤框、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10

60块不等，过滤面积约为2

80m2

洗涤液流出洗涤液入口属间歇式特点：横穿洗涤：Lw=2L第三章

机械分离与固体流态化1、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：思考：

V、Ve、A的含义是什么？

第三章

机械分离与固体流态化1、板框过滤机五、过滤设备及过滤计算最佳操作周期：

生产能力最大时的操作周期其中：第三章

机械分离与固体流态化例1

某板框过滤机有5个滤框，框的尺寸为635

635

25mm。过滤操作在20℃、恒定压差下进行，过滤常数K=4.24

10-5m2/s，qe=0.0201m3/m2，滤饼体积与滤液体积之比c=0.08m3/m3，滤饼不洗涤，卸渣、重整等辅助时间为10分钟。试求框全充满所需时间和生产能力。

假设滤饼不可压缩。习题课第三章

机械分离与固体