化工原理第三章 机械分离与固体流态化

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2、电子课件3.1过滤????3.1.1概述3.1.2过滤基本方程3.1.3过滤常数的测定3.1.4滤饼洗涤3.1.5过滤设备及过滤计算前页后页返回主题西安交?滤饼过滤其基本原理是在外力（重力、压力、离心力）作用下，使悬浮液中的液体通过多孔性介质，而大固体颗粒被截留，从而使液、固两相得以分离，如图化3-1所示。工原滤浆理滤饼电过滤介质子滤液课(a)滤饼过滤(b)架桥现象件图3-1过滤操作示意图3.1.1概述图3-2滤饼过滤前页后页返回主题西安交大化工原理电子课件3.1.1概述1．过滤介质．过滤过程所用的多孔性介质称为过滤介质，过滤介质应具有下

3、列特性：多孔性、孔径大小适宜、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）。固体颗粒被过滤介质截留后，逐渐累积成饼（称为滤饼），如前图3-2所示。前页后页返回主题西安交大化工原理电子课件3.1.1概述2．过滤推动力．在过滤过程中，滤液通过过滤介质和滤饼层流动时需克服流动阻力，因此，过滤过程必须施加外力。外力可以是重力、压力差，也可以是离心力，其中以压力差和离心力为推动力的过滤过程在工业生产中应用较为广泛。前页后页返回主题西安交

4、大化工原理电子课件3.1.1概述3．滤饼的压缩性和助滤剂．（1）压缩性若形成的滤饼刚性不足，则其内部空隙结构将随着滤饼的增厚或压差的增大而变形，空隙率减小，称这种滤饼为可压缩滤饼，反之，若滤饼内部空隙结构不变形，则称为不可压缩滤饼。返回主题前页后页西安交大化工原理电子课件3.1.1概述3．滤饼的压缩性和助滤剂．（2）助滤剂若滤浆中所含固体颗粒很小，或者所形成的滤饼孔道很小，又若滤饼可压缩，随着过滤进行，滤饼受压变形，都使过滤阻力很大而导致过滤困难。可采用助滤剂以改善滤饼的结构，增强其刚性。助滤剂通常是一些不可压缩的粉状或纤维状固体，能形成

5、结构疏松的固体层。常用的助滤剂有：硅藻土、纤维粉末、活性炭、石棉等。前页后页返回主题西安交大化工原理电子课件3.1.2过滤基本方程Lu1uule图3-3流体在滤饼中流动的简化模型将孔道视为长度均为le的一组平行细管，流体在细管中的平均流速u1，同时考虑到滤饼较薄，广义压力降可近似用压力降代替，则：u1=p12de32μle前页式中u1?流体的真实流速，m/s；?p1?通过滤饼的压力降，N/m2；（3－1）μ?滤液的粘度，N?s/m2；de?滤饼层孔道的当量直径，m；le?孔道的平均长度，m。后页返回主题西安交?在单位时间内通过单位过滤面积

6、的滤液量为瞬大时过滤速度u：dVdq化u==Adτdτ工式中q?单位过滤面积所得的滤液量，q=V/A，m3/m2；原A?过滤面积，m2。V——滤液量理令ε表示滤饼层空隙率（ε=空隙体积/滤饼层体积），则：电udVu1==子εεAdτ课取le=CL，式3-1中的de采用水力当量直径，则：件4×流通截面积4×细管的流动空间d==e3.1.2过滤基本方程润湿周边长细管的全部内表面积前页后页返回主题西安交大化工原理电子课件3.1.2过滤基本方程令颗粒比表面积a=颗粒表面积/颗粒体积，则：de=4ε[a(1?ε)]将上述几式式代入式3-1，整理得：

7、p1dVε3=Adτ2Ca2(1?ε)2μL（3－2）r=r0?psr称为滤饼的比阻，与滤饼的结构有关。可压缩滤饼的s大约为0.2～0.8。不可压缩滤饼s=0。于是式3-2可写成：?p1过滤推动力dV（3－3）==Adτr=2Ca2(1?ε)ε32μrL过滤阻力式中?p1为过滤推动力，μrL可视为滤饼阻力。前页后页返回主题西安交?将介质阻力折合成厚度为L的滤饼阻力，式3-3成为：e大dV?p（3－4）=Adτμr(L+Le)化L=cV/A滤饼层厚度L为工2?p2?p1?s（3－4a）=原Le=cVe/AK=令μrcμr0c理dVKA2代入

8、（3-4)中得（3－5）=电dτ2(V+Ve)子dqK课=或(q+qe)式中qe=Ve/Adτ2件——过滤基本方程前页后页3.1.2过滤基本方程返回主题西安交大化工原理电子课件3.1.2过滤基