非均相物系的分离3分离设备及复.ppt
第4章 非均相物系的分离,过滤设备及总结,Keywords:Filter equipment,Plate and frame filter press，Leaf filter，Rotarydrum vacuum filter,过滤设备(Filter equipment),过滤设备:是指用来进行过滤的机械设备或者装置，过滤设备总体分为加压和真空两类，加压类常用的有压滤、压榨、动态过滤和旋转型等，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带式等。,主要内容,常用过滤设备 1.板框压滤机 2.叶滤机 3.转筒真空过滤机 4.离心过滤机过滤计算 1.周期过滤过程 2.连续过滤过程三.本节小结,一、常用过滤设备,常用工业过滤设备,间歇式,连续式,板框压滤机,叶滤机,转筒真空过滤机,转盘真空过滤机,1.板框压滤机,滤框、滤板,1060块不等，过滤面积约为280m2,非洗板,洗板,优点：结构简单，制造容易，设备紧凑，过滤面积大而占地小，操作压强高，滤饼含水少，对各种物料的适应能力强。缺点：间歇手工操作，劳动强度大，生产效率低。,悬浮液在指定压强下经滤浆通路由滤框角上的孔道并行进入各个滤框。滤液分别穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至滤液出口排出。颗粒被滤布截留而沉积在滤布上，待滤饼充满全框后，停止过滤。,先将洗涤板上的滤液出口关闭，洗涤水经洗水通路从洗涤板角上的孔道并行进入各个洗涤板的两侧。特点：洗涤水穿过的途径正好是过滤终了时滤液穿过途径的二倍。,板框压滤机操作一、装板：首先利用活塞推动压紧板进行压紧。二、过滤：开启进料泵进料，压滤机出液孔出液量逐渐减少时说明滤室内滤渣正在逐渐充满，当出液口不出液或只有很少量液体时，证明滤室内滤渣已完全充满形成滤饼。三、洗涤或风干：在压滤机滤饼充满后，关停进料泵和进料阀门。开起洗涤泵或空压机，对滤饼进行洗涤或风干。四、卸饼：松开活塞杆带动压紧板退回，卸下滤饼，同时清理粘在密封面处的滤渣，防止滤渣夹在密封面上影响密封性能，产生渗漏现象。至此一个操作周期完毕。,2、叶滤机,叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶由金属丝网制造，内部具有空间，外罩滤布。,特点：,优点：设备紧凑，密闭操作，劳动条件较好，每次循环滤布不用装卸，劳动力较省。,3、转筒真空过滤机,构造：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。,运行时，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：过滤、洗涤、吹松、刮渣在一个操作循环完成，属连续式操作机械，置换洗涤：Lw=L。,4.离心过滤机,三足式离心机,利用旋转使物料产生转动，借助离心力使液体和固体分离的过滤机械，间歇操作，劳动强度较大。,5.卧式刮刀离心过滤机,二、过滤计算,过滤速率方程,1.间歇过程,周期进行，每一周期包括：过滤、滤渣洗涤、辅助操作时间,Vh:生产能力，一周期中所得到的滤液量，m3/h,恒压过滤计算式,恒速过滤计算式,或,或,1）过滤时间,2)洗涤时间 W 的计算,对板框过滤机，一般采用横穿洗涤法，有：,F 可由速率方程求得。,因此，有：,当洗涤水的粘度、压差与滤液相差较大时，有：,3)最优操作周期,忽略介质阻力，有：,当：,于是有：,令：,解得：,由以上结论可以看出，当过滤与洗涤的总时间等于辅助时间时，压滤机的生产能力最大。,2.连续过滤（以转筒真空过滤机为例）,特点：过滤、洗涤、卸渣在转筒表面不同区段同时进行。,转筒过滤机转一周的累积滤液体积：,转筒过滤机的生产能力：,若忽略滤布阻力，有：,其中：,D-转筒直径 L-转筒的长度；,转速n愈高，浸没度愈大，生产能力愈大；,本节小结,一、了解常用过滤设备的分类；二、掌握板框压滤机的工作原理和操作步骤；三、掌握转筒过滤机的工作原理和工作步骤；四、能够应用周期过滤过程和连续过滤过程计 算式进行计算。,本章总结,一、沉降及沉降分离设备,非均相分离：利用连续相与分散相不同的物理性质，采用机械的方法，使其发生相对运动而分离开来。常用的分离方式有沉降和过滤。,1.颗粒及混合颗粒的特性,颗粒群：粒度分布、平均粒径,2.沉降运动理论,流体与固体颗粒有密度差，在外力场（重力、离心力）作用下发生相对运动。,对于球形颗粒：,2.1 重力沉降,a.层流区：Re02；,斯托克公式,c.湍流时：Re0500;,牛顿公式,沉降速度（u0）的计算,a)试差法,b)无因次数群法,2.2 离心沉降,重力沉降过程的公式可以用于离心沉降，只不过需要用a代替g。,如果离心沉降在层流区,分离因数,2.3 降尘室的计算,在层流区沉降，有：,则能够100%去除的颗粒应满足：,即能够完全去除的颗粒的最小粒径：,当dp,min一定时，可求得u0，沉降室的最大处理量为：,2.4 旋风分离器的计算,得到颗粒沉降时间为：,设气体旋转圈数为N，则停留时间为：,旋风分离器的压强降,式中,即：与旋风分离器的结构和尺寸相关。,二、过滤及过滤设备,1.过滤的基本概念,滤浆、滤液、滤饼、过滤介质。,过滤方式,深层过滤：固体量1%,过滤过程,恒压过滤：占过滤过程的大部分时间；恒速过滤：深层过滤过程或者过滤开始阶段。,2.影响过滤的因素,过滤介质、过滤推动力、助滤剂。,3.过滤过程的计算,过滤速率：单位时间获得的滤液体积称为过滤速率。,过滤速度：单位时间通过单位过滤面积的滤液体积。,3.1 流体通过颗粒层的模型,三点假设：当量长度为Le；总内表面积；总流动空间。,表观速度和真实流速之间的关系：,当量直径：,3.2 过滤速度表达式,1）微分形式：,令,得到过滤过程的微分方程：,或者,2）积分形式：,或者,恒压过滤过程：,恒速过滤过程：,或者,4.过滤常数 qe 和 K 的确定,恒压过滤时：,
