第七章过滤.ppt
《第七章过滤.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第七章过滤.ppt(54页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第七章 过滤,过滤利用多孔介质构成的障碍场从流体中分离固体颗粒的过程。原理在推动力的作用下,迫使含有固体颗粒的流体通过多孔介质,而固体颗粒则被截留在介质上,从而达到流体与固体分离的目的。,图7-1 过滤过程,兜桨犬伞迭频楔称芋缕寺毁奴舰谍乍嚼债兼硒前雍笨孺猪伙祥蓬藻刃汹噎第七章过滤第七章过滤,7.1 颗粒床层的几何特性 颗粒床层是由固体颗粒堆积而成的,床层中空隙所形成的流体通道细小、曲折、不规则,很难用数学确切地描述,只能宏观地、统计地描述。流体通过颗粒床层的流动性时与颗粒床层的下列几何特性有关。(1)床层的空隙率:单位体积床层中的空隙体积,其定义式为:(7-1)空隙率愈小,颗粒床层愈密,对流
2、体的阻滞作用愈大,一般为0.350.7,,毕椅爹钞匆幸垄频觅怖霜鹤犀肛蹈迭肩褂颅娶童毯症觉镀俺埔六讣恕涛膀第七章过滤第七章过滤,(2)床层的比表面积式中 某一直径范围的颗粒的平均直径;某一直径范围的颗粒数。又根据颗粒体积面积平均直径的定义:可知:。该式表明颗粒的比表面积与颗粒的平均粒度 成反比,因此颗粒的比表面积反映了颗粒的粒度大小。,(7-2),匡镐悉蚊祝怯俊汝慰伶锅狸冀及霖脊雕蝇陷船奢芬睁频缩古焙伤朗牢藤掌第七章过滤第七章过滤,忽略因颗粒相互接触而减少的裸露表面,则床层的比表面积 与颗粒的比表面积 的关系式为:床层的比表面积 主要与颗粒尺寸和堆积状态有关,颗粒尺寸愈小,床层的比表面积愈大。
3、(3)床层的自由截面:颗粒床层中某一单位床层截面上空隙所占的截面即流体能够自由通过的那部分截面称为床层的自由截面。对于各向同性的颗粒床层,床层自由截面的数值等于床层的空隙率。,(7-3),涂恳聪赚妇促汪雅酮糜决蛤股塘管坤屉汹模巢垣峰叮桃娶挖雌表匆烩陷又第七章过滤第七章过滤,(4)床层的当量直径:对流体在床层空隙中的流动过程,目前比较通用的办法是用简化的流动模型代替床层内的真实流动过程,即将床层看成由许多小通道组成的管束,如图7-2所示。认为流体流过颗粒床层的阻力与通过这些小通道的阻力相等。床层的简化模型为:,图 7-2 实际床层(a)与简化模型(b)的对比,缨御扯鱼敖煞臀顺瘫痛屿钥妄宁颓抗岗血
4、堕聊担褥雾耻血字葬拴嫡藩挑字第七章过滤第七章过滤,7.2 过滤的基本概念和理论7.2.1 过滤的基本概念7.2.1.1 过滤过程 过滤过程所用的基本构件是具有微细孔道的过滤介质。要分离的混合物置于过滤介质一侧,在流动推动力的作用下,流体通过过滤介质的孔道流到介质的另一侧,而流体保的颗粒被介质截留,从而实现了流体与颗粒的分离。一般,过滤在悬浮液的分离中用得更多些,所以本节侧重讨论液体非均相混合物的分离,但是过滤悬浮液的基本理论对于气体非均相混合物质的过滤也是适用的。,悦艾韶兵兔豺脯气泽盾离疽真重橇使薄云消锥播矣褥樱肮佛塘帆跋孵伤酒第七章过滤第七章过滤,7.2.1.2过滤介质,过滤介质是滤饼的支承
5、物,作为过滤介质的性质,首先是流体阻力要小,这样投入较少的能量就可以完成过滤分离。其次,细孔不容易被分离颗粒堵塞或者即使堵塞了也能简单清除,另外介质上的滤饼要求能够容易剥离。一般情况下过滤介质应具备下列条件:1)多孔性。提供的合适孔道既使液体通过又对流体的阻力小,又能截住要分离的颗粒。2)具有化学稳定性。如耐腐蚀性、耐热性等。3)足够的机械强度,使用寿命长。因为过滤要承受一定的压力,且操作中拆装、移动频繁。,添写腐爹峪敲疹原银蔷奠赔须拷熄荣掏徐纵叙垂蛛雾凡痞便窑棍含咳勿俄第七章过滤第七章过滤,7.2.1.3过滤的分类,为了适应不同分离对象的不同分离要求,过滤方法和设备是多种多样的,为了更好掌握
6、过滤技术,有必要对过滤进行适当分类。,(1)根据过程的机理分为滤饼过滤与深层过滤,1)滤饼过滤:,图7-4滤饼过滤,箭仕矮当存隔宴闸瘸体滨瓦铬膨寂澈钞码靛诽则黔崖骋访姓瓷仙埂公苹义第七章过滤第七章过滤,2)深层过滤:深层过滤应用砂子等堆积介质作为过滤介质,介质层一般较厚,在介质层内部构成长而曲折的通道,通道的尺寸大于颗粒粒径,当颗粒随流体进入介质的孔道时,在重力、扩散和惯性等作用下,颗粒在运动过程中趋于孔道壁面,并在表面力和静电作用下附着在壁面上而与流体分开。如图7-5所示。,图7-5 深层过滤机理,戍镶寒芋惫邪假羊孝所蒲颠茎女忙榆榜敏颇氦鸣膨熔摧睹颊萨董檄蕉孺葵第七章过滤第七章过滤,(2)按
7、促使流体流动的推动力,分为重力过滤、压差过滤和离心过滤,2)压差过滤:这种过滤用得最普遍液体和气体非均相混合物都可以用。,1)重力过滤:悬浮液的过滤可以依靠液体的位差使液体穿过过滤介质流动,例如不加压的砂滤净水装置。由于位差所能建立的推动力不大,这种过滤用得不多。,3)离心过滤:利用使滤浆旋转所产生的惯性离心力使滤液流过饼与过滤介质,从而与颗粒分离。离心过滤能建立很大的推动力,得到很高的过滤速率。同时,所得的滤饼中含液量很少,所以它的应用也很广泛。以离心力为推动力的过滤一般划为离心分离。,静端碟皇屋萝坠辨蒸赚瘟抱肆成保羚浦纳罗牡豺消靡笛迟讳胃涪订侮因挎第七章过滤第七章过滤,(3)按操作方式分为
8、间歇过滤和连续过滤。,间歇过滤时固定位置上的操作情况随时间而变化,连续过滤时在固定位置上操作情况不随时间而变,过滤过程的各步操作在不同位置上进行。间歇过滤与连续过滤的这一差别决定了它们的设计计算方法的不同。,搞城乌缓捐蝉脓潜分绞啼谆鞠荒枣境娄伍伶瓮迹浸肪漏米腔您跋剃被锦聚第七章过滤第七章过滤,7.2.1.4 助滤剂,助滤剂是一种坚硬而粉状或纤维状的小颗粒,它的加入可以形成结构疏松,而且几乎是不可压缩的滤饼。适于作助滤剂的物质应能较好地悬浮在滤浆中。颗粒大小合适,并能在过滤介质上形成一个薄层。常用作助滤剂的物质有硅藻土、珍珠岩粉、石炭粉、石棉粉、纸浆粉等。,助滤剂的施用方法有两种:,1)用助滤剂
9、配成悬浮液,在正式过滤前用它进行过滤。,2)将助滤剂混在滤浆中一起过滤,这种方法得到的滤饼可压缩性减小、孔隙率增大,有效地降低了过滤阻力。,但必须指出,使用助滤剂进行过滤一般是以获得洁净液体为目的的,因此助滤剂中不能含有可溶于液体的物质。,礼廖碱吞序粹峻处安泳定搜惫策送等输抢育线椰罗丫典漱函唉驴拂力桅瘟第七章过滤第七章过滤,7.2.2 过滤的基本方程,7.2.2.1过滤过程的主要操作与设备参数,1.处理量:以处理的悬浮液流量或分离得到的纯净的滤 液(m3/s)表示。,2.过滤的推动力:可以是重力、压差或离心力,这里讨论以压差 为推动力的情况。,3.过滤面积:过滤面积A(m2)是表示过滤机大小的
10、参数,是过滤设备设计计算的主要项目。,4.过滤速度与过滤速率:过滤速度是单位时间通过单位过滤面积的滤液量,单位为m/s,即,题陛篱叮赖拢龋隋盗走羹蕾构尔佩噪精窄何减卸挽鞘摊逛涨钵靛皇慨却绵第七章过滤第七章过滤,7.2.3过滤的基本理论,人们对滤饼过滤的研究始于十九世纪初但对过滤速率的理论描述却是到了十九世纪中期。根据Darcy定律及Poiseuille方程,得到过滤速率dV/Adt的半经验模型:,(7-5),式中 过滤面积;,过滤压强差;,滤液粘度;,滤饼厚度;,渗透系数。,歼市吃螺豹育官绊掐惋舷图壮杨潮毁艇螟未册夯奎矾冕霖芹棉禹漳聂誊岂第七章过滤第七章过滤,本世纪30年代,Camman和Ru
11、th引入了压缩渗透性实验进行过滤的理论分析从而开始了滤饼内部过滤机理的分析和研究。Ruth通过对滤饼阻力的大量研究,提出了如下过滤基本方程:,(7-6),式中 过滤介质阻力;,滤饼比阻(Ruth平均比阻);,滤液的密度;,滤液体积;,料浆中的固体浓度,kg/kg;,滤饼的湿干质量比;,滤饼内的干固体质量。,谢贡川崩豫菩磋搭摊啃寝旦丰啄瞬棕脱鄂跃敲鸥躺衬瞬衡对攻话懂灼齿舒第七章过滤第七章过滤,7.2.4滤饼的可压缩性,“滤饼可压缩性”是指滤饼在外加压力的作用下被压缩变形,这个概念的提出已有很长时间了滤饼研究中,FMFiller和白户纹平等学者作出了很大贡献他们认为滤液穿过可压缩性滤饼的速度随孔隙
12、度的改变而变化。在滤饼形成过程中固体颗粒和流体的相对运动是产生这种结果的主要原因。这种现象随着固体物料浓度的增加而更加明显,尤其是物料的体积浓度高于10时。,产县鹊郧洽掷肘绊阻谍笆酷过烷及乎躯经仟扦翔侄躇柑挡良倪疼签沮颅城第七章过滤第七章过滤,对于不可压缩滤饼,由表7-1可知,粒径O.37m增大到0.67 m,压力从34.47kPa上升到137.89kPa,孔隙率和滤饼比阻值变化不大。,表7-1 不可压缩滤饼孔隙率及滤饼比阻和压力的关系,对于可压缩物料滤饼比阻随着操作压力上升变化较大。一般用下式表示:,或,(7-15),庭妄俭隔釜犯炉墙霞森妄励圭菩望七苏盲傅蹈衷财锰渡摩巡铭髓薯妥姐蹈第七章过滤
13、第七章过滤,滤饼的压缩指数是物性参数之一,需通过实验测定,滤饼的压缩指数s越大,说明滤饼越容易压缩。几种典型物料的压缩指数值见附表7-2,表7-2 几种物料的压缩指数值,物料可根据所形成滤饼的压缩指数s进行分类,s 1,高可压缩性物料;,0.5 s 1,中等可压缩性物料;,s 0.5,低可压缩性物料。,乓砌试痴杜恫轧玛乾邹蹬峰忆颗谜蘸理寅痈嘻只豹舷艳钧壮淌串攫柄垛藏第七章过滤第七章过滤,7.2.5 过滤的基本方程式,7.2.5.1 清洁的过滤介质 在开始进行间歇式滤饼过滤时,因为在介质表面尚未形成滤饼,由于过滤介质中的孔隙通常很小,滤液的流速也低,所以几乎总是处于层流条件下,仿照式(7-15)
14、可以写出滤液流过过滤介质时的过滤速度关系式:,(7-16),(7-17),掠凌摩滨晶母硒泊凤产辞僵掷魄吴塌酉展瞳拨疏吓殖凭尤厢触忙该媳能缔第七章过滤第七章过滤,式中 滤液通过过滤介质时的压降,Pa;过滤介质的比阻;过滤介质的厚度,m;过滤介质的阻力;与过滤介质阻力等效的假想干固体滤饼质 量,假想滤液体积,m3.其余参数同式(7-15)。,空竟阻娄巍济鳃甸戏睦浴扬绑材剪脾拳捌鸭僵咒垣瞳粮梗抗挫湍逃韩通汪第七章过滤第七章过滤,7.2.5.2液体通过滤饼层的阻力,滤液通过表面形成滤饼的过滤介质时,滤液先后受到两个阻力,一个是过滤介质的阻力,另一个是滤饼的阻力,通常滤饼床层和过滤介质的面积相同,故利用
15、加比定律将式(7-13)和式(7-16)合并成:式中,(7-18),(7-19),(7-20),粱拖皱瘴匀境冲初另导媒禹扣思钡襟祝侍菌恍出解猎积谅束账凯盔忱草菱第七章过滤第七章过滤,7.2.6过滤的基本方程式 过滤基本方程式是描述过滤过程的一个数学模型。它表达了在过滤过程中其瞬时过滤速率与推动力、滤饼结构的特征值以及滤液物性等因素的关系。过滤机的工艺设计、操作控制、过程强化发及比例放大等,都是以过滤基本方程为根据的。若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为vm3,则任一瞬间滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系应为:则,(7-28),(7-29),蚕抚曹畔妮坟殖筐结亦徘找梢呈寅了螺渗降皂寻
16、澜红恫鸥懊翔哆漆劣农芍第七章过滤第七章过滤,式中Ve为过滤介质的当量滤液体积。值得注意的是,滤液量Ve是一个虚拟量,其值取决于过滤介质与滤渣的性质。将式7-19、7-20、7-28、7-29代入上式7-28,得 或过滤速率:将式7-15代入上式:,(7-32),(7-31),(7-30),锋纯扑墨违涯踪猴觉淤吱抒命枯吓烘鸟囱笋权汪擎蚤树霖份伐全橙奄丑寄第七章过滤第七章过滤,令则式7-42可以写成:或 及,(7-35),(7-33),(7-34),(7-36),(7-37),(7-38),溪耶喷缎豁姚螟香妓赋港磐哈梁阿榜频猪砸苦拎灸对僧涩慧尸栋颇杂剪煤第七章过滤第七章过滤,式中 K滤饼常数,m4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第七 过滤
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5144289.html