化工原理讲稿(上册)-应化第三章沉降与过滤.ppt
《化工原理讲稿(上册)-应化第三章沉降与过滤.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化工原理讲稿(上册)-应化第三章沉降与过滤.ppt(59页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第三节 过 滤,一.过滤的基本概念二.过滤的基本方程式三.过滤设备及其操作四.过滤计算,一、过滤的基本概念,利用重力或在压力差的作用下,使悬浮液通过多孔性过滤介质,将固体颗粒截留,从而实现固-液分离的单元操作。,1.过滤的基本概念,滤浆液固悬浮液,过滤的原料;滤液过滤后得到的液体产品;滤饼过滤后得到的固体产品;过滤介质 起过滤作用的多孔性的物质,织物介质:,最常用的过滤介质,工业上称为滤布(网)。由天然纤维、玻璃纤维、合成纤维或者金属丝编织而成;可截留的最小颗粒视网孔大小而定,一般在几到几十(565m)微米范围。,一、过滤的基本概念,粒状介质:,由细石、沙、木炭、硅藻土之类的固体颗粒堆积而成的
2、床层,称作滤床。,多孔固体介质:,用多孔陶瓷、塑料、金属等粉末烧结成型而制得的多孔性片状、板状或管状的各种多孔性固体材料。此类介质较厚,孔道细,能截留13m的微小颗粒。,一、过滤的基本概念,多孔膜:,由特殊工艺合成的聚合物薄膜,最常见的是醋酸纤维膜与聚酰胺膜。膜过滤属精密过滤或超滤,可以分离5nm的微粒。,一、过滤的基本概念,2.过滤方式,过滤介质为织物、多孔材料或膜等,孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初期,部分小颗粒可能会进入或穿过介质的小孔,后因颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。,被截留在介质表面的颗粒形成滤渣层(滤饼),随滤饼的形成,真正起过滤介质作用的是滤饼,而非过滤介质本身
3、,故称作滤饼过滤。,表面过滤(滤饼过滤):,深层过滤:,小于介质孔隙的颗粒可进入到介质内部,在长而曲折的孔道中被截留并附着于介质之上。深层过滤无滤饼形成,主要用于净化含固量很少(0.1%)的流体,如水的净化、烟气除尘等。,过滤介质一般为介质层较厚的滤床类(如沙层、硅藻土、核桃壳等)。,3.滤饼的压缩性和助滤剂,不可压缩性滤饼:随着推动力压差的增大,滤饼的形状、空隙等不变。可压缩性滤饼:如氢氧化物的胶体物质。,助滤剂,质地坚硬,能形成疏松饼层的粒状物质,可在滤布上预涂,也可预混在悬浮液中,使滤液得以畅通。,特性:能形成多孔饼层的刚性颗粒,提高滤饼渗透性,减小阻力;一定的化学稳定性;操作压差的范围
4、内不可压缩性。,应用范围:以获得滤液为目的时可考虑加入助滤剂,当滤饼作为产品要回收时则不可用。,3.滤饼的压缩性和助滤剂,过滤速率:,单位时间获得的滤液体积,m3/s,4.过滤速率和过滤速度,过滤速度:,单位时间内通过单位过滤面积的滤液量,m3/(m2s),m/s,(一)滤液通过滤饼的流动,实际流速u 过滤速度dV/(Ad),流道长l滤饼厚度L,孔道的平均直径d难以测量,故引入比例系数r,将这些因素统统并入比例系数r内,则:,层流流动:,二.过滤基本方程式,Hagon-Poiseuille,说明:,滤液性质:过滤面积:A滤饼性质:L、r,二.过滤基本方程式,滤饼的比阻r:,单位:,物义:,说明
5、:,当粘度为1Pas的滤液以1m3/(m2 s)的过滤速度通过厚度为1m的滤饼层的压力损失。,滤饼不可压缩:,r单位压力差下的滤饼比阻,1/m2;s滤饼的压缩性指数,s1。,r=f(滤饼结构特性);,滤饼可压缩:,(二)过滤基本方程式,过滤介质层:认为介质产生的阻力与厚度为Le的滤饼层产生 的阻力相等,引入过滤介质的当量滤饼厚度 Le,则过滤介质的阻力=rLe/A,滤饼可压缩:,定义饼液比:,则:,C滤饼体积/滤液体积V,m3饼/m3液,过滤基本方程式,(二)过滤基本方程式,恒压过滤:一般由保持恒压的压缩气体提供推动力 恒速过滤:一般由容积式泵提供推动力 变压变速过滤:一般由离心泵提供推动力,
6、随过滤阻力增加流量下降。,(二)过滤基本方程式,过滤的操作类型:,(三)恒压过滤,悬浮液一定,、r、C可视为常数,令:,表示悬浮液物性的常数,k-滤饼常数,恒压过滤,p1-s为常数,(三)恒压过滤,(三)恒压过滤,令q=V/A,qe=Ve/A,,令,恒压过滤方程式,过滤常数,恒压过滤方程式,令,(三)恒压过滤,说明:,(V+Ve)(+e)为一抛物线;,忽略过滤介质的阻力:Ve0,qe=0,则过滤基本方程式变为:,qe、e称为介质常数,与K都称为过滤常数。,例3-7,在实验室中用一片过滤面积为0.1m2的滤叶对某种颗粒在水中的悬浮液进行试验,过滤压差为67kPa,过滤5min后得滤液1L,又过滤
7、5min得滤液0.6L,若再过滤5min,可再得滤液多少?,(四)恒速过滤,恒速过滤即dV/d为常数:,仍令:,注:K虽仍称为常数,但随压差P而变;恒速过滤很少维持到底,因随着过滤时间增加,压差持续增大,对设备不利。,恒速过滤基本方程,(五)先恒速后恒压过滤,设时间1后,压差达到P,对应的滤液体积为V1,然后恒压过滤,对过滤基本方程式进行积分:,先恒速后恒压过滤方程,三、过滤常数的测定,恒压过滤:,(q+qe)2=K(+e),微分:,过滤常K和当量滤液体积Ve 或qe 等都由过滤物系的性质决定,需由实验测定。,/q q 的函数关系是以 2/K 为斜率、2qe/K 为截距的直线,实验测得不同时刻
8、单位过滤面积的累积滤液量q,即可由上式回归出K 和qe,e。,四、过滤设备及其操作,按操作的特点,按推动力来源,间歇式过滤机,连续式过滤机,重力过滤机加压过滤机真空过滤机离心过滤机,分类,(一)间歇式过滤机板框压滤机,1.结构:,2.过滤操作:,(一)间歇式过滤机板框压滤机,3.洗涤操作:,置换洗涤:,(一)间歇式过滤机板框压滤机,当洗液粘度与滤液相同时,有过滤基本方程式可知:洗涤速率等于过滤终了速率,置换洗涤易造成洗液走短路,洗涤效果不好,为了提高洗涤效果,可采用横穿洗涤。,洗涤液的行程(包括滤饼和滤布)约为过滤终了时滤液行程的2倍,而流通面积却为其1/2,故洗涤速率约为过滤终了速率的1/4
9、。,(一)间歇式过滤机板框压滤机,横穿洗涤,滤板和滤框可为铸铁、碳钢、不锈钢、塑料及木材等,聚乙烯和聚丙烯是目前较为广泛使用的材料。,常用规格的板框其厚度为25100mm,边框长为0.21.5m,框数由生产所需定,由数个至上百个不等。板框压滤机的操作压强一般在0.30.8Mpa之间。优点:结构简单紧凑,过滤面积大并可承受较高的压差。缺点:间歇式操作,所费的装、折、清洗时间较长,劳动强度大,生产效率较低。板框式压滤机主要用于含固量较多的悬浮液过滤。,4.特点:,板框压滤机的型式:,嵌入式滤布的滤板,XASL/630-UB系列,XAZ/2000-UB系列,XAZ/800-UB系,(二)叶滤机,由起
10、过滤作用的滤叶和起密闭作用的筒体构成,操作为间歇式。滤叶有圆形和矩形等多种形式,由金属丝网组成的框架上覆以滤布构成,使用时可将多块平行排列的滤叶组装成一体插入箱体内。,1.结构与原理:,悬浮液被加压送入或借真空泵进行抽吸,滤液穿过滤布进入丝网构成的中空部分并汇集于下部总管流出,颗粒则沉积在滤布上形成滤饼,当滤饼达到一定厚度时停止过滤。视悬浮液的性质和操作压强的大小,滤饼厚度通常在535mm之间。,过滤结束后,通入洗涤液对滤饼进行洗涤,洗涤液的行程和流通面积与过滤终了时滤液的行程和流通面积相同,在洗涤液与滤液的性质接近的情况下,洗涤速率约为过滤终了时速率。可用振动或压缩空气及清水等反吹卸滤渣。,



- 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:
- 化工 原理 讲稿 上册 第三 沉降 过滤

链接地址:https://www.31ppt.com/p-6408541.html