第3章沉降与过滤要点解析.ppt

3.3重力沉降 由R＝rL可知，比阻r是单位厚度滤饼的阻力， 数值上等于粘度为1Pa.s的滤液以1m/s的平均流速通过厚度为1m的滤饼层时，所产生的压强降 。 反映了颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响 床层空隙率ε愈小及颗粒比表面积α愈大，则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。 过滤介质的阻力 过滤介质的阻力也与其厚度及本身的致密程度有关，通常把过滤介质的阻力视为常数。 滤液穿过过滤介质层的速度关系式 ： 式中：ΔP=ΔPC+ΔPm，代表滤饼与滤布两侧的总压强降，称为过滤压强差。也称为过滤设备的表压强 。 可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。 (6) 设想以一层厚度为Le的滤饼来代替滤布， 故（6）式可写为 式中： Le——过滤介质的当量滤饼厚度，或称为虚拟滤饼厚度，m 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，Le为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Le值不同。 3.5.2.5过滤基本方程式 滤饼厚度L与当时已经获得的滤液体积V之间的关系为： ν——滤饼体积/相应的滤液体积之比，无因次，m3/m3 。 同理 ： Ve——过滤介质的当量滤液体积，或称虚拟滤液体积，m3 在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，Ve为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，Ve值不同。 （7）式就可以写成 ——过滤速率的一般关系式 该式适用于不可压缩滤饼 对可压缩滤饼,其比阻是两侧压强差的函数， 几种典型物料压缩性指数s见书p174 对于可压缩滤饼，过滤速率 ——过滤基本方程式 上式称为过滤基本方程式，表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与各有关因素问的关系，是过滤计算及强化过滤操作的基本依据。该式适用于可压缩滤饼及不可压缩滤饼。 应用过滤基本方程式时，需针对操作的具体方式而积分。过滤操作有两种典型的方式，即恒压过滤及恒速过滤。有时，为避免过滤初期因压强差过高而引起滤液浑浊或滤布堵塞，可采用先恒速后恒压的复合操作方式，过滤开始时以较低的恒定速率操作，当表压升至给定数值后，再转入恒压操作。当然，工业上也有既非便速亦非恒压的过滤操作，如用离心泵向压油机送科浆即属此例。 3.5.3恒压过滤 恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。 恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加。但推动力ΔP恒定，过滤速率逐渐变小。 对于一定的悬浮液，μ,r’及ν均可视为常数。 令 则过滤速率 变为： 积分得 ： 假定获得体积为Ve滤液所需的虚拟过滤时间为θe,则积分的 边界条件为： 过滤时间 滤液体积 0 →θe 0→Ve θe→θ+θe Ve→V+Ve 积分两式，并令 K=2kΔP1-s 两式相加，得： ——恒压过滤方程式 表明：恒压过滤时，滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程 当介质阻力可以忽略时，Ve=0，θe=0，过滤方程式则变为 令 ——恒压过滤方程 K ——过滤常数 由物料特性及过滤压强差所决定 ，m2/s θe和qe —— 介质常数 反映过滤介质阻力大小 ，s及m3/m2 当介质阻力可以忽略时， 恒压过滤的滤掖体积 与过滤时间关系曲线 积分上式得恒压阶段的过滤方程 式中 分别代表转入恒压操作后所获得的 滤液体积及所经历的过滤时间。 分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积及过滤时间 则式 的积分形式为： （参阅例3－9） 恒压阶段的V—θ关系： 例3-5：过滤一种固体颗体积分数为0.1的悬浮液,滤饼含水的体积分数为0.5,颗粒不可压缩,经实验测定滤饼比阻为1.3×1011m-2,水的粘度为1.0×10-3Pa.s。在压强差恒为9.8×104Pa的条件下过滤,假设滤布阻力可以忽略,试求： 1）每m2过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间。 2）如将此过滤时间延长一倍,可再得滤液多少？ 解：1）过滤时间 ∵滤布阻力可忽略 2)求过滤时间加倍时的滤液量 3.5.4恒速过滤与先恒速后恒压过滤 过滤设备(如板框压滤机)内部空间的容积是一定的，当料浆充满此空间后，供料体积流量就等于滤液流出的体积流量，即过滤速率。所以，当用排量固定的正位移泵向过滤机供料而未打开支路阀，过滤速率便是恒定的。 这种维持速率恒定的过滤方式称为恒速过滤。 恒速过滤时的过滤速度为 1－正位移泵；２－支路阀；３－过滤机 在一定的条件下，式中的 均为常数．仅ΔP