4.5过滤过程计算4.5.1过滤过程的数学描述物料衡算滤饼（其.ppt

第 4 章 流体通过颗粒层的流动 第3讲：4.5.3 洗涤速率与洗涤时间（理解、掌握） 4.5.4 过滤过程的计算间歇过滤最佳时间分配的问题（理解、掌握） 间歇过滤计算（理解、掌握） 连续过滤计算（理解、掌握） 4.6 加快过滤速率的途径离心过滤设备介绍 （了解） * * 4.5　过滤过程计算 4.5.1过滤过程的数学描述 物料衡算 滤饼（其空隙中充满液体） 　　悬浮液　　　滤液 表示悬浮液含固体量的方法有两种： (1)质量分数w(kg固体/kg悬浮液） (2)体积分数φ（m3固体/m3悬浮液）　　 计算出c值，或者直接告知。 定义： 过滤速率 V----滤液体积，m3 过滤速率即为空床流速 康采尼（Kozeny)公式： 为过滤总面积上的速率 4.5.1过滤过程的数学描述 常数全归入比阻 注意 4.5.1过滤过程的数学描述 过滤基本方程式 滤饼 过滤介质 悬浮液 稍后分析洗涤速率与过滤速率的关系 影响过滤速率的因素 4.5.1过滤过程的数学描述 滤饼洗涤 横穿流洗法 置换洗法如何？ 比阻r r=r0(△P)s r0, s均为实验常数，s称为压缩指数。 不可压缩滤饼，s=0;可压缩滤饼，s=0.2~0.8. 4.5.1过滤过程的数学描述 总结: 对于横穿流洗法 置换洗法 恒速过滤方程式： 4.5.2 间歇过滤的V或q与τ的关系 过滤过程的典型操作方式： 恒压差△P，变速率 恒速率，变压差△P 恒压过滤方程式 2、恒压过滤方程式 根据 或 恒压过滤常数K、Ve或qe的测定 若在恒压过滤之前的τ1时间内，单位过滤面积上已得滤液q1 若在τ＝0时，q＝0，V=0 进行恒压过滤 或者 或者 可压缩指数s 的实验求取： 　　　由K求r 将r=r0(△P)s 两过取自然对数 　　　　ln(r)=s ln(△P）+lnr0 在双对数坐标上，以r 为纵坐标，以△P为横坐标，做图，所得直线的斜率即为可压缩指数s. 第4章 流体通过颗粒层的流动（6学时） 4.5.3 洗涤速率与洗涤时间 可见：洗涤速率是不随时间变化的某常数值。 J=10%~20% 1、洗涤速率 2、洗涤时间 在Vw相同的情况下， J=10%~20% 洗涤时间与过滤时间的关系： 4.5.4 过滤过程的计算 1、设计型问题( the problem of design) 给定 qe , K, Δp, 生产能力Q,设备类型，计算过滤面积A ,选择或设计设备。 2、操作型问题(Operation problem) 已知设备尺寸和有关参数, qe , K , Δp,核算设备的生产能力;或已知设备尺寸和有关参数, qe , K, w , r , μ , 规定了生产能力,求操作的条件△P 。 例4-6 叶滤机过滤面积的计算 某悬浮液固体含量的质量分数 w=0.02 ，温度为 20oC ，固体密度为3200kg/m3 ，过滤实验得滤饼的比阻为 1.82×1013 m-2，滤饼不可压缩，滤饼空隙率ε=0.6 ，过滤介质阻力的当量滤液量 qe=0 。现工艺要求每次过滤时间为 30min ，每次处理悬浮液 8m3 。选用操作压强ΔP=0.12MPa 。若用使用叶滤机，则叶滤机的过滤面积应选多大？ 解： 间歇式过滤机生产能力的分析: (the production ability of the intermittent filters) 间歇式过滤机的生产能力: 叶滤机、板框压滤机 每一生产周期包括：过滤、洗涤（有时不洗涤）、操作。 对于操作型的问题：当生产中按此式规划一个周期中的时间分配时，能够获得最大的生产能力。 对于设计型的问题：为完成指定的生产任务，按照此式，能够设计出最合理的总过滤面积、框的个数、框的厚度。 2）计算框厚度b 根据悬浮液浓度, 可以计算出c值， V饼=c VF 设计型问题的解题步骤： 根据VF 、τF 由恒压过滤方式,计算过滤所需总面积A总 1）计算所需滤框的个数n V饼=a×a×b×n 例1　（设计型问题）用板框压滤机在一定压力下 过滤某悬浮液，已知：K＝2.84×10－4m2/s,　　＝15min,要求生产 能力Q＝13.5m3/h,每个滤框边长为850mm,不洗涤，滤布阻力可忽略 试求： （1）滤框的个数　（2）若滤饼体积与滤液体积之比c=0.04,求滤框 厚度b.　 例2（操作型问题：确定生产条件）板框过滤机进行恒压过滤，滤饼可压缩性指数s=0.5,当操作压力为P1时，滤框充满滤饼需要1.5hr,现悬浮液不变，即滤饼体积与滤液体积经c不变，生产要求框内充满可延长为3hr,则操作压力P2应调节为原来的多少倍？（过滤介质阻力可忽略）