第七篇 过滤.ppt

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。 （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。 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）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 。 （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： 7.2.1.2过滤介质 过滤介质是滤饼的支承物，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。 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，为了更好掌握过滤技术，有必要对过滤进行适当分类。 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）可以写出滤液流过过滤介质时的过滤速度关系式： 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）。 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，故利用加比定律将式（7-13）和式（7-16）合并成： 式中 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 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： 令 则式7-42可以写成： 或 及 式中 K——滤饼常数，m4/(N·s)； q——单位过滤面积所通过的滤液体积，m3/ m2； qe——单位过滤面积上过滤介质的当量滤液体积，m3/ m2。 式7-36称为过滤基本方程式，它是计算过滤过程的最基本的关系式，该式适用于可压缩滤饼及不可压缩滤饼，对不可压缩滤饼，只要取s =0。式中包含了三个过滤常数：K、s、qe或ve，一般均需实验确定。 对于不可压缩滤饼，根