矿大北京化工原理3-05.ppt

第三节 过滤 过滤的关键构件 一、过滤分类 ⑵深床过滤(深层过滤) ⒉ 按过滤过程介质与滤饼的变化情况分为“澄清 ②双功能过滤 ⒊ 按操作方式分为“间歇过滤”和“连续过滤” 二、过滤介质 三、滤饼的压缩性和助滤剂 减小“可压缩滤饼” 流阻的方法： 3-3-2 过滤基本方程式 鉴于滤液在饼层中的流动常处滞流区， ∵L??l ??流阻??为保持一定的 u ，?pc?， 二、过滤速率 三、滤饼的阻力 四、过滤介质的阻力 将滤饼和滤介联合考虑，有： p168 例3-8 ⒉ R= rL 五、过滤基本方程式 上式是“不可压缩滤饼”物料的过滤基本方程式。 * 是分离液-固、气-固甚至气-液(雾)等非均相物系的最普遍又行之有效的单元操作之一。 工业上，过滤不仅能分离粗、细颗粒，也可以分离细菌、病毒和高分子。 与沉降相比，滤液的清洁度高、滤饼的含水量比沉降槽底流的低，且拦截的颗粒更细。常将沉降 槽底流送入过滤机(如污水厂的污泥脱水)，降低排放污泥的含水量，便于输送、焚烧等后处理。 本章以悬浮液为对象进行讨论。其结果同样适用于气体为介质的非均相物系。 ——具有丰富细微孔道的“过滤介质”。将混合物置于“介质”一侧，其中的易流动相在推动力作用下穿过介质，进入另一侧，实现分离。 滤浆 滤渣 (滤饼) 介质 滤液 过滤时的推动力： 重力过滤——滤浆(介)层?p； 压差过滤——加压 / 真空； 离心过滤——离心力。 过滤介质——织物、多孔固体或多孔膜。过滤初时滤液混浊，“架桥”使流道更狭窄，滤液逐 渐变清，滤饼形成后，滤液便澄清了。显然，有效过滤靠的是滤饼而非滤介。当然，饼层厚度L增加使流道 l 增长，流阻R增加。 适用于固体体积分率1%的悬浮液。 ⒈ 按机理分为“表面过滤”和“深床过滤” ⑴表面过滤(滤饼过滤或饼层过滤) 过滤介质——砂子或砂子、砾石 混级或其它堆积介质。介质层较厚，里面形成长而曲折的流道。通常处理颗粒直径流道直径的悬浮液。 过滤时，颗粒随流体进入孔道靠拦截、惯性碰撞、扩散沉积、重力沉积及静电效应等使颗粒沉积在滤介的孔道中，与流体分开。 多用于处理量大、颗粒细小含量甚微的物料，如自来水厂的水净化、烟气除尘或合成气除雾。 过滤”、“滤饼过滤”和“限制滤饼增长的过滤” ⑴澄清过滤 特指除去流体中少量颗粒而获得纯净的液体。多数是深床过滤。 ⑵滤饼过滤 见前。 ⑶限制滤饼增长的过滤 ①装置中设移动的刮片，使饼层始终限制在刮片与滤介间隙范围内，使过滤在较高的速率下大体保持恒定。生产能力比传统方式的过滤机提高很多。 过滤过程快速循环进行，滤饼积累到一定厚度(很薄)就停止过滤，抖动滤介使滤饼脱落，接着进行下一个循环。 ③错流过滤 滤浆流向与滤液流向垂直。使过滤始终在不积或少积滤饼的条件下进行，过滤速率始终较高。滤浆不可过稠。 ⑴间歇过滤 过滤的同时不能卸料。随饼层??滤液通过饼层的流阻?∵(?p/L)??过滤速率??滤 液流出量?。如：板框压滤机和加压液滤机中的操作。 ⑵连续过滤 滤液、滤渣同时排出。如：转筒真空过滤机和活塞推料离心机中的操作。 足够的机械强度、尽小的流阻及耐腐蚀、耐热性。 0.005?m 1~3?m 5~65?m 滤渣dmin 多孔膜* 多孔固介 堆积介质 织物 介质 由坚硬固体颗粒(如：硅藻土、碳酸钙等)形成滤饼，增大其两侧的压差时，颗粒的形状和颗粒间隙均无显著变化，即单位厚度饼层的流阻 ——比阻r 恒定——“不可压缩滤饼”。s =0。 由如氢氧化物的胶体物质构成的滤饼，随?p?，颗粒发生形变并挤压流道，且随 ?p?? r? ——“可压缩滤饼”。s =0~1 ⑴将另一种质地坚硬、能形成疏松饼层的固体作为助滤剂，①混入悬浮液；②预先在过滤介质上 构成一层不可压缩的饼层——预涂。但在助滤剂与滤液不互溶和不发生化反时，该两法对滤液无影响。 ⑵对滤液∵???流阻?的情况，可以考虑加入助剂“破粘”的办法，此时应考虑滤液是否受影响。 一、滤液通过饼层的流动 由于颗粒堆积的随意性，使饼层中的流道很不规则。但相对较大过滤面积而言，细小、曲折 的流道在饼层任意截面上的总面积可视为恒定。为此，可将不规则流道简化成一组直径为de、长为 l 的平行细管(如图)。 dp de 仿照泊谡叶公式： 描述滤液通过饼层的流动情况 (3-33) (3-32) (1-46) 流道的