第07章过滤060529案例.ppt

（二）压缩指数s的计算 在不同的过滤压差下做过滤实验求得相应的K，由上式可得s。 第二节 表面过滤的基本理论 (7.2.20) (1)表面过滤的过滤阻力由哪些部分组成。 (2)表面过滤的过滤速度与推动力和阻力的关系如何表示。 (3)过滤常数与哪些因素有关。 (4)哪些因素影响滤饼层比阻。 本节思考题 第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论 一、流体通过颗粒床层的流动 二、深层过滤过程中悬浮颗粒的运动 三、深层过滤的水力学 本节的主要内容 深层过滤过程 利用过滤介质间空隙进行过滤。 通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中。 滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径。 悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与流体分开。 流体在颗粒滤料层中的流动规律 第三节 深层过滤的基本理论 深层过滤在水处理中的应用 水处理中的快滤池、加压砂滤器 深层过滤一般适用于流体中颗粒含量少的场合。 快滤池 第三节 深层过滤的基本理论 一、流体通过颗粒床层的流动 颗粒床层是由一定大小和形状的颗粒组成。 （一）混合颗粒的几何特性 1.粒度分布 筛分实验: 采用一套标准筛进行测量 混合颗粒的累计粒度分布曲线 大 小 称量筛留物，计算在混合颗粒中的质量分数。 第三节 深层过滤的基本理论 2.混合颗粒的平均粒径 混合颗粒的平均粒径有多种表示方法。 通常定义：比表面积等于混合颗粒的比表面积的颗粒粒径 对于球形颗粒，取1kg密度为?p的混合颗粒，其中粒径为dpi的颗粒的质量分数为xmi，则混合颗粒的比表面积为： …单颗粒比表面积 单位体积颗粒所具有的表面积 第三节 深层过滤的基本理论 假设混合颗粒的平均直径为dpm，则 对于非球形颗粒： ：颗粒的球形度 devi：颗粒i的等体积当量直径 各筛上筛留物的平均直径 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.1) (7.3.2) （二）颗粒床层的几何特性 1.颗粒床层的空隙率 空隙率的大小与颗粒的形状、粒度分布、颗粒床的填充方法和条件、容器直径与颗粒直径之比等有关。 对于均匀的球形颗粒，最松排列的空隙率为0.48，最紧密排列时的空隙率为0.26。 非球形颗粒任意堆积时的床层空隙率往往要大于球形颗粒，一般为0.35～0.7 。 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.3) 2.颗粒床层的比表面 颗粒的比表面a： 单位体积颗粒所具有的表面积 第三节 深层过滤的基本理论 床层的比表面积ab：单位体积的床层中颗粒的表面积 ab与a之间的关系如下： ab主要与颗粒尺寸有关，颗粒尺寸愈小，床层的比表面愈大。 (7.3.4) 3.颗粒床层的当量直径 颗粒床层中空隙所形成的流体通道结构非常复杂。 通常采用简化的流动模型来代替床层内的真实流动过程。 将实际床层简化成由许多相互平行的小孔道组成的管束。 与床层厚度成正比 l’=?L 第三节 深层过滤的基本理论 按照确定非圆形管道当量直径的方法，颗粒床层的当量直径定义为： 取底面积1m2，厚度为1m的颗粒床层为基准，根据简化模型 第三节 深层过滤的基本理论 对于非球形颗粒， dea：等比表面积当量直径 dev：等体积当量直径 ?：形状系数 …与床层空隙率和颗粒尺寸有关 则颗粒床层的当量直径为： 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.5) (7.3.6) （三）流体在颗粒床层中的流动 1. 流动速度 根据上述的简化模型，流体在颗粒床层中的流动可以看成是在小孔道管束中的流动。 流体在孔道内的流动可以看成是层流。 流动速度可以用Hagen-Poiseuille定律来描述。 ul——流体在床层空隙中的实际流速，m/s； deb——颗粒床层的当量直径，m; ?p——流体通过颗粒床层的压力差，Pa； ?——流体粘度，Pa s； l’——孔通道的平均长度，m。 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.7) 又，颗粒床层的空床流速u： dV——dt时间内通过床层的滤液量，m3； A——垂直于流向的颗粒床层截面积，m2。 床层空隙中的实际流速ul与空床流速u之间有如下关系： 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.9) (7.3.8) 按照简化模型，孔通道的长度l’与颗粒床层厚度L成正比，则 Kozeny-Carmam方程 Kl 为Kozeny系数，与下列因素有关： 床层颗粒粒径、形状 床层空隙率等 在床层空隙率?＝0.3～0.5时，Kl＝5。 第三节 深层过滤的基本理论 (7.3.11) 2.颗粒床层的阻力 颗粒床层比阻 则： 流体在颗粒床层中流动速度的影响因素？ 一是促使流体流动的推动力?p； 二是阻碍流体流动的因素?rL： (1)流体