化工原理 非均相物质分离.ppt

上海工程技术大学 化学化工学院 化工专业英语 沉降主要用于气-固分离，过滤则主要用于液-固分离。过滤是液-固分离操作。是在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒则截留在介质上。介质可以是滤布或滤网。这就是过滤。通过了介质的液体称为滤液。截留在介质上的固体，形成了滤饼。过滤前的悬浮液称为滤浆。 过滤分为恒速过滤和恒压过滤。一般用得较多的是恒压过滤。其典型设备是板框过滤机，板框过滤机有批量生产。 3.4 过滤 3.4.1 过滤操作的基本概念 过滤：液体通过颗粒床层的流动。 过滤介质：多孔物质--滤布、滤纸。 滤浆或料浆：处理的悬浮液。 滤液：通过多孔通道的液体。 　　　　　　　　　　　　　 可压缩滤饼 滤饼：被截留的固体物质。 不可压缩滤饼 过滤操作的外力：重力、压强差、惯性离心力。 1.过滤方式 饼层过滤：架桥现象（固相含量高,固相体积分数1%以上） 深床过滤：污水砂层过滤（固相含量低,固相体积分数0.1% 以下） 膜过滤: 精密分离技术(微孔过滤和超滤). 2. 过滤介质 织物介质:滤布 过滤介质 堆积介质:细砂、石棉、硅藻土深床过滤 多孔固体介质：陶瓷、多孔型料。 3.滤饼的压缩性和助滤剂 可压缩滤饼 滤饼的压缩性 不可压缩滤饼 刚性颗粒 助滤剂：预混或预涂的粒状物质 化学稳定性 不可压缩性 筛孔的三种 排列方式 两种过滤 方式 3.4.2 过滤基本方程式 过滤基本方程式描述过滤速率(或过滤速度)与过滤推动力、过滤面积、料浆性质、介质特性及滤饼厚度等相互关系的数学表达式. 分析滤液通过滤饼层流动的特点; 数学方程式描述滤液的流动; 本节要点: 分析强化过滤操作的途径; 过滤计算. 1.滤液通过饼层的流动 （1）滤液通过饼层流动的特点 ① 滤液通道细小曲折，形成不规则的网状结构； ②　过滤进行，滤饼厚度增加，流动阻力加大，过滤属非稳态操作； ③　液固接触面大，滤液的流动大都在层流区． （2）滤液通过饼层流动的数学描述－－康采尼方程式 　　 2.过滤速率和过滤速度 单位时间通过单位过滤面积的滤液体积－－过滤速度m/s 单位时间获得的滤液体积－－过滤速率[m3/s] 过滤速度是单位过滤面积上的过滤速率。 任一瞬时过滤速度 过滤速率为 　　　　　 式中　Ｖ－滤液量，m3 　　　　　　　　 Ａ－过滤面积，m2 　　　　　　　　 θ－过滤时间，s 　 康采尼方程式 3.滤饼的阻力 不可压缩滤饼，ε为常数；颗粒的形状与尺寸不变，a为常数． 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　r—反应颗粒的特性－比阻，[1/m2] 　 r比阻反映颗粒形状、尺寸及床层空隙率对滤液流动的影响。 4.过滤介质的阻力 5.过滤的基本方程式 — 滤饼体积与相应的滤液体积之比，[m3/m3] 不可压缩滤饼 s=0, 恒压过滤 过滤操作是在恒定压强下进行。 过滤 恒速过滤 3.4.3 恒压过滤 ①ΔP恒定，滤饼变厚，阻力增加,过滤速率降低; 恒压过滤 ②若为 常数， —表现过滤物料特性的 常数，m4/N.s 或 m2/Pa.s ③恒压过滤k、A、s、Ve常数 （3）影响沉降速度的因素 1.流体的黏度 2.颗粒的体积分数 颗粒体积分数0.2%，Ut计算偏差1% 颗粒体积分数0.2%和更高，干扰沉降（后续介绍） 3.器壁效应:容器的壁面和底面增加颗粒沉降的曳力,颗粒 的实际沉降速度小于自由沉降速度。 颗粒形状的影响:球形及近球形颗粒速度比球形颗粒快些 当量直径de：de是与一个颗粒体积相等的圆球的直径。 （4）沉降速度的计算 试差法 ①假设服从Stokes定律，由 值； ②由ut核算 如果10-4Re