化工单元过程与操作 化工单元过程与操作 情境二 任务二 液固分离方法及设备的认识和选择.ppt

2. 过滤介质 （1）对过滤介质的性能要求 a) 多孔性，对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒，孔道又不宜大 。 b) 物理化学性质稳定，耐热，耐化学腐蚀。 c) 足够的机械强度，使用寿命长 d) 价格便宜 （2）工业上常用的过滤介质的种类 ①织物介质(又称滤布) ②堆积介质 ③多孔固体介质 ④多孔膜 ①织物介质：滤布，用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的织物，由玻璃丝或金属丝织成的网。能截留颗粒的最小直径为5-65?m。工业上的应用最为广泛。 ②堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石棉、硅藻土）或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。 ③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截1-3?m的微细颗粒。 ④多孔膜：用于膜过滤的各种有机高分子膜和无机材料膜。醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留1?m以下的微小颗粒。 3. 滤饼与助滤剂 可压缩滤饼 颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作用下变形，使滤饼中的流动通道变小，阻力增大。 不可压缩滤饼 颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并不因所受的压力差而变形 滤饼 助滤剂 能形成多孔饼层的刚性颗粒，具有良好的物理化学性质。 可减少可压缩滤饼的流动阻力。 使用方法：预涂法和掺滤法。 二、常见的过滤设备——板框压滤机 由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机而构成。 板上没有洗涤液通道的，称为滤板，以一扭为记；另一种是板上开有洗涤液通道的，称为洗涤板，以三扭为记。滤框以二扭为记。板框过滤机组合时，一般将板、框按123212321……顺序安装。 （b）板框压滤机的滤板与滤框 1—滤板 2—滤框 3—洗涤板 三、过滤基本方程 1.滤液通过滤饼层的流动 dp de m3/m3 滞流，哈根—泊谡叶公式： 过滤速度： 床层的当量直径： 2. 过滤速率 过滤速率：单位时间内通过的滤液体积。 dV/dt m3/s 过滤速度：单位时间单位过滤面积A上获得滤液体积。 dV/(Adt) m/s 过滤基本方程式：过滤过程中某一瞬间的过滤速率与各有关因素的关系。 3.滤饼的阻力 令 比阻r：单位厚度滤饼的阻力； 在数值上等于粘度为1Pa·s的滤液以1m/s的平均流速通过厚度为1m 的滤饼层时所产生的压强降； 比阻反映了颗粒特性(形状、尺寸及床层空隙率)对滤液流动的影响； 床层空隙率ε愈小及颗粒比表面愈大，则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。 4.过滤介质阻力 △pm——过滤介质两侧的压力差 le——当量滤饼厚度 Rm——过滤介质的阻力 5.过滤基本方程 假设每获得1m3滤液形成滤饼vm3 LA=vV 过滤基本方程 四、 恒压过滤基本方程式 恒压过滤：在恒定压强差下进行的过滤操作。 特点：滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加；但推动力Δp恒定，过滤速率逐渐变小。 令： 令：q=V/A , qe=Ve/A 当滤饼阻力 过滤介质阻力时： 过滤时间t～滤液体积V（单位过滤面积上获得的滤液体积q）之间的关系。 过滤常数K、qe测定 测得多组t～V(q)数据，得： t/q q 学习情景二 非均相物系分离方案 自然界的混合物分为两大类 均相物系 均相混合物。物系内部各处均匀且无相界面。 如溶液和混合气体。 非均相物系 非均相混合物。物系内部有隔开不同相的界面存 在，且界面两侧的物料性质有显著差异。 如：悬浮液、乳浊液、泡沫液；含尘气体、含雾气体 属于气态非均相物系。 非均相物系由分散相和连续相组成： 分散相： 分散物质。在非均相物系中，处于分散状态的 物质。 连续相： 分散介质。包围着分散物质而处于连续状态的 流体。 非均相物系的分离方法： 分离 机械 分离 沉降：密度不同 过滤：大小不同 重力沉降 离心沉降 两相具有不 同物理性质 两相发生 相对运动 分离依据 非均相物系的分离在工业中的应用： 回收分散相 净化连续相 环境保护和安全生产 一、重力沉降 研究内容：气固体系、理想化的球形颗粒、自由沉降 任务一 气固分离方法及设备的认识 （沉降） 在某种力场中，利用两相间ρ差异，使之发生相对运动而 实现分离的操作叫沉降。 自由沉降： 单个颗粒在流体中沉降，或者颗粒群在流体中分散得较好而颗粒之间互不接触互不碰撞的条件下沉降。 1. 重力沉降速度 球形颗粒的自由沉降 u 重力 Fg 阻力 Fd 浮力 Fb ?S：颗粒密度 匀速运动： Fg-Fb-Fd= ma