化工原理第三章过滤.pptVIP

颗粒床层的压降固定床中颗粒间的空隙形成许多可供流体通过的细小通道。这些通道曲折、相互交联，截面大小、形状极不规则。流体通过如此复杂的通道阻力很难进行理论计算，必须依靠实验来解决问题。实验规划方法----数学模型法1）.床层的简化物理模型*流体通过颗粒层的流动多为爬流状态，单位体积床层所具有的表面积对流动阻力有决定性的作用。在原床层与简化床层空速u相等情况下，二者阻力或压降相同。细管的全部流动空间等于颗粒床层的空隙容积Le的一组等径、平行圆型通道，并规定：可将床层中的不规则通道简化成长度为细管的内表面积等于床层颗粒的全部表面其当量直径为de*......①以１m3床层为例：通道的体积即空隙体积ε；忽略床层中因颗粒相互接触而彼此覆盖的表面积则：通道内表面积＝颗粒体积×颗粒比表面积＝（滤饼体积－空隙体积）×颗粒比表面积＝(1-ε)a2）.流体压降的数学模型*简化的物理模型已将流体通过具有复杂几何边界的床层的压降简化为通过均匀圆管的压降，因此：……②u1—流体在细管内的流速u---空床流速（表观流速）……③将①③式代入②式，得：可写成细管长度Le与床层高度L成正比，则上式010203模型的检验和模型参数的估值K‘---康采尼常数Re---床层雷诺数康采尼(Kozeny）进行实验研究，发现在流速较低、雷诺数Re2的情况下，实验数据能较好地符合下式010302康采尼方程*适用范围：Re2欧根方程适用范围：Re=0.17~420BACK03040201影响床层压降的变量有三类：*、操作变量u、流体物性μ和ρ、床层特性ε和a其中影响最大的是ε主要步骤：数学模型法*将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式描述的物理模型建立数学模型通过实验对数学模型的合理性进行检验并测定模型参数关键：在于合理简化，具体问题具体分析必须对于过程的内在规律特别是过程的特殊性有着深刻的理解。过滤速率（FilterRate）单位时间单位过滤面积得到的滤液体积。(m3/m2.s)(q=V/A)由康采尼公式*可得：∵1滤饼阻力（ResistanceofCake）2假设滤饼不可压缩，则空隙率ε为常数。颗粒形状、尺寸不变，比表面积ａ也是常数。令 3过滤速率：1Δψ－滤饼（床层）两侧的压差，过滤推动力。2ｒ－滤饼的比阻，表示了固体颗粒及滤饼结构对过滤速率的影响，可反应过滤操作的难易。对于不可压缩滤饼：3r仅取决于悬浮液的物理性质，对于可压缩滤饼：Δψ↑，r↑4s—压缩指数不可压缩滤饼s=0可压缩滤饼s=0.2~0.8*2）．过滤介质的阻力（ResistanceofMedium） 过滤介质阻力的大小可视为通过单位过滤面积获得某当量滤液量qe所形成的虚拟滤饼层的阻力。 通过过滤介质层的过滤速率：Δψ2－过滤介质两侧的压差rφμqe－过滤介质阻力Δψ－滤饼与过滤介质两侧的总压差，过滤总推动力。故：通过过滤介质层的过滤速率与通过滤饼的过滤速率相等。即：3）过滤常数*由式可知，影响过滤速率的物性参数很多，包括悬浮液的性质（φ、μ等），及滤饼特性（ε、a，以r表示）。这些参数在一般恒压过滤中保持恒定，可将其归并为一常数，1令2BACK3用实验直接测得—参数归并法。4K，qe称为过滤常数,由实验测定。5上节重点内容回顾*01为什么要对滤饼进行洗涤？02某些过滤过程需要回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐，则在过滤过程结束时用清水或其他液体通过滤饼流动，称为洗涤。上节重点内容回顾：*请说出下式中每一个符号的物理含义单位时间、单位过滤面积所得的滤液量3.过滤速率u的定义2.板框压滤机的特点：结构紧凑，过滤面积大，操作压差高，可过滤细小颗粒或粘度较大的物料。劳动强度大，操作环境差。4）过滤速率基本方程式（TheBaseEquation）V－滤液体积（m3），Ve=Aqe－形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量（虚拟量）（m3）。此方程表示某一瞬时的过滤速率与物系性质、操作压差及该时刻以前的累计滤液量之间的关系，同时也表明了过滤介质阻力的影响。间歇过滤过程

（滤液量与过滤时间的关系）1即：2或3若忽略介质阻力：4或5恒速过滤方程：恒速过滤（Cons.RateFilter）6恒压过滤时Ｋ为常数恒压过滤方程：或若忽略介质阻力：或恒压过滤（Cons.PressureFilter）02010