化工原理第三章---过滤

实验二 过滤实验1 实验目的（1）了解过滤设备的构造和操作方法。

（2）掌握过滤问题的简化工程处理方法。

（3）测定在恒压操作时的过滤常数K ，q e ，τe ，并以实验所得结果验证过滤方程式，增进对过滤理论的理解。

（4）改变压强差重复上述操作，测定压缩指数s 和物料特性常数k （选做）。

2 基本原理过滤过程是将悬浮液送至过滤介质及滤饼一侧，在其上维持另一侧较高的压力，液体则通过介质而成滤液，而固体粒子则被截留逐渐形成滤饼。

过滤速度由过滤介质两端的压力差及过滤介质的阻力决定。

过滤介质阻力由二部分组成，一为过滤介质，一为滤饼（先沉积下来的滤饼成为后来的过滤介质）。

因为滤饼厚度（亦即滤饼阻力）随着时间而增加， 所以恒压过滤速度随着时间而降低。

对于不可压缩性滤饼，在恒压过滤情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：2e e ()(+) q q K θθ+= （2.1） （2.1）式中：q —单位过滤面积获得的滤液体积，m 3/m 2；q e —单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/m 2；θ—实际过滤时间，s ；θe —虚拟过滤时间，s ；K —过滤常数，m 2/s 。

将（2.1）式微分，可以得到:e 22d q q dq K Kθ=+ （2.2） 当各数据点的时间间隔不大时，d θ/ d q 可以用增量之比△θ/△q 来代替，即:e 22q q q K Kθ∆=+∆ （2.3） 式（2.3）为一直线方程。

试验时，在恒压下过滤要测定的悬浮液，测出过滤时间θ及滤液累积量q 的数据，在直角坐标纸上标绘△θ/△q 对q 的关系，所得直线斜率为2/K ，截距为2q e /K ，从而可以分别得到K 和q e 。

式（2.1）中的θe 可由下式获得：2e e q K θ= （2.4）其中，过滤常数K 的定义式为：1=2s K k p -∆ （2.5） 将式（2.5）两边取对数，得到：l g =(1)l g ()l g K s p k -∆+（2.6）因为s 为常数，k ＝1/(μr 0v )，k 也为常数，故在双对数坐标体系中，K 与△p 为线性关系，直线的斜率为1-s ，截距为lg(2k )，由此可分别计算出压缩性指数s 和物料的特性常数k 。

化工原理过滤
化工原理中的过滤操作是一种常见的分离技术，常用于固液分离或浓缩溶液中的悬浮物。

过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙来阻挡固体颗粒，使液体通过，从而实现固液分离。

过滤可以通过不同的方法进行，常见的有压力过滤、真空过滤和重力过滤等。

压力过滤是利用外部压力将液体推动通过过滤介质，真空过滤则是利用负压将液体吸附并通过过滤介质，而重力过滤则是利用重力将液体逐渐通过过滤介质。

在过滤过程中，过滤介质的选择十分重要。

通常选择具有一定孔隙大小和孔隙分布的过滤介质，以阻挡固体颗粒的同时保证液体的通过。

过滤介质可以是多种形式，如滤纸、滤布、滤板等。

滤纸是一种常见的过滤介质，具有不同的过滤速度和过滤精度。

滤布和滤板则常用于需要更高的过滤精度和更长使用寿命的场合。

在过滤过程中，还可以采用一些辅助设备来提高过滤效果。

常见的辅助设备包括搅拌装置、加热装置和冷却装置等。

搅拌装置可以通过搅拌将固体颗粒更好地分散在液体中，加快过滤速度；加热装置和冷却装置则可以改变液体的温度，提高过滤效果。

需要注意的是，在进行过滤操作时，要根据具体情况选择适当的过滤方式、过滤介质和辅助设备。

同时，要根据固液分离的要求和液体性质进行操作，并进行必要的控制和调整，以获得满意的过滤效果。

化工原理中过滤的原理过滤是一种常用的固液分离操作，它在化工生产中被广泛使用。

过滤的原理是通过选择性通透性的过滤介质，将混合液中的固体颗粒物过滤掉，使固体和液体分离，从而实现对溶液、悬浮液或悬浮体的固液分离。

过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现固液分离。

过滤介质可以是各种固体材料，如纸张、纤维、陶瓷、布料、过滤膜等。

根据孔隙大小，过滤可以分为粗过滤、中过滤和细过滤。

在过滤过程中，混合液经过过滤介质，固体颗粒被阻挡在过滤介质上，而溶液或悬浮液则通过过滤介质的孔隙或表面，从而分离出来。

当混合液通过过滤介质时，颗粒物与过滤介质表面发生接触，形成一个颗粒物层。

随着混合液的通过，颗粒物层逐渐增厚，形成一个带有颗粒物的过滤膜。

由于颗粒物层的存在，过滤膜会形成一个阻力，这个阻力被称为阻力梯度，它与颗粒物层的厚度、孔隙度和颗粒物的形状有关。

过滤的主要参数包括过滤速度、过滤精度和过滤阻力。

过滤速度是指单位时间内通过过滤介质的溶液或悬浮液的体积，它取决于过滤介质的孔隙大小和过滤压差。

过滤精度是指过滤介质能够过滤掉的颗粒物的最小直径，它取决于过滤介质的孔隙大小。

过滤阻力是指通过过滤介质时产生的阻力，它取决于过滤介质的孔隙度、厚度和颗粒物层的性质。

过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力、颗粒物的浓度和颗粒物的形状等。

选择适当的过滤介质和调节过滤条件可以提高过滤效果。

在工业过滤中，根据情况可以采取不同的过滤方式，如常见的压力过滤、层析过滤、吸附过滤、离心过滤等。

这些过滤方式在应用中根据混合液的性质和固体颗粒的特点进行选择，以获得最佳的过滤效果。

总之，过滤是一种常用的固液分离操作，通过过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现混合液的固液分离。

过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力等。

第三章沉降与过滤沉 降【 3-1 】 密度为 1030kg/m 3、直径为 400 m 的球形颗粒在 150℃的热空气中降落，求其沉降速度。

解 150℃时，空气密度0.835kg / m 3 ，黏度 2.41 10 5 Pa s颗粒密度p 1030kg / m3，直径 d p 4 10 4 m假设为过渡区，沉降速度为4 g 2 ( p)214 9 81 2 103013234u td p( . ) ( ) 4 101.79 m / s225225 2.41 10 50.835d p u t44101 79 0．835验算Re=.24 82 41 105..为过渡区3【 3-2 】密度为 2500kg/m 的玻璃球在 20℃的水中和空气中以相同的速度沉降。

解 在斯托克斯区，沉降速度计算式为u td 2ppg / 18由此式得（下标w 表示水， a 表示空气）18pw d pw2( pa )d pa2 u t =gwad pw ( d pa(pa )wpw)a查得 20℃时水与空气的密度及黏度分别为w998 2 3w 1 . 004 10 3 . kg / m , Pa s 1 205 3a1 81 10 5 Pa sa . kg / m , .已知玻璃球的密度为p2500 kg / m 3 ，代入上式得dpw( 2500 1 205 ) 1 . 004 10.d pa( 2500998 2 1 . 81 10. )359.61【 3-3 】降尘室的长度为10m ，宽为 5m ，其中用隔板分为 20 层，间距为 100mm ，气体中悬浮的最小颗粒直径为10 m ，气体密度为1.1kg / m 3 ，黏度为 21.8 10 6 Pa s ，颗粒密度为4000kg/m 3。

试求： (1) 最小颗粒的沉降速度；(2) 若需要最小颗粒沉降，气体的最大流速不能超过多少m/s (3) 此降尘室每小时能处理多少m 3 的气体解 已知 d pc10 10 6 m, p4000kg / m 3 ,1.1kg / m 3 ,21.8 10 6 Pa s(1) 沉降速度计算假设为层流区gd pc 2 (p) 9 . 81 ( 10 10 6 2 ( 4000 1 1u t)6 . ) 0.01m / s1818 21.8 10d pc u t10 10 6 0 01 1 1000505． 2 验算 Re21 8 10 6 为层流.(2) 气体的最大流速 umax 。

化工原理单元操作——过滤原理及设备一.过滤原理（1）过滤是利用可以让液体通过而不能让固体通过的多孔介质，将悬浮液中的固、液两相加以分离的操作。

（2）过滤方式①滤饼过滤过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧。

过滤介质常用多孔织物，其网孔尺寸未必一定须小于被截留的颗粒直径。

在过滤操作开始阶段，会有部分颗粒进入过滤介质网孔中发生架桥现象，也有少量颗粒穿过介质而混与滤液中。

随着滤渣的逐步堆积，在介质上形成一个滤渣层，称为滤饼。

不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，而穿过滤饼的液体则变为清净的滤液。

通常，在操作开始阶段所得到滤液是浑浊的，须经过滤饼形成之后返回重滤。

②深层过滤颗粒尺寸比介质孔道小的多，孔道弯曲细长，颗粒进入孔道后容易被截留。

同时由于流体流过时所引起的挤压和冲撞作用。

颗粒紧附在孔道的壁面上。

介质表面无滤饼形成，过滤是在介质内部进行的。

（3）过滤介质①织物介质：即棉、毛、麻或各种合成材料制成的织物，也称为滤布。

②粒状介质：细纱、木炭、碎石等。

③多孔固体介质（一般要能够再生的才行）：多孔陶瓷、多孔塑料、多孔玻璃等。

二．过滤设备——板框过滤机（1）结构与工作原理：板框过滤机由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。

板和框一般制成方形，其角端均开有圆孔，这样板、框装合，压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道。

框的两侧覆以滤布，空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼的空间。

悬浮液从框右上角的通道1（位于框内）进入滤框，固体颗粒被截留在框内形成滤饼，滤液穿过滤饼和滤布到达两侧的板，经板面从板的左下角旋塞排出。

待框内充满滤饼，即停止过滤。

如果滤饼需要洗涤，先关闭洗涤板下方的旋塞，洗液从洗板左上角的通道2（位于框内）进入，依次穿过滤布、滤饼、滤布，到达非洗涤板，从其下角的旋塞排出。

板框过滤机如果将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3，则板框的组合方式服从1—2—3—2——1—2—3之规律。

组装之后的过滤和洗涤原理如图所示。