化工原理第三章过滤电子教案

a-b 置换洗涤
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6. 过滤过程的特点
过滤过程中，床层厚度在变化，可按拟 定态过程处理。 设过滤设备的过滤面积为A、在过滤时间 为τ时所获得的滤液量为V 过滤速率u---单位时间、单位过滤面积所 得的滤液量 u dVdq 式总中量，qm 3/AVm2为通过A单d位过d滤面积的滤液
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二、过滤设备（Filter）
颗粒易变形，空隙随操作压差增大而 减小，液体流动阻力增大。过滤性能差。
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助滤剂
为改善滤饼的过滤性能，在过滤介 质表面（或滤浆中）加入另一种质地坚 硬不易变形的固体颗粒，形成较疏松的 滤饼。这种颗粒称作助滤剂。 基本要求： ⑴良好的渗透性，较低的流动阻力； ⑵不与滤浆发生化学反应，不溶于液相； ⑶在操作压差范围内不可压缩。
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上节重点内容回顾
1. 滤饼过滤中，真正发挥分离作用的是 A 。
2.
A 滤饼 B 过滤介质
2. 什么叫固定床层的空隙率？ 空隙体积与颗粒床层体积之比。它反映床 层中颗粒堆积的疏密程度。
3. 什么叫床层的比表面积 单位体积床层中所有颗粒的表面积。
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３) 床层的各向同性 若颗粒是非球形，各颗粒的定向应是
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管式压滤机（The Candle Filter）
结构：网状框架，外面套一层滤布袋， 多个框架连接于滤液总管。
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操作：预涂，过滤，排浆，卸渣，清洗（再生）。
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４．转筒过滤机（Rotray Drum Filter）
结构（Constraction）: 转鼓，分配头，滤浆槽，驱动装置。
特点： 自动连续操作，
结构：仅由滤板构成。主要参数：同上。 特点：具有与板框压滤机相同的优点，并
且自动化程度高。
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３．袋滤机 （Candle/Plate/Leaf Filter）
结构：网状框架外套滤布，固定于总 滤液管上，滤槽密封。
特点：过滤面积大，操作环境好，滤 饼洗涤充分。但结构复杂，滤布更换较 麻烦，设备造价高。
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滤浆：未过滤的悬浮液 过滤介质：多孔物质 滤液：通过过滤介质的液体 滤饼：被截留的固体颗粒层
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2、过滤方式 滤饼过滤：固相体积占10%以上。 深层过滤：固相体积在0.1％以下。
3. 过滤介质(Porous Medium) 滤饼的支撑物。“架桥”现象。
在滤饼过滤中，真正发挥分离作用 的是滤饼，而不是过滤介质。过滤 开始通常进行回流操作 dp
（1/m）
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2) 颗粒床层特性
空隙率：空隙体积与颗粒床层体积之比。 它反映床层中颗粒堆积的疏密程度。
V床层 V颗粒 V床层
影响因素：颗粒物性、形状、粒度分布、 填充方式等
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床层比表面： 单位体积床层中所有颗粒的表面积。
aBV S 床 粒层 V S粒 粒V S粒 粒 1a1
１．板框式压滤机（Plate Frame Filter） 结构：由板（洗涤板、非洗涤板）和
滤框构成，如图。 主要参数：过滤面积，板框尺寸、数
量，操作压力等。 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。但劳动强度大，操作环境差。
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２．箱式压滤机（Box Filter）
q
1
q
BACK
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2、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
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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。 可将床层中的不规则通道简化成长度为 Le的一组等径、平行圆型通道，并规定：
第一节 过滤原理及设备
一、过滤原理 １．过滤（Filtration） 过滤：是将悬浮液中的固、液两相有效地加以 分离的常用方法。 过滤的目的：获得清净的液体或获得作为产品 的固体颗粒。 过滤操作：是利用重力或人为造成的压差使悬 浮液通过多孔性过滤介质，悬浮液中的固体颗粒被 截留，滤液则穿过介质流出。
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常用过滤介质类型
织物介质：天然纤维织物，合成纤维织 物，玻璃丝、金属、丝织物 堆积介质：细砂、木炭、石棉、硅藻土 等 多孔固体介质：多孔陶瓷、多孔塑料、 金属烧结板等
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３．滤饼（Cake）
由被截留的固体颗粒垒积而成的颗粒床层。 不可压缩滤饼：
构成滤饼的颗粒不易变形，滤饼空隙 不因操作压差增大而改变。 可压缩滤饼：
过滤速率较大。但过滤 面积较小，过滤压差不 大，附属设备较多，流 程复杂。
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工作循环（Cycle ）：
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操作过程（Operation Program）
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操作流程（Operation Program）
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第二节 过滤过程计算
一、过滤过程的数学描述 1. 物料衡算 2. 过滤面积 --- A , m2 3. 滤液量 --- V , m3 4. 通过单位过滤面积的滤液总量---q m3/m2 5. 滤饼厚度 --- L , m 6. 滤饼空隙率 --- ε 7. 滤液的密度 --- ρ 8. 固体颗粒的密度 ---ρ p
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悬浮液含固量
---体积分数φ（m3固体/ m3悬浮液） ---质量分数w (kg固体/kg悬浮液) 对颗粒在液体中不发生溶胀的物系，此两 者关系为：
w/p
w/p 1w/
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悬浮液
V+LA
过滤机
LA（ 1） VLA
滤液V
滤饼 LA
液体LAε 固体LA（1-ε）
BACK1
L
V
A1
1
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4、颗粒床层的特性
众多固体颗粒堆积而成的静止的颗粒 层称为固定床。
1) 固体颗粒（Solid Particle） 固体颗粒影响流体流动的特性主要表
现在颗粒的大小、形状、表面积上。
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球形颗粒（Spherical Particle）
体积：
V
6
d
3 p
（m3）
表面积：
ｄp－球体直径（m）
S dp2
随机的，此时可以认为床层是各向同性的。 各向同性床层的一个重要特点：
床层横截面上可供流体通过的空隙面积与 床层截面之比在数值上等于空隙率ε。 壁效应：
壁面附近空隙率大于床层内部的现象。 对于直径较大的床层，壁效应可以忽略， 近似认为各截面上空隙率相同。
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5. 滤饼的洗涤
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。