沉降与过滤.pptVIP

第三章 沉降与过滤（settling and filtration） 一、重力沉降（略） 二、离心沉降 1、旋风分离器 （cyclone separator） 利用离心力作用净制 气体，可用于高温含尘 气体的分离。 旋风分离 三、过滤（filtration） 一、悬浮液的过滤 1、过滤方式 ①深层过滤 悬浮液中颗粒很小，而且含量很少（颗粒体积0.1%）。 ②滤饼过滤 颗粒体积1% ,悬浮液中颗粒沉积在过滤介质 的表面形成滤饼，而滤饼成为有效的过滤介质。 生产中大多采用滤饼过滤。 过滤示意图 滤饼过滤 cake filtration 架桥现象 悬浮液 2、过滤介质 ①织物介质 棉、麻、丝、毛等。 ②粒状介质 砂、木炭等。 ③多孔性介质 陶瓷、塑料、金属等粉末梢结成性制得。 过滤介质选择： 考虑悬浮液的酸碱性，操作压力与温度，截 止的机械强度等。 3、助滤剂（filter aid） 常用的助滤剂： ①硅藻土，经干燥或煅烧、粉碎、筛分得到，主要成分为含 80%―95% SiO2的硅酸； ②珍珠岩，其粉末在1000℃下迅速加热膨胀后，经粉碎筛分得到，主要成分为含70% SiO2的硅酸铝； ③石棉与少量硅藻土混合而成； ④炭粉、纸浆粉等。 二、过 滤速率基本方程 过滤速率—单位时间内滤过的滤液体积，m3/s。 过滤速度—单位过滤面积的过滤速率， m/s。 过滤操作的特点：滤饼厚度随过滤时间逐渐增大 过滤阻力也随之增大。 如果压差不变，过滤速 率必逐渐减小。若想保 持一定过滤速率，应逐 渐增大压差，克服逐渐 增大的阻力。 过滤速率=过滤推动力/过滤阻力 过滤推动力就是压力差ΔΡ= ΔΡc + ΔΡm ， 过滤阻力包括滤饼阻力和过滤介质阻力。 过滤阻力与滤液性质及滤饼层性质有关。 分析：滤饼层孔道细微，滤液流速很小， 其流动类型属于层流。 由哈根- 泊素叶方程（Hagen-Poiseuille） 分析过滤时间与滤液量的关系 设： 过滤面积为A, 过滤时间为dτ, 滤液体积为dV, 过滤速率为dV/ dτ。 滤饼厚为L, 单位体积滤液可得干滤饼质量w ， 滤饼层中的毛细孔道的平均长度 l 。 L ∞ w V/A l ∞ w V/A u ∞ dV/A dτ 代入hagen-poiseuille方程 上式中的ΔPc为滤液通过滤饼的推动力 滤饼阻力 Rc=rμwV/A 考虑过滤介质阻力， Rm= rμwVe/A 总推动力为总压力降： ΔPc +ΔPm =ΔP 综合上述情况，过滤速率方程式为： 三、恒压过滤 1、滤液体积V与过滤时间τ的关系 曲线O-B表示实际过滤操作的V与τ的关系。 而曲线 O-O’表示过滤介质阻力对应的虚 拟滤液体积Ve与虚拟 过滤时间τe的关系 恒压过滤时，Δp为常数。对于一定的悬浮液和过滤介质μ、r、w、V也均为常数 积分 令 q = V/A , qe =Ve/A 代入上式 q2+2qqe= Kτ 恒压过滤方程式 表示恒压条件下V与τ的关系，式中的 qe与 K 称 为过滤常数 ( filtration constant )，由实验确定。 2、过滤常数的测定 工业设计时要用悬浮液在小型实验设备中测 定过滤常数。将恒压过滤方程式改写成 在恒压过滤时τ/q 与 q 之间具有线形关系。 直线的斜率为1/Κ ，直线的截距为2 qe/ Κ.