1、1 第三章、非均相混合物 分離及固體流態化 3.2 過濾分離原理及設備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 2 一、濾液通過餅層的流動 （1）非定態過程 （2）滯流流動可用康采尼公式描述 3 22 () 5(1) c p u aL (3-59) 3 二、過濾速率與過濾速度 過濾速度 過濾速率 單位時間通過單位過濾面積的濾液體積，單位m/s。 3 22 () 5(1) c pdV u AdaL 單位時間獲得的濾液體積，單位為m3/s。 3 22 () 5(1) c A pdV daL (3-59a) (3-59b) 4 三、濾餅的阻力

2、22 3 5(1)a r 濾餅的比阻 反映了顆粒形狀、尺寸及床層的空隙率對濾液 流動的影響，為單位厚度床層的阻力，單位1/m2。 (3-60) 5 濾餅的阻力 RrL 單位 1/m。 ()() cc ppdV AdrLR 因此 = 推力 速度 阻力 (3-62) (3-61) 三、濾餅的阻力 6 四、過濾介質的阻力 m m pdV AdR (3-62) 仿照式3-61可以寫出濾液穿過過濾介質層的速 度關系式： 過濾介質 阻力, 1/m 。 7 五、過濾基本方程式 ()() cm mm ppdVp AdRRRR 假設過濾介質對濾液流動的阻力相當于厚度為 Le的濾餅層的阻力，即 把過濾介質與濾餅聯

3、合起來考慮 em rLR 當量濾餅厚度 虛擬濾餅厚度 8 一定操作條件下，以一定介質過濾一定懸浮 液時，Le為定值；但同一介質在過濾不同懸浮液 的操作中，Le值不同。 五、過濾基本方程式 em rLR 9 ()() ee dVpp AdrLrLr LL 則上式變為則上式變為 任一瞬間的濾餅厚度與當時已經獲得的濾液 體積之間的關系為： V L A 濾餅體積與相 應的濾液體積 之比，m3/m3 五、過濾基本方程式 10 e e V L A 同理有 過濾介質的當 量濾液體積， 虛擬濾液體積 所以 2 () e dVAp drVV （3-69） 五、過濾基本方程式 11 V q A e e V q A

4、 () e dqp drqq 令 則有 （3-69a） 五、過濾基本方程式 單位過濾面積 所得濾液體積 單位過濾面積所 得當量濾液體積 12 ()srrp 對可壓縮濾餅，比阻在過濾過程中不再是常數， 它是兩側壓力差的函數。 （3-70） 濾餅的壓縮性指 數，量綱為一。 一般情況下，s=01。對于不可壓縮濾餅，s=0。 幾種典型物料的壓縮性指數值，列于表32中。 五、過濾基本方程式 13 或 21 () s e dVAp drVV 1 )( s e dqp drqq 最后可得 過濾基本方程式 （3-71） （3-71a） 五、過濾基本方程式 14 1 k r 對于一定的懸浮液，k可視為常數。 令

5、： 21 s e dVkAp dVV 1 )( s e dqk p dqq 過濾基本方程式 （3-73） （3-73a） （3-72） 五、過濾基本方程式 15 第三章、非均相混合物 分離及固體流態化 3.2 過濾分離原理及設備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 16 恒壓過濾 在恒定壓力差下進行的過濾操作稱為恒壓 過濾。恒壓過濾時，濾餅不斷變厚使得阻力逐 漸增加，但推動力恒定，因而過濾速率逐漸變 小。 K是由物料特性及過濾壓力差所決定的，恒壓過 濾時其為常數，稱為過濾常數，其單位為m2/s。 1 2 s Kk

6、 p 令： 17 恒壓過濾時過濾基本方程式變為： 2 2() e dVKA dVV )2( e dqK dqq 積分，得到 22 2 e VVVKA 2 2 e qq qK (3-76) (3-76a) 恒壓過濾方程式 或 恒壓過濾 18 當過濾介質阻力可以忽略時， 恒壓過濾方程式 22 VKA 2 qK 恒壓過濾 19 過濾常數 介質常數 e V e q K 由實驗測定 恒壓過濾 20 第三章、非均相混合物 分離及固體流態化 3.2 過濾分離原理及設備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 3.2.5 恒速過濾與

7、先恒速后恒壓的過濾 21 恒速過濾 恒速過濾是維持過濾速率恒定的過濾方式。 在這種情況下，由于隨著過濾的進行，濾餅不斷 增厚，過濾阻力不斷增大，要維持過濾速率不變， 必須不斷增大過濾的推動力壓力差。 R dVVq u AdA 常數常數 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 22 代入過濾基本方程式，得到 2 RRe pr ur u q 2 R ar u Re br u q pab 令： 于是 對不可壓縮濾餅進行恒速過濾時，其操作壓力 差隨過濾時間成直線增高。 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 23 先恒速后恒壓 圖3-19 先恒速后恒壓過濾裝置 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 24 恒壓階段的過濾方程 22

8、2 ()2()() ReRR VVV VVKA () R () R VV 轉入恒壓操作后所經歷的過濾時間。 轉入恒壓操作后所得的濾液體積。 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 25 第三章、非均相混合物 分離及固體流態化 3.2 過濾分離原理及設備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 3.2.6 過濾常數的測定 26 一、恒壓下 的測定,() ee K V q 過濾常數通常是在相同條件下，用相同物 料，在小型實驗設備上進行恒壓過濾實驗而獲 得。 將恒壓過濾方程式 12 e qq

9、 qKK 2 K 2 e q K 直線的斜率為 ，截距為 。 2 2 e qq qK 變換為 27 二、壓縮性指數s的測定 先求出若干過濾壓力差下的K值，然后對K p數據加以處理 1 2 s Kk p 上式兩端取對數，得 lg1lglg 2Kspk K與p的關系在雙對數坐標上標繪時應是直 線，直線的斜率為(1-s)，截距為lg(2k)。 28 第三章、非均相混合物 分離及固體流態化 3.2 過濾分離原理及設備 3.2.1 流體通過固體顆粒床層的流動 3.2.2 過濾操作的原理 3.2.3 過濾基本方程式 3.2.4 恒壓過濾 3.2.5 恒速過濾與先恒速后恒壓的過濾 3.2.6 過濾常數的測定 3.2.7 過濾設備 29 一、板框壓濾機 30 一、板框壓濾機 31 一