第三章

非均相物系的分離

重點：過濾和沉降、離心的基本理論

難點：過濾基本方程的應用、過濾設備

第三章

非均相物系的分離

重點1均相物系：

均相混合物。物系內部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系：非均相混合物。物系內部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側的物料性質有顯著差異。如：由固體顆粒與液體構成的懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態非均相物系，由固體顆粒與氣體構成的含塵氣體、含霧氣體屬于氣態非均相物系。第一節

概述均相物系：均相混合物。物系內部各處均勻且無相界面。如溶液和2由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同，機械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。

通常先造成一個兩相物系，再用機械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。非均相物系的分離方法：均相物系的分離：由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因3非均相物系的分離過濾非均相物系的分離過濾4過濾介質:過濾采用的多孔物質；濾漿:所處理的懸浮液；濾液:通過多孔通道的液體；濾餅或濾渣:被截留的固體物質。以某種多孔物質為介質，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現固液分離的單元操作。第二節

過濾

一、過濾操作的基本概念

1過濾(filtration)

過濾介質:過濾采用的多孔物質；以某種多孔5濾漿原懸浮液。濾餅截留的固體物質。過濾介質多孔物質。濾液通過多孔通道的液體。過濾操作示意圖(濾餅過濾)濾漿濾餅過濾介質濾液過濾操作示意圖6

濾餅過濾過程：剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液混濁。開始后：迅速發生“架橋現象”，顆粒被攔截，濾液澄清。所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質。2過濾方式

過濾的操作基本方式有兩種：濾餅過濾和深層過濾。

2.1濾餅過濾：餅層過濾濾餅過濾過程：剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液7架橋現象注意：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現象”能發生。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。架橋現象注意：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現象”能發8特點：顆粒(粒子)沉積于介質內部。深層過濾過濾對象：懸浮液中的固體顆粒小而少。過濾介質：堆積較厚的粒狀床層。過濾原理：顆粒尺寸介質通道尺寸，顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質孔道上。應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。2.2深層過濾特點：顆粒(粒子)沉積于介質內部。深層過濾過濾對象：懸浮液中9織物介質(又稱濾布)

由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網；過濾介質的分類：堆積介質

由各種固體顆粒（細砂、硅藻土等）堆積而成，多用于深床過濾；多孔固體介質

這類介質具有很多細微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細微顆粒的懸浮液，如白酒等的精濾。3過濾介質織物介質(又稱濾布)過濾介質的分類：堆積介質多孔固體介質310過濾介質應具有如下性質：過濾介質的作用(濾餅過濾)：促使濾餅的形成，并支承濾餅。（1）多孔性，液體流過的阻力小；（2）有足夠的強度；（3）耐腐蝕性和耐熱性；（4）孔道大小適當，能發生架橋現象。過濾介質應具有如下性質：過濾介質的作用(濾餅過濾)：促11不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成，則當壓強差增大時，濾餅的結構不發生明顯變化，單位厚度濾餅的流動阻力可視作恒定，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。隨著過濾的進行，濾餅的厚度增大，濾液的流動阻力亦逐漸增大，導致濾餅兩側的壓強差增大。濾餅的壓縮性對壓強差有較大影響。可壓縮濾餅：若濾餅為膠體物質時，當壓強差增大時，濾餅則被壓緊，使單位厚度濾餅的流動阻力增大，此類濾餅稱為可壓縮濾餅。

4濾餅的壓縮性和助濾劑不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成，則當壓強差增大12助濾劑：對于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進行，可以將質地堅硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆粒混入懸浮液或預涂于過濾介質上，以形成疏松餅層，使得濾液暢流，該種顆粒狀物質就稱為助濾劑。常用的助濾劑：硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。助濾劑的基本要求：1、能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。2、具有化學穩定性。3、在操作壓強范圍內具有不可壓縮性。助濾劑：對于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進行，可以將質地堅硬而13工業上使用的典型過濾設備：按操作方式分類：間歇過濾機、連續過濾機按操作壓強差分類：壓濾、吸濾和離心過濾板框壓濾機（間歇操作）轉筒真空過濾機（連續操作）過濾式離心機二、過濾設備工業上使用的典型過濾設備：按操作方式分類：間歇過濾機、連續14結構：濾板、濾框、夾緊機構、機架等組成。濾板：凹凸不平的表面，凸部用來支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。洗滌板：左上角的洗水通道與兩側表面的凹槽相通，使洗水流進凹槽；非洗滌板：洗水通道與兩側表面的凹槽不相通。1

板框壓濾機

下載結構：濾板、濾框、夾緊機構、機架等組成。濾板：凹凸不平的表面15為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯，在鑄造時常在板與框的外側面分別鑄有一個、兩個或三個小鈕。非洗滌板為一鈕板，框帶兩個鈕板，洗滌板為三鈕板。濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔洗水通道：濾框左上角的圓孔為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯，在鑄造時常16第三章-過濾及離心講解課件17這是一臺等待出廠的板框過濾機產品這是一臺等待出廠的板框過濾機產品18過濾機的板和框的結構過濾機的板和框的結構19濾漿洗水濾板濾框洗板濾布濾漿洗水濾板濾框洗板濾布20第三章-過濾及離心講解課件21第三章-過濾及離心講解課件22濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過濾機濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過濾機23第三章-過濾及離心講解課件24第三章-過濾及離心講解課件25

板框過濾機的操作是間歇式的，每個操作循環由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個階段。過濾過程1)、裝合：將板與框按1-2-3-2-1-2-3的順序，濾板的兩側表面放上濾布，然后用手動的或機動的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。2)、過濾：用泵把濾漿送進右上角的濾漿通道，由通道流進每個濾框里。濾液穿過濾布沿濾板的凹槽流至每個濾板下角的閥門排出。固體顆粒積存在濾框內形成濾餅，直到框內充滿濾餅為止。板框過濾機的操作是間歇式的，每個操作循環由裝合、過濾263)、洗滌：將洗水送入洗水通道，經洗滌板左上角的洗水進口，進入板的兩側表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關閉。4)、卸渣、整理打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時，洗滌速率約為過濾終了速率的1/4。為什么？3)、洗滌：4)、卸渣、整理在洗液粘度與濾液27結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。可根據需要增減濾板的數量，調節過濾能力。對物料的適應能力較強，由于操作壓力較高（3~10kg/cm2），對顆粒細小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動強度大，所以它只適用于小規模生產。近年出現了各種自動操作的板框壓濾機，使勞動強度得到減輕。板框壓濾機的特點：結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。板框壓濾機的特點28結構：1.懸筐式離心機(suspended-basketcentrifuge)

轉鼓濾餅濾布濾網離心過濾機工作原理圖轉鼓(上有小孔，亦稱懸框)；濾網；濾布；機架。原理：

由于離心力作用，液體產生徑向壓差，通過濾餅、濾網及濾筐而流出。3離心過濾機結構：1.懸筐式離心機(suspended-basketc29在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動，均勻地沿圓周分散到濾筐的過濾段。濾液透過濾網而形成濾渣層。活塞推渣器與加料斗一齊作往復運動，將濾渣間斷地沿著濾筐內表面向排渣口排出。排渣器的往復運動是先向前推，馬上后退，經過一段時間形成一定厚度的濾渣層后，再次向前推，如此重復進行推渣。分離因數約為300～700，其生產能力大，適用于分離固體顆粒濃度較濃、粒徑較大（0.1~5mm）的懸浮液，在生產中得到廣泛應用。工作原理：特點：4往復活塞推渣離心機在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動，均勻地沿30離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機

結構：如圖工作過程：料漿濾液濾渣轉鼓濾餅濾布濾網洗滌料漿進入錐形濾筐底部，靠離心力甩向濾筐；液相通過濾布，固相被截留。濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動，經過洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。5離心力自動卸渣離心機（conicalbasketcentrifuge）離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機結構：如圖工作過程：31特點：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結構簡單，造價低廉，功率消耗小。對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動敏感。生產能力較大，分離因數約為2000，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為0.04~1mm的懸浮液。在各種結晶產品的分離中廣泛應用。為什么會自動卸料？特點：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結構簡單，32設備名稱主要結構工作過程特點、適用性生產能力計算板框壓濾機濾板、濾框、夾緊機構、機架裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理加壓過濾，推動力較大結構簡單，造價低；過濾面積大，能耗少；讀為間歇操作，推動力較大；洗滌時間長，生產效率低。應用范圍廣。對原料的適應性強轉鼓真空過濾機轉筒(濾網、濾布)、分配頭、濾漿槽過濾、洗滌、吹干、卸渣真空過濾，推動力較小；連續化生產，自動化程度高，推動力小，濾餅濕度大，設備投資高適于粒度中等，粘度不太大的物料離心過濾機轉鼓(濾網、濾布)、機架過濾、洗滌、卸渣等離心過濾，推動力最大；濾液濕度小。應用廣泛，適應性強。儀設備成本高，過濾面積小。(q+qe)2=K(+e)幾種過濾設備的比較設備名稱主要結構工作過程特點、適用性生產能力計算板框壓濾機濾33生產能力:單位時間內獲得的濾液體積。對于間歇過濾機，一個過濾循環包括過濾、洗滌、卸渣、清理、重裝等步驟。通常把卸渣、清理、重裝等所用的時間合在一起稱為輔助時間D

。一個循環時間T=+W+D。其中只有過濾時間真正用于過濾。2間歇過濾機的生產能力生產能力:單位時間內獲得的濾液體積。對于間歇過濾機，一個過34例：以某板框式壓濾機在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機的濾框尺寸為810×810×25(mm)，共有37個框。已測出過濾常數K=10-4m2/s，qe=0.01m3/m2，e=1s。若已知單位面積上通過的濾液量為0.15m3/m2，所用洗水量為濾液量的1/5。求：1)過濾面積和濾框內的總容量；2)過濾所需的時間；3)洗滌時間；4)生產能力Q(td=15min)。例：以某板框式壓濾機在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機35解：1)過濾面積A=2LBZ=2×0.81×0.81×37=48.6m2

濾框總容積

Vz=LBZ=0.81×0.81×0.025×37=0.607m3

2)過濾時間3)洗滌時間4)生產能力(q+qe)2=K(+e)(0.15+0.01)2=10-4(+1)

=255sw=8(q+qe)qw/5K=8×(0.15+0.01)×0.15/(5×10-4)=348s

解：1)過濾面積A=2LBZ=2×0.81×0.8136非均相物系的分離沉降Settling非均相物系的分離沉降Settling37

定義：沉降力場：重力、離心力。

在某種力場的作用下，利用分散物質與分散介質的密度差異，使之發生相對運動而分離的單元操作。

沉降操作分類：重力沉降、離心沉降。第二節沉降定義：沉降力場：重力、離心力。在某種力場的作用下，38圖流體繞過顆粒的流動uFdFd與顆粒運動的方向相反當流體相對于靜止的固體顆粒流動時，或者固體顆粒在靜止流體中移動時，由于流體的粘性，兩者之間會產生作用力，這種作用力通常稱為曳力（dragforce)或阻力。只要顆粒與流體之間有相對運動，就會產生阻力。對于一定的顆粒和流體，只要相對運動速度相同，流體對顆粒的阻力就一樣。一、顆粒運動時的阻力圖流體繞過顆粒的流動uFdFd與顆粒運動的方向相反39

二、重力沉降

重力沉降

由地球引力作用而發生的顆粒沉降過程，稱為重力沉降。

二、重力沉降

重力沉降由地球引力作用而40u重力Fg阻力Fd浮力Fbu重力Fg阻力Fd浮力Fb41顆粒的沉降過程分為兩個階段：沉降速度：也稱為終端速度，勻速階段顆粒相對于流體的運動速度。加速階段；勻速階段。顆粒的沉降過程分為兩個階段：沉降速度：也稱為終端速度，勻速42降塵室：利用重力降分離含塵氣體中塵粒的設備。是一種最原始的分離方法。一般作為預分離之用，分離粒徑較大的塵粒。降塵室的示意圖3降塵室降塵室：利用重力降分離含塵氣體中塵粒的設備。是一種最原始43

當降塵室用水平隔板分為N層，則每層高度為H/N。水平速度u不變。此時：多層隔板降塵室示意圖

含塵氣體粉塵隔板凈化氣體塵粒沉降高度為原來的1/N倍；utc降為原來的1/N倍(utc=Vs/

bl)；一般可分離20μm以上的顆粒。多層隔板降塵室排灰不方便。繼續當降塵室用水平隔板分為N層，則每層高度為H/N。水平44如果以R為轉鼓半徑，則K值可作為衡量離心機分離能力的尺度。分離因素的極值與轉動部件的材料強度有關。

離心分離因素K：離心力與重力比。

K=Rω2/g三、

離心沉降

依靠離心力的作用，使流體中的顆粒產生沉降運動，稱為離心沉降。

1離心分離因數如果以R為轉鼓半徑，則K值可作為衡量離心機分45旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。

其結構簡單，制造方便；分離效率高；可用于高溫含塵氣體的分離；特點：結構：外圓筒；內圓筒；錐形筒。3旋風分離器旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。其結構簡單46含塵氣體從圓筒上部長方形切線進口進入。入口氣速約為15～20m/s。含塵氣體沿圓筒內壁作旋轉流動。顆粒的離心力較大，被甩向外層，氣流在內層。氣固得以分離。在圓錐部分，旋轉半徑縮小而切向速度增大，氣流與顆粒作下螺旋運動。在圓錐的底部附近，氣流轉為上升旋轉運動，最后由上部出口管排出；固相沿內壁落入灰斗。外圓筒內圓筒錐形筒切向入口關風器(防止空氣進入)含塵氣體固相凈化氣體外螺旋內螺旋工作過程含塵氣體從圓筒上部長方形切線進口進入。入口氣速約為15～2047標準旋風分離器的尺寸H1H2SBDD1hui標準旋風分離器的尺寸H1H2SBDD1hui48圓筒直徑一般為200～800mm，有系列尺寸。進口速度一般為15～20m/s。壓力損失約為1～2kPa。分離的顆粒直徑約為>5m，dpc50=1~2m。主要技術參數圓筒直徑一般為200～800mm，有系列尺寸。主要技術參數49由于分離器各部分的尺寸都是D的倍數，所以只要進口氣速ui相同，不管多大的旋風分離器，其壓力損失都相同。壓力損失相同時，小型分離器的b=D/5值較小，則小型分離器的臨界粒徑較小。旋風分離器的使用由于分離器各部分的尺寸都是D的倍數，所以只要進口氣速ui相同50雙聯四聯

用若干個小旋風分離器并聯來代替一個大旋風分離器，可以提高分離效率。雙聯四聯用若干個小旋風分離器并聯來代替一個大旋風分51灰塵凈化氣體含塵氣體結構濾袋、骨架、機殼、清灰裝置、灰斗、排灰閥。2.工作過程含塵氣體進入袋濾器；氣體通過濾袋，經頂部排出；灰塵被截留；聚集一定厚度灰塵后，壓縮空氣通入，濾袋振動，灰塵落下；灰塵經過排灰閥排除。壓縮空氣骨架濾袋機殼清灰裝置排灰閥灰斗清灰原則及時清灰；徹底清灰。袋濾器灰塵凈化氣體含塵氣體結構2.工作過程含塵氣體進入袋濾器；壓52袋式過濾器動畫袋式過濾器動畫53

含塵氣體的分離系統>40~50m>5m，dpc50=1~2m0.5m達90%灰塵含塵氣體凈化氣體灰塵灰塵重力沉降室旋風分離器袋濾器離心風機含塵氣體的分離系統>40~50m54

利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑不同及密度不同的顆粒進行分級。結構和工作原理：與旋風分離器相似。4旋液分離器利用離心力的作用，使懸浮液中固體顆粒增稠或使粒徑55懸浮液從圓筒上部的切向進口進入器內，旋轉向下流動。工作過程：液流中的顆粒受離心力作用，沉降到器壁，并隨液流下降到錐形底的出口，成為較稠的懸浮液而排出，稱為底流。澄清的液體或含有較小較輕顆粒的液體，則形成向上的內旋流，經上部中心管從頂部溢流管排出，稱為溢流。懸浮液從圓筒上部的切向進口進入器內，旋轉向下流動。工作過程：56旋液分離器的圓筒直徑一般為75～300mm。懸浮液進口速度一般為5～15m/s。壓力損失約為50～200kPa。分離的顆粒直徑約為10～40m。主要技術參數旋液分離器的圓筒直徑一般為75～300mm。主要技術參數57

分離乳濁液的碟式離心機：碟片上開有小孔。乳濁液通過小孔流到碟片的間隙。在離心力作用下，重液沿著每個碟片的斜面沉降，并向轉鼓內壁移動，由重液出口連續排出。而輕液沿著每個碟片的斜面向上移動，匯集后由輕液出口排出。主要分離乳濁液中輕、重兩液相，例如油類脫水、牛乳脫脂等；也可以澄清含少量細小顆粒固體的懸浮液。

澄清懸浮液用的碟式離心沉降機：碟片上不開孔。只有一個清液排出口。沉積在轉鼓內壁上的沉渣，間歇排出。只適用于固體顆粒含量很少的懸浮液。當固體顆粒含量較多時，可采用具有噴嘴排渣的碟式離心沉降機，例如淀粉的分離。5碟式離心機分離乳濁液的碟式離心機：碟片上開有小孔58第三章完第三章完59

第三章

非均相物系的分離

重點：過濾和沉降、離心的基本理論

難點：過濾基本方程的應用、過濾設備

第三章

非均相物系的分離

重點60均相物系：

均相混合物。物系內部各處均勻且無相界面。如溶液和混合氣體都是均相物系。自然界的混合物分為兩大類：非均相物系：非均相混合物。物系內部有隔開不同相的界面存在，且界面兩側的物料性質有顯著差異。如：由固體顆粒與液體構成的懸浮液、乳濁液、泡沫液屬于液態非均相物系，由固體顆粒與氣體構成的含塵氣體、含霧氣體屬于氣態非均相物系。第一節

概述均相物系：均相混合物。物系內部各處均勻且無相界面。如溶液和61由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因此常采用機械方法進行分離。按兩相運動方式的不同，機械分離大致分為沉降和過濾兩種操作。

通常先造成一個兩相物系，再用機械分離的方法分離，如蒸餾，萃取等。非均相物系的分離方法：均相物系的分離：由于非均相物的兩相間的密度等物理特性差異較大，因62非均相物系的分離過濾非均相物系的分離過濾63過濾介質:過濾采用的多孔物質；濾漿:所處理的懸浮液；濾液:通過多孔通道的液體；濾餅或濾渣:被截留的固體物質。以某種多孔物質為介質，在外力的作用下，使懸浮液中的液體通過介質的孔道，而固體顆粒被截留在介質上，從而實現固液分離的單元操作。第二節

過濾

一、過濾操作的基本概念

1過濾(filtration)

過濾介質:過濾采用的多孔物質；以某種多孔64濾漿原懸浮液。濾餅截留的固體物質。過濾介質多孔物質。濾液通過多孔通道的液體。過濾操作示意圖(濾餅過濾)濾漿濾餅過濾介質濾液過濾操作示意圖65

濾餅過濾過程：剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液混濁。開始后：迅速發生“架橋現象”，顆粒被攔截，濾液澄清。所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質。2過濾方式

過濾的操作基本方式有兩種：濾餅過濾和深層過濾。

2.1濾餅過濾：餅層過濾濾餅過濾過程：剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液66架橋現象注意：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現象”能發生。餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。架橋現象注意：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現象”能發67特點：顆粒(粒子)沉積于介質內部。深層過濾過濾對象：懸浮液中的固體顆粒小而少。過濾介質：堆積較厚的粒狀床層。過濾原理：顆粒尺寸介質通道尺寸，顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質孔道上。應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。2.2深層過濾特點：顆粒(粒子)沉積于介質內部。深層過濾過濾對象：懸浮液中68織物介質(又稱濾布)

由棉、毛、麻、絲等天然纖維及合成纖維制成的織物，以及玻璃絲、金屬絲等織成的網；過濾介質的分類：堆積介質

由各種固體顆粒（細砂、硅藻土等）堆積而成，多用于深床過濾；多孔固體介質

這類介質具有很多細微孔道，如多孔陶瓷、多孔塑料等。多用于含少量細微顆粒的懸浮液，如白酒等的精濾。3過濾介質織物介質(又稱濾布)過濾介質的分類：堆積介質多孔固體介質369過濾介質應具有如下性質：過濾介質的作用(濾餅過濾)：促使濾餅的形成，并支承濾餅。（1）多孔性，液體流過的阻力小；（2）有足夠的強度；（3）耐腐蝕性和耐熱性；（4）孔道大小適當，能發生架橋現象。過濾介質應具有如下性質：過濾介質的作用(濾餅過濾)：促70不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成，則當壓強差增大時，濾餅的結構不發生明顯變化，單位厚度濾餅的流動阻力可視作恒定，這類濾餅稱為不可壓縮濾餅。隨著過濾的進行，濾餅的厚度增大，濾液的流動阻力亦逐漸增大，導致濾餅兩側的壓強差增大。濾餅的壓縮性對壓強差有較大影響。可壓縮濾餅：若濾餅為膠體物質時，當壓強差增大時，濾餅則被壓緊，使單位厚度濾餅的流動阻力增大，此類濾餅稱為可壓縮濾餅。

4濾餅的壓縮性和助濾劑不可壓縮濾餅：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成，則當壓強差增大71助濾劑：對于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進行，可以將質地堅硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆粒混入懸浮液或預涂于過濾介質上，以形成疏松餅層，使得濾液暢流，該種顆粒狀物質就稱為助濾劑。常用的助濾劑：硅藻土、珍珠巖、石棉、炭粉等。助濾劑的基本要求：1、能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。2、具有化學穩定性。3、在操作壓強范圍內具有不可壓縮性。助濾劑：對于可壓縮濾餅，為了使過濾順利進行，可以將質地堅硬而72工業上使用的典型過濾設備：按操作方式分類：間歇過濾機、連續過濾機按操作壓強差分類：壓濾、吸濾和離心過濾板框壓濾機（間歇操作）轉筒真空過濾機（連續操作）過濾式離心機二、過濾設備工業上使用的典型過濾設備：按操作方式分類：間歇過濾機、連續73結構：濾板、濾框、夾緊機構、機架等組成。濾板：凹凸不平的表面，凸部用來支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。洗滌板：左上角的洗水通道與兩側表面的凹槽相通，使洗水流進凹槽；非洗滌板：洗水通道與兩側表面的凹槽不相通。1

板框壓濾機

下載結構：濾板、濾框、夾緊機構、機架等組成。濾板：凹凸不平的表面74為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯，在鑄造時常在板與框的外側面分別鑄有一個、兩個或三個小鈕。非洗滌板為一鈕板，框帶兩個鈕板，洗滌板為三鈕板。濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔洗水通道：濾框左上角的圓孔為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯，在鑄造時常75第三章-過濾及離心講解課件76這是一臺等待出廠的板框過濾機產品這是一臺等待出廠的板框過濾機產品77過濾機的板和框的結構過濾機的板和框的結構78濾漿洗水濾板濾框洗板濾布濾漿洗水濾板濾框洗板濾布79第三章-過濾及離心講解課件80第三章-過濾及離心講解課件81濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過濾機濾漿洗水濾板濾框洗板濾布板框過濾機82第三章-過濾及離心講解課件83第三章-過濾及離心講解課件84

板框過濾機的操作是間歇式的，每個操作循環由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個階段。過濾過程1)、裝合：將板與框按1-2-3-2-1-2-3的順序，濾板的兩側表面放上濾布，然后用手動的或機動的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。2)、過濾：用泵把濾漿送進右上角的濾漿通道，由通道流進每個濾框里。濾液穿過濾布沿濾板的凹槽流至每個濾板下角的閥門排出。固體顆粒積存在濾框內形成濾餅，直到框內充滿濾餅為止。板框過濾機的操作是間歇式的，每個操作循環由裝合、過濾853)、洗滌：將洗水送入洗水通道，經洗滌板左上角的洗水進口，進入板的兩側表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關閉。4)、卸渣、整理打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時，洗滌速率約為過濾終了速率的1/4。為什么？3)、洗滌：4)、卸渣、整理在洗液粘度與濾液86結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。可根據需要增減濾板的數量，調節過濾能力。對物料的適應能力較強，由于操作壓力較高（3~10kg/cm2），對顆粒細小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動強度大，所以它只適用于小規模生產。近年出現了各種自動操作的板框壓濾機，使勞動強度得到減輕。板框壓濾機的特點：結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。板框壓濾機的特點87結構：1.懸筐式離心機(suspended-basketcentrifuge)

轉鼓濾餅濾布濾網離心過濾機工作原理圖轉鼓(上有小孔，亦稱懸框)；濾網；濾布；機架。原理：

由于離心力作用，液體產生徑向壓差，通過濾餅、濾網及濾筐而流出。3離心過濾機結構：1.懸筐式離心機(suspended-basketc88在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動，均勻地沿圓周分散到濾筐的過濾段。濾液透過濾網而形成濾渣層。活塞推渣器與加料斗一齊作往復運動，將濾渣間斷地沿著濾筐內表面向排渣口排出。排渣器的往復運動是先向前推，馬上后退，經過一段時間形成一定厚度的濾渣層后，再次向前推，如此重復進行推渣。分離因數約為300～700，其生產能力大，適用于分離固體顆粒濃度較濃、粒徑較大（0.1~5mm）的懸浮液，在生產中得到廣泛應用。工作原理：特點：4往復活塞推渣離心機在離心力作用下液體沿加料斗的錐形面流動，均勻地沿89離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機

結構：如圖工作過程：料漿濾液濾渣轉鼓濾餅濾布濾網洗滌料漿進入錐形濾筐底部，靠離心力甩向濾筐；液相通過濾布，固相被截留。濾渣克服摩擦阻力，沿濾筐向上移動，經過洗滌段和干燥段。最后從頂端排出。5離心力自動卸渣離心機（conicalbasketcentrifuge）離心力自動卸料離心機，又稱為錐籃離心機結構：如圖工作過程：90特點：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結構簡單，造價低廉，功率消耗小。對懸浮液的濃度和固體顆粒大小的波動敏感。生產能力較大，分離因數約為2000，可分離固體顆粒濃度較濃、粒度為0.04~1mm的懸浮液。在各種結晶產品的分離中廣泛應用。為什么會自動卸料？特點：離心力,F重力,mg摩擦力,f支承力,Nxy結構簡單，91設備名稱主要結構工作過程特點、適用性生產能力計算板框壓濾機濾板、濾框、夾緊機構、機架裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理加壓過濾，推動力較大結構簡單，造價低；過濾面積大，能耗少；讀為間歇操作，推動力較大；洗滌時間長，生產效率低。應用范圍廣。對原料的適應性強轉鼓真空過濾機轉筒(濾網、濾布)、分配頭、濾漿槽過濾、洗滌、吹干、卸渣真空過濾，推動力較小；連續化生產，自動化程度高，推動力小，濾餅濕度大，設備投資高適于粒度中等，粘度不太大的物料離心過濾機轉鼓(濾網、濾布)、機架過濾、洗滌、卸渣等離心過濾，推動力最大；濾液濕度小。應用廣泛，適應性強。儀設備成本高，過濾面積小。(q+qe)2=K(+e)幾種過濾設備的比較設備名稱主要結構工作過程特點、適用性生產能力計算板框壓濾機濾92生產能力:單位時間內獲得的濾液體積。對于間歇過濾機，一個過濾循環包括過濾、洗滌、卸渣、清理、重裝等步驟。通常把卸渣、清理、重裝等所用的時間合在一起稱為輔助時間D

。一個循環時間T=+W+D。其中只有過濾時間真正用于過濾。2間歇過濾機的生產能力生產能力:單位時間內獲得的濾液體積。對于間歇過濾機，一個過93例：以某板框式壓濾機在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機的濾框尺寸為810×810×25(mm)，共有37個框。已測出過濾常數K=10-4m2/s，qe=0.01m3/m2，e=1s。若已知單位面積上通過的濾液量為0.15m3/m2，所用洗水量為濾液量的1/5。求：1)過濾面積和濾框內的總容量；2)過濾所需的時間；3)洗滌時間；4)生產能力Q(td=15min)。例：以某板框式壓濾機在恒壓條件下過濾含硅藻土的懸浮夜。過濾機94解：1)過濾面積A=2LBZ=2×0.81×0.81×37=48.6m2

濾框總容積

Vz=LBZ=0.81×0.81×0.025×37=0.607m3

2)過濾時間3)洗滌時間4)生產能力(q+qe)2=K(+e)(0.15+0.01)2=10-4(+1)

=255sw=8(q+qe)qw/5K=8×(0.15+0.01)×0.15/(5×10-4)=348s

解：1)過濾面積A=2LBZ=2×0.81×0.8195非均相物系的分離沉降Settling非均相物系的分離沉降Settling96

定義：沉降力場：重力、離心力。

在某種力場的作用下，利用分散物質與分散介質的密度差異，使之發生相對運動而分離的單元操作。

沉降操作分類：重力沉降、離心沉降。第二節沉降定義：沉降力場：重力、離心力。在某種力場的作用下，97圖流體繞過顆粒的流動uFdFd與顆粒運動的方向相反當流體相對于靜止的固體顆粒流動時，或者固體顆粒在靜止流體中移動時，由于流體的粘性，兩者之間會產生作用力，這種作用力通常稱為曳力（dragforce)或阻力。只要顆粒與流體之間有相對運動，就會產生阻力。對于一定的顆粒和流體，只要相對運動速度相同，流體對顆粒的阻力就一樣。一、顆粒運動時的阻力圖流體繞過顆粒的流動uFdFd與顆粒運動的方向相反98

二、重力沉降

重力沉降

由地球引力作用而發生的顆粒沉降過程，稱為重力沉降。

二、重力沉降

重力沉降由地球引力作用而99u重力Fg阻力Fd浮力Fbu重力Fg阻力Fd浮力Fb100顆粒的沉降過程分為兩個階段：沉降速度：也稱為終端速度，勻速階段顆粒相對于流體的運動速度。加速階段；勻速階段。顆粒的沉降過程分為兩個階段：沉降速度：也稱為終端速度，勻速101降塵室：利用重力降分離含塵氣體中塵粒的設備。是一種最原始的分離方法。一般作為預分離之用，分離粒徑較大的塵粒。降塵室的示意圖3降塵室降塵室：利用重力降分離含塵氣體中塵粒的設備。是一種最原始102

當降塵室用水平隔板分為N層，則每層高度為H/N。水平速度u不變。此時：多層隔板降塵室示意圖

含塵氣體粉塵隔板凈化氣體塵粒沉降高度為原來的1/N倍；utc降為原來的1/N倍(utc=Vs/

bl)；一般可分離20μm以上的顆粒。多層隔板降塵室排灰不方便。繼續當降塵室用水平隔板分為N層，則每層高度為H/N。水平103如果以R為轉鼓半徑，則K值可作為衡量離心機分離能力的尺度。分離因素的極值與轉動部件的材料強度有關。

離心分離因素K：離心力與重力比。

K=Rω2/g三、

離心沉降

依靠離心力的作用，使流體中的顆粒產生沉降運動，稱為離心沉降。

1離心分離因數如果以R為轉鼓半徑，則K值可作為衡量離心機分104旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。

其結構簡單，制造方便；分離效率高；可用于高溫含塵氣體的分離；特點：結構：外圓筒；內圓筒；錐形筒。3旋風分離器旋風分離器是利用離心力作用凈制氣體的設備。其結構簡單105含塵氣體從圓筒上部長方形切線進口進入。入口氣速約為15～20m/s。含塵氣體沿圓筒內壁作旋轉流動。顆粒