3液固分离设备解析课件.pptx

1、四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院2011.43.1 概述概述 3.1.1 基本概念基本概念 3.1.2 液固两相流性质及特点液固两相流性质及特点3.2 沉降分离及设备沉降分离及设备 3.2.1 重力沉降重力沉降(地球引力地球引力) 3.2.2 离心沉降离心沉降(离心力离心力)3.3 过滤分离及设备过滤分离及设备 3.3.1 过滤分离过滤分离 3.3.2 过滤机过滤机四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院1. 物相体系概念物相体系概念2.非均相物系分离的目的非均相物系分离的目的 回收分散物质（结晶母液中分离晶粒，赤泥的分离）回收分散物质（结晶母液中分离晶粒，赤泥的分离） 净制分散介质（

2、除去含尘气体中的尘粒）净制分散介质（除去含尘气体中的尘粒） 劳动保护和环境卫生等。劳动保护和环境卫生等。3.分离方法分离方法 沉降沉降(包括重力沉降和离心沉降包括重力沉降和离心沉降) 过滤过滤(包括重力过滤，压力过滤，真空过滤和离心过滤包括重力过滤，压力过滤，真空过滤和离心过滤) 离心分离离心分离(包括离心沉降和离心过滤包括离心沉降和离心过滤)四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院3.1.2.1 固体微粒的物理性质固体微粒的物理性质 颗粒大小的表示方法：颗粒大小的表示方法：一般用粒径或当量直径一般用粒径或当量直径 颗粒大小的测定方法：颗粒大小的测定方法：显微镜测定、筛分和沉降速度显微镜测定、

3、筛分和沉降速度 颗粒形状：颗粒形状：用球形度用球形度(s)表示表示 颗粒的密度与堆积密度：颗粒的密度与堆积密度：真密度和假密度真密度和假密度 (kg/m3) 颗粒填充特性颗粒填充特性(孔隙率孔隙率): 约为约为0.4; 由实验确定由实验确定 摩擦角摩擦角四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院3.1.2.2 颗粒与流体相对运动时所受的阻力颗粒与流体相对运动时所受的阻力只要颗粒与流体之间有相对运动，就会有阻力产生。只要颗粒与流体之间有相对运动，就会有阻力产生。 球形颗粒所受的阻力球形颗粒所受的阻力(Fd): Fd= Au2/2 A颗粒在运动方向上的投影面积，颗粒在运动方向上的投影面积， 流体密度

4、，流体密度，/m3 u颗粒与流体的相对运动速度，颗粒与流体的相对运动速度，m/s 无因次阻力系数：无因次阻力系数： =f(Re)= f(dpu /) Re 雷诺准数， dp颗粒直径；流体的粘度。此函数关系由实验测定。球形颗粒此函数关系由实验测定。球形颗粒 的实验数据的实验数据(见图见图3-1)。 非球形颗粒：非球形颗粒：当量直径当量直径(de): de=(6Vp/ )1/3 Vp= ( /6) de 3，Vp任意形状颗粒的体积，任意形状颗粒的体积，m3。球形系数球形系数: s =与该颗粒体积相等的球形颗粒表面积与该颗粒体积相等的球形颗粒表面积任意形状颗粒的表面积任意形状颗粒的表面积( s对对

5、的影响见图的影响见图3-1)四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院图图3-1 阻力系数与颗粒雷诺数的关系阻力系数与颗粒雷诺数的关系曲线大致可分为三个区域，各区域的曲线可分别用下述计算式表示：曲线大致可分为三个区域，各区域的曲线可分别用下述计算式表示： 层流区层流区(10-4 Re 1) =24/Re Stokes 过渡区过渡区(1 Re 500) =10/(Re)1/2 Allen 湍流区湍流区(500 Re 105) =0.44 Newton四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院悬浮液与一般液体不同，具有一些特殊性质，当固体颗粒直径大于悬浮液与一般液体不同，具有一些特殊性质，当固体颗粒直

6、径大于0.1m时，悬浮液不稳定，尤其当液相密度与固相的密度相差较大时，因受重力时，悬浮液不稳定，尤其当液相密度与固相的密度相差较大时，因受重力作用，固体颗粒会形成沉淀而与液体分离，工业上将这种分离方法称为重作用，固体颗粒会形成沉淀而与液体分离，工业上将这种分离方法称为重力沉降。力沉降。重力沉降适宜处理固液相密度差比较大、固体含量不太高、而处理量比较重力沉降适宜处理固液相密度差比较大、固体含量不太高、而处理量比较大的悬浮液。重力沉降操作一般分为浓缩和澄清两类。浓缩操作的目的主大的悬浮液。重力沉降操作一般分为浓缩和澄清两类。浓缩操作的目的主要是为了将悬浮液增稠，而澄清操作的目的是为了从比较稀的悬浮

7、液中除要是为了将悬浮液增稠，而澄清操作的目的是为了从比较稀的悬浮液中除去少量悬浮物。这两种沉降操作所用的设备分别称为沉降槽或澄清槽。去少量悬浮物。这两种沉降操作所用的设备分别称为沉降槽或澄清槽。重力沉降设备占地面积大，材料消耗多，沉降终速小，效率低等缺点，对重力沉降设备占地面积大，材料消耗多，沉降终速小，效率低等缺点，对于固含量多的悬浮液不适用，可采用离心沉降，以提高液固分离能力，其于固含量多的悬浮液不适用，可采用离心沉降，以提高液固分离能力，其设备称为旋流分离器。设备称为旋流分离器。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院1.沉降速度沉降速度 球形颗粒的自由沉降：如右图球形颗粒的自由沉降：如

8、右图,球形颗粒收到了球形颗粒收到了3个力的作个力的作用，即向下的重力用，即向下的重力Fg，向上的浮力，向上的浮力Fb和阻力和阻力Fd31232202321202311202662642063 PPPPgbdgbdpPFdgFdgFAgFFFdgdgddddg四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院层流区层流区过渡区过渡区湍流区湍流区 0与与 dp， 1及及 2有关；有关； dp及及 1愈大，则愈大，则0就愈大；层流区与过渡区中，就愈大；层流区与过渡区中， 0还与还与 有关，液体的有关，液体的 为气体为气体 的的50倍，因而颗粒在液体中的沉降速度比在气倍，因而颗粒在液体中的沉降速度比在气体中的小

9、很多。体中的小很多。212001210235 ()( Re 1)Stokes: 18(1 Re 500)Allen: (500 Re 1 显然，颗粒沉降不是在层流区。显然，颗粒沉降不是在层流区。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院0Repd v0=4 g2( 1- 2)2/ (225 2)1/3dp =4(9.81)2(2500-998.2)2/ (2251.0110-3998.2)1/310-3 =0.156 m/sRe =dput / =1.010-30.157998.2/(1.0110-3) =157四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院2.沉降分离沉降分离 悬浮液的分离方法及性质

10、悬浮液的分离方法及性质悬浮液的分离方法悬浮液的分离方法: 沉降法、过滤法及离心分离法。沉降法、过滤法及离心分离法。悬浮液的性质悬浮液的性质:温度、密度、浓度、固体悬浮物的粒度和悬浮物的特性温度、密度、浓度、固体悬浮物的粒度和悬浮物的特性 温度：温度：温度高，粘度小的悬浮液容易分离；温度高，粘度小的悬浮液容易分离； 悬浮液密度：悬浮液密度： kg/m3 悬浮液体积流量：悬浮液体积流量： Qm = Q+ Qs m3/s Q、Qs分别为溶液与干固体颗粒的流量，分别为溶液与干固体颗粒的流量， 在悬浮液中在悬浮液中(2 - 1)越大，越大， 分离越容易。分离越容易。 浓度浓度(悬浮液中干固体颗粒所占的百

11、分数悬浮液中干固体颗粒所占的百分数) 体体 积积 浓浓 度：度：M= Qs / Qm 体积固液比：体积固液比：M= Qs / Q 质质 量量 浓浓 度：度：m = Ws / Wm = s Qs/( m Qm )=( s/ m )M 质量固液比：质量固液比：m = Ws / W = s Qs/( Q )=( s/ ) M四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院21()/msmQQQ四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 悬浮液的沉降过程：悬浮液的沉降过程：间歇沉降过程间歇沉降过程(见下图见下图) 表观沉降速度表观沉降速度(t ): 清液区与均一浓度区界面的下降速度清液区与均一浓度区界面的下降速

12、度 (0.5为受阻干扰系数为受阻干扰系数)当当Re 1时，以斯托克斯公式计算时，以斯托克斯公式计算 粗粒固体区的压缩时间粗粒固体区的压缩时间( r): 底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间，底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间，s 图图 中中1-清液区清液区2-均一浓度区均一浓度区3-浓度及粒度不均区浓度及粒度不均区4-粗粒固体区粗粒固体区四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 .t00 5四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 单层沉降槽：其结构和工作原理见图单层沉降槽：其结构和工作原理见图3-4。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院。 ；或；或 相邻两层泥浆渣面之间的高度，相邻

13、两层泥浆渣面之间的高度，m； 上层清液区高度，上层清液区高度，m； 相邻两层间溢流管内清液面的高度差，相邻两层间溢流管内清液面的高度差，m； s 沉渣的密度，沉渣的密度，kg/m3; 清液的密度，清液的密度，kg/m3图3-5 多层沉降槽结构hh0h四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院沉降槽除了作液固相分离设备沉降槽除了作液固相分离设备之外，常用作之外，常用作沉渣洗涤设备沉渣洗涤设备，通过洗涤可以回收底流中残存通过洗涤可以回收底流中残存的有价值的清液，如拜尔法生的有价值的清液，如拜尔法生产氧化铝的赤泥中常残存有大产氧化铝的赤泥中常残存有大量的量的Na2O及及Al2O3等溶质，就等溶质，就用

14、沉降槽作洗涤槽进行逆流洗用沉降槽作洗涤槽进行逆流洗涤。在洗涤中要求尽量少用洗涤。在洗涤中要求尽量少用洗水，以免破坏生产系统的水量水，以免破坏生产系统的水量平衡，所以采用反向洗涤或逆平衡，所以采用反向洗涤或逆流洗涤。其流程如图所示。流洗涤。其流程如图所示。 各洗涤槽溢流所含溶质浓度各洗涤槽溢流所含溶质浓度c1、c2和和c3，质量分数；，质量分数；各洗涤槽溢流量各洗涤槽溢流量G1、G2和和G3，kg(溶液溶液)kg-1(干固体干固体)； 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院带过滤装置的沉降槽称为沉降过程滤槽。此带过滤装置的沉降槽称为沉降过程滤槽。此种槽种槽(图图3-2-15)中挂有多排过滤管，

15、滤管直径中挂有多排过滤管，滤管直径150-200mm，长，长1200-1500mm，管壁有小孔，管壁有小孔，外套滤布，滤布可拆换，整个过滤装置浸没外套滤布，滤布可拆换，整个过滤装置浸没在沉降槽中矿浆的液面下。过滤装置有在沉降槽中矿浆的液面下。过滤装置有20-25排，每排由排，每排由4-6根过滤管组成，过滤管与水平根过滤管组成，过滤管与水平支管相连，水平支管与真空及压缩空气分配支管相连，水平支管与真空及压缩空气分配室相通，能自动更换。当停止使用真空而转室相通，能自动更换。当停止使用真空而转换为压缩空气时，滤渣即落到槽底，由刮泥换为压缩空气时，滤渣即落到槽底，由刮泥器将沉泥移向排泥口。器将沉泥移向

16、排泥口。沉降过滤槽与一般沉降槽相比，可加速沉降沉降过滤槽与一般沉降槽相比，可加速沉降过程并获得液固比较低的浓泥，与真空过滤过程并获得液固比较低的浓泥，与真空过滤机相比，生产能力较大，能耗低，但沉泥的机相比，生产能力较大，能耗低，但沉泥的液固比较高。液固比较高。槽体分配头及传动装置搅拌器过滤管悬浮液进料口滤液出口浓泥出口四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院主要有：沉降槽生产能力主要有：沉降槽生产能力（Q）、面积、面积(A)和高度（和高度（H) .先做间歇沉降实验确定先做间歇沉降实验确定 表观沉降速度表观沉降速度(0)：清液区与均一浓度区界面的下降速度。：清液区与均一浓度区界面的下降速度。 粗

17、粒固体区的压缩时间粗粒固体区的压缩时间(tr)：底流压缩到满足出料要求的液固：底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间，比所需时间，s。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院.沉降槽生产能力沉降槽生产能力以矿浆中纯液量而言，当无液体损失时，矿浆中的总液量为：以矿浆中纯液量而言，当无液体损失时，矿浆中的总液量为：Q0= Q1 +Q2式中：式中：Q0矿浆中总液量，矿浆中总液量，m3h-1； Q1 澄清液溢流量，澄清液溢流量，m3h-1 ；Q2 沉渣中含液量，沉渣中含液量，m3h-1 ；在沉降槽中，如澄清液层高度为在沉降槽中，如澄清液层高度为h，则沉降槽澄清液的生产能，则沉降槽澄清液的生产能力可用下

18、式计算：力可用下式计算：式中：A沉降槽的沉降面积，沉降槽的沉降面积，m2；h澄清液层高度，澄清液层高度，m； t澄清时间，澄清时间，h。 0130060033606000()hAhthAhQAt四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 .沉降槽面积沉降槽面积(A)的确定的确定 式中：式中： A沉降槽的沉降面积，沉降槽的沉降面积，m2; qm悬浮液的质量流量，悬浮液的质量流量，kg/s; c0、c1悬浮液的固体浓度和沉渣中的固体浓度，悬浮液的固体浓度和沉渣中的固体浓度，kg/m3; m 悬浮液的密度，悬浮液的密度，kg/m3; 实际沉降速度，实际沉降速度， m/s; 1.33经验修正系数。经验修

19、正系数。011 331 .ccmmqA四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院.沉降槽高度沉降槽高度(H)的确定：包括压缩区的高度的确定：包括压缩区的高度HPa.粗粒固体区粗粒固体区(压缩区压缩区)的高度的高度(HP): HP 压缩区高度，压缩区高度，m; Qm压缩区内液固比的平均值。压缩区内液固比的平均值。 tr压缩时间压缩时间 (底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间底流压缩到满足出料要求的液固比所需时间)，s; W 单位时间进入槽内的固体质量，单位时间进入槽内的固体质量，kg/h; 原始矿浆中固体及液体密度，原始矿浆中固体及液体密度，kgm-3 b. 沉降槽高度沉降槽高度(H)： H=(

20、 0.3 2 ) + 20.7 + 1.75 HP 0.3 2为清液区高度；为清液区高度；m 20.7为加料区及浓度不均区的高度；为加料区及浓度不均区的高度；m 1.75为安全系数为安全系数。rrPmsLW tW tHQAA四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院sL、重力沉降设备占地面积大，材料消耗多，沉重力沉降设备占地面积大，材料消耗多，沉降终速小，效率不高，仅适用于处理大量的降终速小，效率不高，仅适用于处理大量的稀悬浮液。为了提高固液分离能力，工业上稀悬浮液。为了提高固液分离能力，工业上广泛采用离心分离设备，水力旋流器或称为广泛采用离心分离设备，水力旋流器或称为旋液分离器是其中一种。旋液

21、分离器是其中一种。 水力旋流器的结构与旋风分离器大致相同，水力旋流器的结构与旋风分离器大致相同，其基本原理也相似。如图其基本原理也相似。如图 示：示：料浆进入之后在圆筒部分高速旋转，沿筒料浆进入之后在圆筒部分高速旋转，沿筒壁一面作圆周运动，一面向下运动，固壁一面作圆周运动，一面向下运动，固体颗粒的密度较液体大，在旋转时受更体颗粒的密度较液体大，在旋转时受更大的离心力大的离心力(Fc)作用作用;颗粒沿器壁向下运颗粒沿器壁向下运动到达排渣口，成为底流而排出，清液动到达排渣口，成为底流而排出，清液由上部中心溢流口出去。在中心部分有由上部中心溢流口出去。在中心部分有一个空气柱形成，此处为负压状态。一个

22、空气柱形成，此处为负压状态。 圆柱 锥体 排渣口 出口管 入口管 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院1.离心力离心力(Fc): m-球形颗粒的质量球形颗粒的质量,; -球形颗粒的角速度球形颗粒的角速度,rad/s r-球形颗粒到旋转轴心的距离球形颗粒到旋转轴心的距离,m; n-球形颗粒的转速球形颗粒的转速(r/min)；2.重力（重力（Fg）: Fg=mg3.离心分离因素离心分离因素Kc：同一颗粒所受的离心力与重力之比：同一颗粒所受的离心力与重力之比 Kc：表示离心力大小的指标。：表示离心力大小的指标。222100cmuFmrrunr2310ccgFrKFg四川大学化学工程学院四川大学化

23、学工程学院水力旋流器可作固液相分离用，亦可作为分级设备。水力旋流水力旋流器可作固液相分离用，亦可作为分级设备。水力旋流器中流体运动规律比较复杂，目前尚不能用简单的数学式表达：器中流体运动规律比较复杂，目前尚不能用简单的数学式表达：图图3-2-17(a)、(b)、(c)分别表示水力旋流器中流体的切线速度分别表示水力旋流器中流体的切线速度u，径向速度径向速度ur，及轴向速度，及轴向速度ua与半径与半径r的关系的关系:图图 (a)为切线速度为切线速度u随着距中心线的距离减小而增大，在接近气随着距中心线的距离减小而增大，在接近气柱中心时很快下降。除接近气柱那一部分液体外，旋流器中液柱中心时很快下降。除

24、接近气柱那一部分液体外，旋流器中液体的切线速度体的切线速度u与旋转半径与旋转半径r之关系可用下式之关系可用下式 表示：表示： n值在值在0.5-0.9之间，平均可取之间，平均可取0.64 nu rc四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院u水力旋流器直径和参数水力旋流器直径和参数d/D对产能对产能(1min-1)的影响的影响直径直径D/mmd/D0.100.150.200.250.30125-303848632504560759512550090120150190-1000180240300-四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 1. 一直径为1.5

25、 mm，密度为2500 kg/m3的玻璃球在20的水中沉降，试求其沉降速度。已知：20时水=998.2 kg/m3, =1.0110-3 Pas。 2.说明沉降槽的生产能力与其槽帮高度的关系。 课堂作业课堂作业四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 两种过滤方式两种过滤方式 深层过滤：用较厚的粒状床层做成的过滤介质深层过滤：用较厚的粒状床层做成的过滤介质(如砂层如砂层)。如自来水的净。如自来水的净化，污水处理。化，污水处理。(一般一般C1%)。图图3-17 过滤示意图过滤示意图图图3-18 架桥现象架桥现象四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 过滤

26、介质过滤介质 织物介质：棉织物介质：棉,麻麻,丝丝,毛及各种合成纤维织成的滤布。或铜，不毛及各种合成纤维织成的滤布。或铜，不锈钢等金属丝编织的滤网。锈钢等金属丝编织的滤网。 堆积的粒状介质：由砂，木炭等堆积成较厚的床层，用于深层堆积的粒状介质：由砂，木炭等堆积成较厚的床层，用于深层过滤。过滤。 多孔性介质：陶瓷，塑料，金属等粉末烧结成型而制得的多孔多孔性介质：陶瓷，塑料，金属等粉末烧结成型而制得的多孔性板状或管状介质。性板状或管状介质。过滤介质的选择，要根据悬浮液中液体性质（例如，酸，碱过滤介质的选择，要根据悬浮液中液体性质（例如，酸，碱性），固体颗粒含量与粒度，操作压力与温度及过滤介质的机性

27、），固体颗粒含量与粒度，操作压力与温度及过滤介质的机械强度与价格等因素考虑。械强度与价格等因素考虑。 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 助滤剂助滤剂(回收滤渣不适宜回收滤渣不适宜)当含有胶体的悬浮液过滤时，因颗粒的形状及颗粒间的孔道随压强变化而当含有胶体的悬浮液过滤时，因颗粒的形状及颗粒间的孔道随压强变化而改变滤孔，往往被颗粒堵塞。在这种情况下，液体的流通受到阻碍，甚至闭改变滤孔，往往被颗粒堵塞。在这种情况下，液体的流通受到阻碍，甚至闭塞。为改变这种状况，加入一种性质坚硬在一般压强下不变形的粒状物质，塞。为改变这种状况，加入一种性质坚硬在一般压强下不变形的粒状物质，通常称为通常称为助滤

28、剂助滤剂。其类型有：。其类型有： 硅藻土硅藻土：硅藻土经干燥或煅烧，粉碎，筛分而得到。：硅藻土经干燥或煅烧，粉碎，筛分而得到。 珍珠岩珍珠岩：珍珠岩粉末在：珍珠岩粉末在1000下迅速加热膨胀后，经粉碎，筛分而得到粒下迅速加热膨胀后，经粉碎，筛分而得到粒度均匀的颗粒。度均匀的颗粒。 石棉石棉：石棉粉与少量硅藻土混合而成。：石棉粉与少量硅藻土混合而成。 活性炭粉，纸浆粉活性炭粉，纸浆粉等。等。 助滤剂使用方法：助滤剂使用方法： 先把助滤剂单独配成悬浮液先把助滤剂单独配成悬浮液, 过滤过滤, 先形成一层助滤剂层。先形成一层助滤剂层。 在悬浮液中加入助滤剂在悬浮液中加入助滤剂(添加量为固体颗粒重量的添

29、加量为固体颗粒重量的0.5%)。 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院过滤速度过滤速度=过滤推动力过滤推动力/过滤阻力过滤阻力= p/R过滤推动力就是压力差过滤推动力就是压力差( p): p= pc+ pm;过滤阻力包括滤饼阻力和过滤介质阻力过滤阻力包括滤饼阻力和过滤介质阻力(如图如图3-19)。滤液流过滤饼层内的细微孔道的速度滤液流过滤饼层内的细微孔道的速度(u)类似于流体在圆管内类似于流体在圆管内的层流流动：的层流流动：图图 3-19 过滤的推动力与阻力过滤的推动力与阻力四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院232cccclVAdpppdVuRAdr w 2eeV VAV VAdVp

30、uAdr wdVpdr w 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 恒压过滤方程式：即恒压过滤方程式：即 p为常数为常数令令 K=2 p/(r w) ，(K为为过滤常数过滤常数，包括物性常数及压强参数，包括物性常数及压强参数) 积分积分: 为为0 ，V为为Ve Ve+V ,得得 : 式中式中Ve用类似方法积分，用类似方法积分， 从从0 e （虚拟的过滤时间）虚拟的过滤时间）s；Ve从从0 Ve, 得：得： Ve2 =K A2 e ；两式相加得：两式相加得： (V+Ve )2 =K A2 ( + e); 令令 q=V/A, qe= Ve/A: q2 +2qeq=K ; 或或 (q+qe )2

31、=K( + e);22222()2eeVVVVeAAdVppKAdVVrwrw 22222222eeVVVKAVVVKA 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 恒速过滤方程式：恒速过滤方程式：u=Ku（常数）（常数） 则则 ： 22222()2()2()22ueueuueeedVdquKAdddVKAdVVdqKKdqqdqK dqKqKqqKorqqqKAorVVV 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院, eeVAqVAq令：令：VR代表恒速过滤阶段终了瞬间的滤液体积；代表恒速过滤阶段终了瞬间的滤液体积； R代表恒速过滤阶段终了瞬间的过滤时间。代表恒速过滤阶段终了瞬间的过滤时间。积分

32、，积分， 从从 R ，V从从VR V ,得得 (V2 - VR2 )+2Ve(V - VR )=K A2 ( - R )或或 (q2 - qR2 )+2qe(q - qR )=K( - R )(V - VR ), ( - R )分别代表恒速阶段转入恒压阶段后所获得的滤液体积及所经分别代表恒速阶段转入恒压阶段后所获得的滤液体积及所经历的过滤时间。历的过滤时间。该复合过滤方式是为了避免过滤初期因压差过大而引起滤布堵塞和破损。该复合过滤方式是为了避免过滤初期因压差过大而引起滤布堵塞和破损。即过滤初期保持恒定速率使压差逐步升高至系统允许的最大值，然后在恒即过滤初期保持恒定速率使压差逐步升高至系统允许的

33、最大值，然后在恒定的最大压强差下操作。定的最大压强差下操作。22()edVKAdVV 2()2RRVeVK AVVd Vd四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 板框压滤机板框压滤机(如图如图3-21)洗涤速率洗涤速率(dV/d )约为最终过滤速率约为最终过滤速率(dV/d )E的的1/4。dV/d = (1/4 )(dV/d )E操作压力一般为操作压力一般为3 10kg/cm2.可调节过滤能力可调节过滤能力,但劳动强度大，多为间歇操作。但劳动强度大，多为间歇操作。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 四川大

34、学化学工程学院四川大学化学工程学院解解: 验算过滤面积验算过滤面积(A)及框的总容积及框的总容积(V框框) A=框长框长框宽框宽2框数框数 =810810238 =5107mm2 =50 m2 ； V框框=框长框长框宽框宽框厚框厚框数框数 =8108102538 =623106mm3=0.623m3 ； (基本吻合基本吻合) 过滤时间过滤时间( ) 滤框充满滤渣时滤框充满滤渣时, 滤液量滤液量V : V=框的总容积框的总容积/w=0.615/0.08=7.7 m3; 恒压过滤方程：恒压过滤方程： (q+qe)2 =K( + e);(7.7/50+0.01)2= 510-5( +2); 解得：解

35、得： =536 s=0.149 h四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 洗涤时间洗涤时间( w): VW=1/10V 生产能力生产能力(按滤饼计算按滤饼计算) D=15 min, T= + w+ D =0.149+0.112+15/60=0.511 h; Q=0.615/T=0.615/0.511=1.204 m3/h 2142211014227.77.750505()()()28108 ()() 0.014040.11210 5 10eWWWdVdVddWEEeeWKAV VVVdVKAdVVqqqVKsh 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 转筒真空过滤机转筒真空过滤机转筒真空过

36、滤机的构造与操作：其构造如图，为自动连续操转筒真空过滤机的构造与操作：其构造如图，为自动连续操作，转数为作，转数为0.13r/min, 转筒表面有一层金属网，网上覆盖着转筒表面有一层金属网，网上覆盖着滤布，筒的下部浸入滤浆槽中。转筒有滤布，筒的下部浸入滤浆槽中。转筒有12个小过滤室。个小过滤室。四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院分配头的构造示意图分配头的构造示意图1 1、4-4-压缩空气管入口；压缩空气管入口；2 2、3-3-减压管路入口；减压管路入口；5-5-不操作区；不操作区；6-6-固定盘；固定盘；7-7-转动盘转动盘 转筒真空过滤机操作简图1-滤筒；2-吸管；3-刮刀；4-分配头

37、；5、13-压缩空气入口；6、10-减压管入口；7-无端带；8-喷液装置；9-换向辊；11-滤浆槽；12-搅拌机 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院固定式固定式移动式移动式四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院(3)离心过滤机离心过滤机离心过滤机是利用离心力使悬浮液中固体颗粒与液体分离的离心过滤机是利用离心力使悬浮液中固体颗粒与液体分离的一种设备，适用于一种设备，适用于晶体晶体颗粒物料以及

38、各种纤维质物料的分颗粒物料以及各种纤维质物料的分离离 。离心机是由一个滤筐所组成，其中放置要进行分离的固体和离心机是由一个滤筐所组成，其中放置要进行分离的固体和液体的混合物或两种液体形成的混合物。由于滤筐在高速下液体的混合物或两种液体形成的混合物。由于滤筐在高速下转动，混合物受离心力的作用可发生分离。滤筐可以打孔或转动，混合物受离心力的作用可发生分离。滤筐可以打孔或不打孔。在有孔眼的情况下，孔上覆以滤布或其它介质，液不打孔。在有孔眼的情况下，孔上覆以滤布或其它介质，液体受离心力的作用由滤孔迅速泄出，固体则留在滤布上，因体受离心力的作用由滤孔迅速泄出，固体则留在滤布上，因而达到固液分离的目的，此

39、种分离称为离心过滤。而达到固液分离的目的，此种分离称为离心过滤。 四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院图 3.12 多级推送式连续离心机1-空心轴；2、4、6、8-滤筐；3、5、7、9-筛；10-气缸；11-活塞杆；12-活塞；13-推进器；14-锥形斗；15-进料管；16-渣；17-外壳；18-洗涤管；19-轴承.四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院四川大学化学工程学院 课堂作业: 有一台BMS50/810-25型板框压滤机过滤某悬浮液，悬浮液中固相质量分数为0.139，固相密度为2000 Kg/m3，液相为水。每1m3滤饼中含500 Kg水，其余全为固相。已知操作条件下过滤常数K=2.7210-5 m2/s，e=2s, qe=3.4510-3 m3/m2 。滤框尺寸为81081025 (mm)，共38个框。试求： （1）过滤至框内全部充满滤渣所需的时间及所得滤液体积。（8分）（2）过滤完毕用0.8 m3清水洗涤滤饼，求洗涤时间（洗水温度及表压与滤浆相同）。