1、 第二章第二章1第三節第三節 過濾過濾過濾是分離懸浮液最有效的單元操作之一過濾是分離懸浮液最有效的單元操作之一在化工、食品、生物工程中應用十分廣泛在化工、食品、生物工程中應用十分廣泛同時也可用于氣固混合物的分離同時也可用于氣固混合物的分離 第二章第二章23-1 3-1 基本概念基本概念一、一、過濾原理過濾原理 利用利用重力、離心力重力、離心力或人為造成的或人為造成的壓差壓差使懸浮液通過多孔使懸浮液通過多孔性過濾介質，固體顆粒被截留，濾液穿過介質流出，實現性過濾介質，固體顆粒被截留，濾液穿過介質流出，實現固固-液分離。液分離。 第二章第二章33-1 3-1 基本概念基本概念二、過濾方式分類二、過

2、濾方式分類 1、餅層過濾（表面過濾） 懸浮液懸浮液濾液濾液架橋現象濾餅是真正濾餅是真正有效的過濾有效的過濾介質！介質！ 懸浮液(濾漿)濾餅過濾介質濾液 第二章第二章42、深層過濾 懸浮液中固體的體積濃度懸浮液中固體的體積濃度 0.1% 0.1%時可采用時可采用 。二、過濾方式分類二、過濾方式分類 常用于自來水廠常用于自來水廠的河水凈化！的河水凈化！ 第二章第二章5三、過濾介質三、過濾介質 篩網、織物纖維（棉麻、合成纖維篩網、織物纖維（棉麻、合成纖維 、金屬）、燒結玻璃等金屬）、燒結玻璃等 多孔介質。多孔介質。應具備的條件： 足夠的機械強度足夠的機械強度 、盡可能小的流過阻力盡可能小的流過阻力

3、、較高的耐腐較高的耐腐蝕性蝕性 、一定的耐熱性一定的耐熱性 .濾布無論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質，在很無論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質，在很多情況下，多情況下，過濾介質過濾介質是影響過濾操作的重要因素。是影響過濾操作的重要因素。 第二章第二章6四、濾餅與助濾劑四、濾餅與助濾劑 不可壓縮濾餅由剛性顆粒形成的濾餅，在過濾過程由剛性顆粒形成的濾餅，在過濾過程中中 ，顆粒形狀、空隙率保持不變，單位床層厚度的流動，顆粒形狀、空隙率保持不變，單位床層厚度的流動阻力視為定值。阻力視為定值。 可壓縮濾餅 由非剛性顆粒或較細的顆粒形成的濾餅，由非剛性顆粒或較細的顆粒形成的濾餅，在過濾過程中壓縮變形

4、，空隙率在過濾過程中壓縮變形，空隙率下降，單位床層厚度的流下降，單位床層厚度的流動阻力增大。動阻力增大。1、濾餅 第二章第二章7四、濾餅與助濾劑四、濾餅與助濾劑 改變濾餅的剛性，提高過濾速率。 助濾劑的基本條件 能形成多孔餅層的剛性顆粒，具能形成多孔餅層的剛性顆粒，具有良好的物理，化學性質，價廉易得。有良好的物理，化學性質，價廉易得。2、助濾劑常用的助濾劑：硅藻土，珍珠巖，碳粉，纖維素等 助濾劑的用法：預涂法，摻濾法 第二章第二章8濾餅顆粒間隙中殘留濾液過濾結束后用洗滌液（通常為清水）清洗目的：回收濾餅中濾液/得到較純凈的濾餅五、濾餅的洗滌五、濾餅的洗滌 第二章第二章9六、餅層過濾操作方式分類

5、六、餅層過濾操作方式分類 恒壓過濾：恒定壓差下進行，最為常見。恒定壓差下進行，最為常見。 恒速過濾：恒定的過濾速率下進行恒定的過濾速率下進行 ，但，但無法進行到底無法進行到底 。先恒速后恒壓：開始恒速，當表壓升至一定值后，轉入恒壓。開始恒速，當表壓升至一定值后，轉入恒壓。 第二章第二章103-2 濾液通過濾餅層的流動濾液通過濾餅層的流動假設液體在過濾餅層的網狀通道中流速非常低，處于層流狀態。流動阻力:單位體積床層的表面積影響流動阻力因素；一定體積流量下，通過床層不規則網狀通道的流速與流動阻力成正比；流速與床層空隙的體積有關。工程應用中，關注克服濾餅床層流動阻力所需壓降。 第二章第二章11為計算

6、濾液所通過阻力，將顆粒床層進行簡化。為計算濾液所通過阻力，將顆粒床層進行簡化。簡化后規定：簡化后規定：1 細管的內表面積等于床層顆粒的全部表面積。細管的內表面積等于床層顆粒的全部表面積。2 細管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積。細管的全部流動空間等于顆粒床層的空隙容積。 第二章第二章123-3 恒壓過濾恒壓過濾22udlpf一、過濾基本方程式一、過濾基本方程式 根據圓管中根據圓管中層流層流的流動阻力計算公式：的流動阻力計算公式： 232dlupf其中：其中：pf=p 、d=d0（平均直徑）、（平均直徑）、l=L+Le濾餅厚度過濾介質的當量濾餅厚度duRe6464懸浮液懸浮液濾餅濾餅過濾介質

7、過濾介質濾液濾液 第二章第二章13一、過濾基本方程式一、過濾基本方程式dtdVAu01A0餅層通道的平均流通面積，餅層通道的平均流通面積，m2； 020)(32AddtdVLLpedtdV過濾速率，過濾速率，m3濾液濾液/s)(32200eLLpdAdtdV過濾過濾速度速度 第二章第二章14一、過濾基本方程式一、過濾基本方程式 AA0代入前式并整理： )(3220eLLpdAdtdV2032dr令r濾餅的比阻，濾餅的比阻，1/m1/m2 2 反映濾餅的結構特征。反映濾餅的結構特征。 )(eLLrpAdtdVAA0過濾面積餅層通道空隙面積空隙率空隙率P110 公式4-28 第二章第二章15一、過

8、濾基本方程式一、過濾基本方程式)(eLLrpAdtdV)(2eVVvrpAdtdVv=AL/V v濾餅與濾液的體積比。濾餅與濾液的體積比。m m3 3餅餅/ m/ m3 3液液 L=vV/A、 Le=vVe/A Ve當量濾液體積，當量濾液體積，m3 思考：恒壓過濾，恒速過濾時流速、壓力的變化 第二章第二章16p為定值，一定的懸浮液懸浮液和過濾介質過濾介質r、Ve、均為定值。二、恒壓過濾方程二、恒壓過濾方程當設備確定，當設備確定，A A一定一定 ：tVdtvrpAdVVeV002)()(2eVVvrpAdtdVtvrpAVeVV2222vrpK2令 tKAVeVV222恒壓過濾方程恒壓過濾方程

9、第二章第二章17二、恒壓過濾方程二、恒壓過濾方程tKAVeVV222令令 q=V/A qe=Ve/A Ktqqqe 22均為恒壓過濾方程均為恒壓過濾方程* 當濾餅阻力遠遠大于當濾餅阻力遠遠大于過濾介質阻力時：過濾介質阻力時： tKAV22Ktq 2&q 單位過濾面積上獲得的濾液體積 第二章第二章18三、過濾常數三、過濾常數K K、q qe e測定測定 恒壓條件下，測得恒壓條件下，測得t1、t2時間獲得的濾液體積時間獲得的濾液體積V1、V2 ：222221212122tKAVeVVtKAVeVVK、Ve及及qe=Ve/A KqqKqte21兩邊同除于兩邊同除于K、q Ktqqqe22或：

10、或：q qt2qe/K 第二章第二章19恒壓過濾方程式應用例題恒壓過濾方程式應用例題采用過濾面積為采用過濾面積為0.20.2m m2 2的過濾機，對某懸浮液進行過濾常數的測定。操作壓的過濾機，對某懸浮液進行過濾常數的測定。操作壓強差為強差為0.150.15MPaMPa，溫度為溫度為2020，過濾進行到，過濾進行到5 5分鐘分鐘時，共得濾液時，共得濾液0.0340.034m m3 3；進進行到行到1010分鐘分鐘時，共得濾液時，共得濾液0.050 0.050 m m3 3。試估算（試估算（1 1）過濾常數）過濾常數K K和和q qe e ；（；（2 2）按這種操作條件，過濾進行到按這種操作條件，

11、過濾進行到1 1小時時的濾液總量。小時時的濾液總量。解解：（1）過濾時間）過濾時間t1300s時時 2311/17. 02 . 0034. 0mmAVqt2=600s時時 2322/25. 02 . 0050. 0mmAVqKqKqee60025. 0225. 030017. 0217. 022Ktqqqe 22聯立解之聯立解之 K=1.2610-4m2/s qe=2.6110-2 m3 /m2 第二章第二章20（2） Ve=A qe=0.22.6110-2=5.2210-3 m3V2+25.2210-3V=1.2610-40.223600 解之解之 V=0.130m3 tKAVeVV222由

12、由 第二章第二章2134 過濾設備過濾設備類型很多過濾設備類型很多按操作方式按操作方式 按產生壓差按產生壓差 壓濾壓濾吸濾吸濾離心離心 連續連續間歇間歇 壓濾是利用壓縮空氣壓濾是利用壓縮空氣或液體輸送設備在輸或液體輸送設備在輸送料液時產生的壓力送料液時產生的壓力為推動力完成過濾。為推動力完成過濾。 第二章第二章22 板框壓濾機板框壓濾機間歇操作間歇操作 壓濾設備壓濾設備由機頭（固定頭）、濾框、濾板、頭板、尾板、壓緊裝置等組成。由機頭（固定頭）、濾框、濾板、頭板、尾板、壓緊裝置等組成。 第二章第二章23框、板形狀框、板形狀 ：材料：材料：金屬（鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、鋁）、塑料、木材等。金屬（鑄鐵、

13、碳鋼、不銹鋼、鋁）、塑料、木材等。 過濾面積：過濾面積：框框長寬長寬2 板板兩面兩面 板框壓濾機板框壓濾機為便于區別，將板、框邊上做上不同標記！為便于區別，將板、框邊上做上不同標記！ 第二章第二章24板框壓濾機的過濾與洗滌板框壓濾機的過濾與洗滌 P98圖圖過濾過程：過濾過程： 洗滌過程：洗滌過程： EdtdV)(EWdtdVdtdV)(41)(洗滌過程是過濾途徑的兩倍，面積卻是過濾面積的洗滌過程是過濾途徑的兩倍，面積卻是過濾面積的1/2 1/2 ！ 第二章第二章25生產能力生產能力 ：TVQ總3600T=t+tw+tDV總總一個操作周期所獲得的濾液總量，一個操作周期所獲得的濾液總量，m3（生產

14、量）生產量）Q生產能力，生產能力， m3（濾液）濾液）/hT一個操作周期的總時間（過濾時間、洗滌時間、輔助時間）。一個操作周期的總時間（過濾時間、洗滌時間、輔助時間）。生產任務的調整：生產任務的調整：調節濾板、濾框數目即可。調節濾板、濾框數目即可。設備優缺點：設備優缺點：結構簡單、制造方便、過濾面積大，可用于結構簡單、制造方便、過濾面積大，可用于過濾細小顆粒或粘度較大的料漿。過濾細小顆粒或粘度較大的料漿。 板框壓濾機板框壓濾機 第二章第二章26主體主體轉鼓轉鼓 分配頭分配頭轉動盤轉動盤固定盤固定盤 轉鼓真空過濾機轉鼓真空過濾機轉速0.10.3r/min 第二章第二章27操作周期（旋轉一周）：操

15、作周期（旋轉一周）：過濾過濾脫水脫水洗滌洗滌脫水脫水吹松吹松卸料卸料轉鼓真空過濾機轉鼓真空過濾機過濾面積：過濾面積： A=LD D轉鼓直徑，轉鼓直徑，m。 L轉鼓長度，轉鼓長度，m。 相當于板框壓濾機一個操作周期的過濾面積！相當于板框壓濾機一個操作周期的過濾面積！四個區：過濾區、脫水區、洗滌區、卸餅區。四個區：過濾區、脫水區、洗滌區、卸餅區。 第二章第二章28生產能力生產能力 ：tVQ3600V旋轉一周得到的濾液體積，旋轉一周得到的濾液體積，m3t旋轉一周的過濾時間，旋轉一周的過濾時間，snt60o360浸沒角度（浸沒度） n每分鐘轉數每分鐘轉數 。每旋轉一周的生產能力為每旋轉一周的生產能力為

16、 Q=60nVQ=60nV 優缺點：優缺點：適于處理量大而又容易過濾的料漿，對不易過濾的細、粘料漿可采適于處理量大而又容易過濾的料漿，對不易過濾的細、粘料漿可采用助濾劑的方法也很方便（刮刀稍微離開轉鼓表面一定距離）。附用助濾劑的方法也很方便（刮刀稍微離開轉鼓表面一定距離）。附屬設備較多，投資費用高；濾餅含液量較高（約屬設備較多，投資費用高；濾餅含液量較高（約3030）；料漿溫度）；料漿溫度不能過高。不能過高。轉鼓真空過濾機轉鼓真空過濾機 第二章第二章29過濾離心機過濾離心機有間歇式、連續式操作，三足式最為常見。有間歇式、連續式操作，三足式最為常見。 間歇操作、人工卸料間歇操作、人工卸料連續操作

17、連續操作顆粒破碎嚴重！沉降離心機沉降離心機過濾離心機過濾離心機區別？區別？ 第二章第二章30區別區別 第二章第二章31過濾式離心機設備轉鼓開孔，附加過濾介質通過攔截的方式做到固液二相分離的離心機我們統稱過濾式離心機，過濾式離心機適用于物料粘度小、固相顆粒不易變形(如結晶體)固相顆粒較大且小批量的生產的工況，多用于工業脫水。 沉降式離心機設備轉鼓為密閉桶狀，該設備工作原理是通過離心力做到固液二相分離，這種形式的離心機我們通稱沉降式離心機。沉降式離心機適用物料廣泛，如物料粘度大，固相顆粒小都能通過提高離心力的方式來達到固液二相分離的要求。 第二章第二章32 葉濾機葉濾機 主要構件是矩形或圓形的濾葉

18、。濾葉由金屬絲網組成的框架上主要構件是矩形或圓形的濾葉。濾葉由金屬絲網組成的框架上覆以濾布構成，將若干個平行排列的濾葉組裝成一體，安裝在密閉的覆以濾布構成，將若干個平行排列的濾葉組裝成一體，安裝在密閉的機殼內，即構成葉濾機。機殼內，即構成葉濾機。 葉濾機葉濾機操作：操作：懸浮液被加壓送懸浮液被加壓送入，濾液穿過濾布進入入，濾液穿過濾布進入絲網構成的中空部分并絲網構成的中空部分并匯集于下部總管流出，匯集于下部總管流出，顆粒則沉積在濾布上形顆粒則沉積在濾布上形成濾餅，當濾餅達到一成濾餅，當濾餅達到一定厚度時停止過濾并進定厚度時停止過濾并進行洗滌。視懸浮液的性行洗滌。視懸浮液的性質和操作壓強的大小，質和操作壓強的大小，濾餅厚度通常在濾餅厚度通常在535535mmmm之間。之間。 第二章第二章33優點：優點：過濾面積大，設備緊湊，密閉操作，勞動條件較好。過濾面積大，設備緊湊，密閉操作，勞動條件較好。不必每次循環裝卸濾布，勞