化工原理第四章02.ppt

* 5 过滤计算 5.1 物料衡算 悬浮液含固量表示方法： 质量分数w, kg固体/kg悬浮液 体积分数φ, m3固体/m3悬浮液 取1kg悬浮液 取1m3悬浮液 注意：①三个去向要清楚 ②基准要选好 滤饼层厚L~V关系 , 滤饼空隙率ε与含清液质量分率a关系 取1kg滤饼 取1m3滤饼 , 例1 有一板框压滤机, 框的边长为450mm, 厚度 为25mm，有20个框。用来过滤含固体w=0.025 的水-固悬浮液, 滤饼含水40%(质量分率), ρp=2100kg/m3, 试计算当滤饼充满滤框时所得 的滤液量。 解: V饼=0.452×0.025×20=0.101m3 =0.583 5.2 过滤速率 过滤特点：①滤饼中流体流动很慢 ②非定态 压差一定时,τ↑,u↓ 注意：V为累计滤液量, m3 处理：①用康采尼方程 ②拟定态 r滤饼比阻 , L(1-ε)=φq 过滤 过滤 ΔP饼=rΦq μu ΔP=ΔP饼+ΔP介 串联过程：速率相同 qe为过滤介质当量滤液量 参数归并 过滤速率基本方程 过滤常数K, qe是否真为常数，得看条件 K, qe的影响因素 滤饼比阻： 不可压缩滤饼，r=常数, K∝ΔP 可压缩滤饼, r=r0 ΔPS, K∝ΔP1-S, S为压缩指数 qe与介质性质、悬浮液性质有关 5.3过滤基本方程的应用 1．恒速过滤 隔膜式往复泵 流量一定 若τ=0, q=0则 或 注意K变化 例2 某过滤机恒速操作 τ(min)= 10 + 10 + 10 ① V(l) = 4 + ? + ? ②共滤了30min后,用VW=0.2V总的洗涤液量洗涤， 速率不变, 则τW=? ③每次过滤洗涤后, 所需装卸时间τD为20min, 求：生产能力 解：①由于速度恒定, ∴ V∝τ V=4+4+4=12升 ② ∴ τW=0.2τ=0.2×30=6min ③ 2. 恒压过滤 若τ=0, q=0则积分 得 q2+2qqe=Kτ 或 V2+2VVe=KA2τ 例3 某叶滤机恒压操作 τ(min)= 10 + 10 + 10 ① V(l) = 4 + 2 + ? ②共滤了30min后, 用VW=0.2V总的洗涤液量洗涤， ΔP洗=ΔP滤,μ洗液=μ滤液,则τW=? ③每次过滤洗涤后, 所需装卸时间τD为20min, 求：生产能力 解：①由恒压方程V2+2VVe=KA2τ 代入数据求KA2,Ve 42+2×4Ve=KA2×10 62+2×6Ve=KA2×20 得Ve=1升， KA2 =2.4升2/分 ∴ τ=30min时 ΔV=1.54升 ②洗涤过程定态, 饼厚为过滤终了的饼厚(叶滤机)。当ΔP洗=ΔP滤,μ洗液=μ滤液时， ③ =0.124升/分 3. 先变压后恒压 从τ =τ1, q=q1起开始恒压操作 或 如先恒速后恒压 恒速段 4. 过滤常数的测定 由小装置上测定的实验数据能否用于大装置？ 看影响因素 qe= f (过滤介质，悬浮液性质) 与A无关(而Ve∝A) 操作压强改变后要换算, 悬浮液浓度变化后要换算 在恒压下做实验 No. q τ 1 … … 由 2 … … 3 … … 线性化 … 5.4 过滤过程计算 1．变量分析 设计型：已知：qe, K, V, τ, ΔP 求：A 操作型：已知：A, qe, K, V, ΔP (或τ) 求： τ (或ΔP) 2．生产能力的优化 间歇过滤机恒压操作有优化问题 令 可得τopt 当Ve=0时， 图解思维 5.5 常用过滤设备 1. 叶滤机 叶滤机洗涤速率(面积，饼厚不变) 若是恒压操作 当V