4 流体通过颗粒层的流动.pptVIP

4.6 加快过滤速率的途径 助滤剂：改变滤饼结构，使之较为疏松且不被压缩，则可提高过滤与洗涤速率。助滤剂多为刚性较好的多孔性粒状或纤维状材料，如常用的硅藻土、膨胀珍珠岩、纤维素等 絮凝剂：使分散的细颗粒凝聚成团从而更容易过滤。絮凝剂有聚合电解质类的如明胶、聚丙烯酰胺等，其长链高分子结构为固体颗粒架桥而成絮团；也有无机电解质类的絮凝剂，其作用为破坏颗粒表面的双电层结构使颗粒依靠范德华力而聚并成团 流动或机械搅动：限制滤饼厚度的增长，或者借用离心力使滤饼在带锥度的转鼓中自动移动等动态过滤技术，也可以有效地提高过滤速率 排列方式：板、框交替，个数可调。 滤框、 滤板— 洗涤板，非洗涤板。 操作周期：组装→过滤→洗涤→卸渣→整理。 操作方式：间歇操作 卸渣区 洗涤脱水区 过滤区 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 转动盘 固定盘 1-转筒；2-分配头；3-洗涤水喷嘴 4-刮刀；5-悬浮液槽；6-抖搅器 1、2－与滤液储槽相通的槽； 3－与洗液相通的槽； 4、5－通压缩空气的孔 4.5 过滤过程计算 过滤速率：单位时间通过单位面积的滤液体积，可表示为 ，单位为m/s。过滤过程中，滤液通过滤布和滤饼的流速较低，其流动一般处于层流状态，处于康采尼公式适用的低雷诺数范围。 2.过滤基本方程式 滤液通过过滤介质的阻力可视为通过单位过滤面积获得某当量滤液量qe所形成的虚拟滤饼层的阻力。 Ve=Aqe为形成与过滤介质阻力相等时滤饼层所得的滤液量，m3 此法称为参数归并法，K值直接由实验测得 K、qe——过滤常数 K单位是m2/s ，在恒压下为一常数。 常数r反应了滤饼的特性，成为滤饼的比阻。 比阻r数值的大小反映了过滤操作的难易程度。 不可压缩滤饼的比阻r仅取决于悬浮液的物理性质：α (ε不变) 可压缩滤饼的比阻r则随操作压差的增加而加大，一般服从： S、r0均为实验常数 S称为压缩性指数 不可压缩滤饼s=0，可压缩滤饼s=0.2～0.8 硅藻土 s=0.01 碳酸钙 s=0.19 氢氧化铝s=0.9 4.5.2间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系 (1)过滤操作方式? ? 随着过滤的进行，滤液量不断增加，滤饼层的厚度会不断增大，故过滤阻力也不断增大。若维持过滤压差不变，那么过滤速度就会不断下降，而若要维持过滤速度不变，就要不断增大过滤压差。在过滤计算中，将前一种操作方式称为恒压过滤，后一种操作方式称为恒速过滤。这是工业生产上两种典型的过滤操作方式。工业上所使用的过滤机大多为间歇式，不宜于在整个过程中都采用恒压过滤或恒速过滤。因为在恒压操作开始阶段，过滤介质表面还没有滤饼层生成，较小的颗粒会穿过介质，得到的是浑浊的滤液，或使介质的孔道堵塞，造成较大的阻力；而在恒速过滤操作的后期，为维持恒定的过滤速度，必须将过滤压力增大到较大值，这会导致设备的泄露或动力设备超负荷。为克服这些问题，可在过滤开始时采用较小的压力，以后不断地使之提高至预定值，而后则在恒压下进行过滤，称为先恒速后恒压过滤。 注意：速率为常数，并不代表q和K是常数，q随着时间的增加而增加。 随着时间的增加，q值不断增加，则K/2(q+qe)不断减小，速率dq/dτ不断减小 [恒压过滤讨论]：恒压过滤时滤液体积与过滤时间的关系为抛物线；当过滤介质阻力可忽略不计，则： 恒速过程 恒压过程 测定过滤常数一般在恒压下进行 r 洗涤过程计算的内容：确定使用一定量洗涤液 时所需要的洗涤时间。为此需要确定洗涤速率。 洗涤速度是单位时间通过单位面积的洗涤液量 。 如果洗涤液量为VW ，则滤饼的洗涤时间为τW 当单位面积的洗涤液用量qw已经确定，则： 则洗涤速率与最终过滤速率相等 增加过滤机的生产能力有：增大过滤面积、提高转速、缩短辅助操作时间、改善过滤特性以提高过滤和洗涤速率。 * * 4.1 概述 4.2 颗粒床层的特性 颗粒与流体之间的相对运动特性与颗粒本身的特性密切相关，因而首先介绍颗粒的特性。 表述颗粒特性的主要参数为颗粒的形状、大小（体积）及表面积。 （一）球形颗粒 不言而喻，球形颗粒的形状为球形，其尺寸由直径d来确定，其它有关参数均可表示为直径d的函数，诸如 球形颗粒比表面积：单位体积固体颗粒所具有的表面积，用以表征颗粒表面积大小。 4.2.1 单一颗粒的特性 工程中，经常将非球形颗粒以某种“当量”的球形颗粒来代替，以使非球形颗粒的某种特性与球形颗粒等效，这一球粒的直径为当量直径。当量直径表示非球形颗粒的大小。根据不同方面的等效性，通常有三种表示方法； ?(1). (2). (3).