(2)适用范围:深层过滤适用于浮液中固体颗粒的体积百分数小于 0.1%,且固体颗粒粒径较小的场合。 (3)特点:深层过滤中,由于悬浮液的粒子直径小于床会孔道直径, 所以粒子随着液体一起流入床层内的曲折通道,在穿过此曲折 通道时,因分子间力和静电作用力的作用,使悬浮粒子粘附在 孔道壁面上而被截留。过滤介质表面不生成滤饼,且整个过滤 过程中过滤阻力不变。 3.动态过滤 前已述及,饼层过滤中,饼层不断增厚,阻力亦不断增加 在推动力(如压强差)保持不变时则过滤速率会不断变小。 为了在过滤过程中限制滤饼的增厚,Tler于1977年提出了被称 为动态过滤的新过滤方式 (1)定义:动态过滤可描述为料浆沿过滤介质表面作高速流动,使 得滤饼在剪切力的作用下不会增厚,这样就可维持较高的过滤 能力。如图3-3所示P101 (2)特点:①动态过滤中,滤液与料浆呈错流(交错流动)。 ②动态过滤需多耗机械能,且不能得到含量高的滤饼 操作中因料浆粘度不断增加,过大的阻力可能使电机过截, 因此使用动态过滤需十分谨慎 跳转到第一重心
跳转到第一页 (2) 适用范围: 深层过滤适用于浮液中固体颗粒的体积百分数小于 0.1%，且固体颗粒粒径较小的场合。 (3)特点: 深层过滤中，由于悬浮液的粒子直径小于床会孔道直径， 所以粒子随着液体一起流入床层内的曲折通道，在穿过此曲折 通道时，因分子间力和静电作用力的作用，使悬浮粒子粘附在 孔道壁面上而被截留。过滤介质表面不生成滤饼，且整个过滤 过程中过滤阻力不变。 3. 动态过滤 前已述及，饼层过滤中，饼层不断增厚，阻力亦不断增加， 在推动力（如压强差）保持不变时则过滤速率会不断变小。 为了在过滤过程中限制滤饼的增厚，Tller于1977年提出了被称 为动态过滤的新过滤方式。 (1) 定义: 动态过滤可描述为料浆沿过滤介质表面作高速流动，使 得滤饼在剪切力的作用下不会增厚，这样就可维持较高的过滤 能力。如图3-3所示P101。 (2) 特点: ①动态过滤中，滤液与料浆呈错流（交错流动）。 ②动态过滤需多耗机械能，且不能得到含量高的滤饼， 操作中因料浆粘度不断增加，过大的阻力可能使电机过截， 因此使用动态过滤需十分谨慎
化工生产中使用最大的是饼层过滤,故以后只介绍饼层过滤 的基本原理及计算 三.过滤介质 (1)定义:过滤介质是一种多孔物质,它是滤饼的支承物,它应具有 足够的机械强度和尽可能小的流动阻力,过滤介质的孔道直径往 往会大于悬浮液中一部分颗粒的直径。 (2)种类 工业上常用的过滤介质主要有以下几类 、织物介质,又称滤布,它由棉、毛、丝、麻等天然纤维及由各 种合成纤维制成的织物,以及由玻璃丝、金属丝等织成的网。 2、粒状介质:包括细纱、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒 状物质,多用于深床过滤。 3、多孔道固体介质:它是具有很多微细孔道的固体材料,如多孔 陶瓷,多孔塑料及多孔金属制成的板式管 四.滤饼 (1)定义:滤饼是由被截留下来的颗粒垒积而成的固定床层,随着过 滤操作的进行,滤饼的厚度与流动阻力都逐渐增加。 跳转到第一页
跳转到第一页 化工生产中使用最大的是饼层过滤，故以后只介绍饼层过滤 的基本原理及计算。 三. 过滤介质 (1)定义: 过滤介质是一种多孔物质，它是滤饼的支承物，它应具有 足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，过滤介质的孔道直径往 往会大于悬浮液中一部分颗粒的直径。 (2)种类: 工业上常用的过滤介质主要有以下几类： 1、织物介质，又称滤布，它由棉、毛、丝、麻等天然纤维及由各 种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网。 2、粒状介质：包括细纱、木炭、石棉、硅藻土等细小坚硬的颗粒 状物质，多用于深床过滤。 3、多孔道固体介质：它是具有很多微细孔道的固体材料，如多孔 陶瓷，多孔塑料及多孔金属制成的板式管。 四. 滤饼 (1) 定义: 滤饼是由被截留下来的颗粒垒积而成的固定床层，随着过 滤操作的进行，滤饼的厚度与流动阻力都逐渐增加
(2)滤饼的种类 1不可压缩性滤饼:构成滤饼的颗粒是不易变形的坚硬固体颗粒, 颗粒结构不随操作压差的改变而变,固其单位厚度床层的流动 阻力可认为是恒定的,如硅藻土,碳酸钙等 2.可压缩性滤饼:构成滤饼的固体颗粒易变形,滤饼空隙率随操 作压差的增大而变小,如AL(OH)3等。 五.助滤剂 对于可压缩性滤饼,压差增加时,饼层颗粒间的孔道会变 窄,有时会因颗粒过于细密而将通道堵塞,为了避免此种情况 可将某种质地坚硬且能形成疏松床层的另一种固体颗粒预先涂 于过滤介质上,或者混入悬浮液中,以形成较为疏松的滤饼, 使滤液得以畅流,这种物质称为助滤剂,如硅藻土等 六.滤饼过滤物料衡算 设过滤面积Am2,滤液Vm3,滤饼厚度Lm,滤饼空隙率ε 悬浮液(V+LA)→过滤机→滤液V 滤饼LA→液体LAE 固体LA(1-8) 跳转到第一页
跳转到第一页 (2) 滤饼的种类: 1.不可压缩性滤饼：构成滤饼的颗粒是不易变形的坚硬固体颗粒， 颗粒结构不随操作压差的改变而变，固其单位厚度床层的流动 阻力可认为是恒定的，如硅藻土，碳酸钙等。 2. 可压缩性滤饼：构成滤饼的固体颗粒易变形，滤饼空隙率随操 作压差的增大而变小，如AL（OH）3等。 五. 助滤剂 对于可压缩性滤饼，压差增加时，饼层颗粒间的孔道会变 窄，有时会因颗粒过于细密而将通道堵塞，为了避免此种情况， 可将某种质地坚硬且能形成疏松床层的另一种固体颗粒预先涂 于过滤介质上，或者混入悬浮液中，以形成较为疏松的滤饼， 使滤液得以畅流，这种物质称为助滤剂，如硅藻土等。 六. 滤饼过滤物料衡算 设过滤面积Am2 ，滤液Vm3 ，滤饼厚度Lm ，滤饼空隙率ε 悬浮液(V+LA) →过滤机→滤液V 滤饼LA →液体LAε 固体LA(1-ε)
设悬浮液的浓度qg固体m清液,固体真实密度pkgm3 ①=LA(1-8)p(V+LAe)kgm3清液 般V>>LA,则=LA(1-e)p/V q=VA,单位过虑面积获得的滤液量,则=L(1-e)p =0q/(1-)p 332流体通过固定颗粒床层的压降 流体通过固定颗粒床层的流动在化工生产和自然界中常见 的现象。例如,过滤过程中滤液通过滤饼层的流动;固定床催 化反应过程中流体在固体催化剂床层中的流动以及地下水在土 壤、砂层中的渗流等。流体通过固定颗粒床层的流动,一方面 使流体速度分布均匀,另一方面产生压强降(即流动阻力) 对于过滤等操作过程而言,工程上感兴趣的是流体通过固 定颗粒床层的压降,而不是速度分布 流动阻力 已学流体力学知识 1定性分析:表面摩擦力、形体阻力 跳转到第一页
跳转到第一页 设悬浮液的浓度φkg固体/m3清液，固体真实密度ρpkg/m3 Φ=LA(1-ε)ρp /(V+LAε) kg/m3清液 一般V＞＞LAε ，则Φ=LA(1-ε)ρp /V q=V/A ，单位过虑面积获得的滤液量，则Φ=L(1-ε)ρp /q L= Φq/ (1-ε)ρp 3.3.2 流体通过固定颗粒床层的压降 流体通过固定颗粒床层的流动在化工生产和自然界中常见 的现象。例如，过滤过程中滤液通过滤饼层的流动；固定床催 化反应过程中流体在固体催化剂床层中的流动以及地下水在土 壤、砂层中的渗流等。 流体通过固定颗粒床层的流动，一方面 使流体速度分布均匀，另一方面产生压强降（即流动阻力）。 对于过滤等操作过程而言，工程上感兴趣的是流体通过固 定颗粒床层的压降，而不是速度分布。 一. 流动阻力 已学流体力学知识 1.定性分析: 表面摩擦力、形体阻力
2定量计算:直管流动方式:范宁公式△p=A(1d)(pu2/2) 问题是:范宁方式能否适用流体通过固定颗粒床层的压降呢? 二.流体通过固定颗粒床层压降直接计算时存在的困难:弯曲变截 面的网状通道 流体流道的弯弯曲曲,变截面的网状结构,由于构成颗粒 层的颗粒大小不均匀,形状不规则,所形成的通道是弯曲的, 变截面的几何形状,而且形成纵横交错的网状结构。弯曲、变 截面的网状结构成为颗粒内流体通道的特点,也是流动阻力直 接计算的困难。因为用范宁方式计算时无法确定流体通过颗粒 层的边界条件 对于复杂的问题工程上常用的方法是将其简化即数学模型法 三.数学模型法 建立物理模型:对该过程进行合理的物理的抽象和简化,建立物 理模型,这里的物理是一个广义的概念,包括物理、化学、生 物、工程等,如研究天体时将其看成一个质点 2.建立数学模型:在物理模型的基础上进行数学的抽象与简化,用 数学的方式来反映物理模型的本质,如用微分、积分、代数 函数等来反映,具体情况根据各门科学的特有的规律而定,这 样建立的方程式被称为数学模型。 跳转到第一页
跳转到第一页 2.定量计算: 直管流动方式: 范宁公式△p=λ(l/d)(ρu2 /2 ) 问题是：范宁方式能否适用流体通过固定颗粒床层的压降呢？ 二. 流体通过固定颗粒床层压降直接计算时存在的困难：弯曲变截 面的网状通道 流体流道的弯弯曲曲，变截面的网状结构，由于构成颗粒 层的颗粒大小不均匀，形状不规则，所形成的通道是弯曲的， 变截面的几何形状，而且形成纵横交错的网状结构。弯曲、变 截面的网状结构成为颗粒内流体通道的特点，也是流动阻力直 接计算的困难。因为用范宁方式计算时无法确定流体通过颗粒 层的边界条件。 对于复杂的问题工程上常用的方法是将其简化即数学模型法。 三. 数学模型法 1.建立物理模型: 对该过程进行合理的物理的抽象和简化，建立物 理模型，这里的物理是一个广义的概念，包括物理、化学、生 物、工程等，如研究天体时将其看成一个质点。 2.建立数学模型: 在物理模型的基础上进行数学的抽象与简化，用 数学的方式来反映物理模型的本质，如用微分、积分、代数、 函数等来反映，具体情况根据各门科学的特有的规律而定，这 样建立的方程式被称为数学模型