3.3過濾3.3.1過濾的基本概念3.3.2過濾的基本方程式3.3.3過濾設(shè)備及其操作3.3.4過濾計(jì)算3.3過濾3.3.1過濾的基本概念1概述固-流非均相體系：結(jié)晶過程中的晶漿，浸取過程中的固態(tài)天然產(chǎn)物與溶劑；催化反應(yīng)過程中的固體催化劑與反應(yīng)物。顆粒-流體非均相分離技術(shù)均基于顆粒與流體兩相性質(zhì)上的差異，如顆粒尺度(過濾)和顆粒與流體的密度差(沉降)。液體與氣體對(duì)顆粒物料分散特性差別很大，故常以液-固和氣-固體系加以區(qū)分。不過從兩相流體力學(xué)原理的角度而言都是共通的。顆粒分散在液體中稱懸浮液，分散在氣體中稱含塵氣。小于1m的顆粒稱為“膠質(zhì)”(Colloid)，分散在液體中稱“溶膠”(Sol)，分散在氣體中則稱“氣溶膠”(Aerosol)。概述固-流非均相體系：結(jié)晶過程中的晶漿，浸取過程中的23.3.1過濾的基本概念利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過濾介質(zhì)，將固體顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)固-液分離。過濾的方式很多，適用的物系也很廣泛，固-液、固-氣、大顆粒、小顆粒都很常見。采用膜過濾(膜分離技術(shù))可以分離10nm尺度的大分子量蛋白質(zhì)和病毒粒子等。無(wú)論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質(zhì)，在很多情況下，過濾介質(zhì)是影響過濾操作重要因素。3.3.1過濾的基本概念利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過3一、過濾方式過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆?？梢赃M(jìn)入或穿過介質(zhì)的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質(zhì)的孔徑縮小形成有效的阻擋。被截留在介質(zhì)表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），透過濾餅層的則是被凈化了的濾液。隨濾餅的形成，真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅，而非過濾介質(zhì)本身，故稱作濾餅過濾。濾餅過濾主要用于含固量較大（>1%）的場(chǎng)合。濾餅過濾(表面過濾)：一、過濾方式過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小4深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土等）；小于介質(zhì)孔隙的顆粒可進(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長(zhǎng)而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上；深層過濾無(wú)濾餅形成，主要用于凈化含固量很少（<0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土5二、過濾介質(zhì)濾餅支撐物，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較小的流動(dòng)阻力、相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性；多孔、理化性質(zhì)穩(wěn)定、耐用和可反復(fù)使用?？椢锝橘|(zhì)：最常用的過濾介質(zhì)，工業(yè)上稱為濾布(網(wǎng))；由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或者金屬絲編織而成，如棉花、麻、羊毛、絲、石棉等，以棉織的帆布、斜紋布及毛織的呢絨等應(yīng)用最廣；可截留的最小顆粒視網(wǎng)孔大小而定，一般在幾到幾十（5～65μm）微米范圍。二、過濾介質(zhì)濾餅支撐物，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較小的流動(dòng)阻力、6粒狀介質(zhì)：由細(xì)石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的床層，稱作濾床，用作過濾介質(zhì)使含少量懸浮物的液體澄清；常用于深床過濾。多孔固體介質(zhì)：用多孔陶瓷、塑料、金屬等粉末燒結(jié)成型而制得的多孔性片狀、板狀或管狀的各種多孔性固體材料；此類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，能截留1～3mm的微小顆粒。多孔膜：由特殊工藝合成的聚合物薄膜，最常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜；膜過濾屬精密過濾或超濾(ultrafiltration)，可以分離5nm的微粒。粒狀介質(zhì)：由細(xì)石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的7三、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性過濾時(shí)間↑→濾餅厚度↑，流動(dòng)阻力↑不可壓縮性濾餅：隨著推動(dòng)力壓差的增大，濾餅的形狀、空隙等不變；可壓縮性濾餅：如氫氧化物的膠體物質(zhì)。三、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性過濾時(shí)間↑→濾餅厚度↑，8助濾劑作用：防止膠性微粒對(duì)濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。質(zhì)地堅(jiān)硬，能形成疏松餅層的粒狀物質(zhì)，可在濾布上預(yù)涂，也可將某種性質(zhì)堅(jiān)硬而又能形成疏松床層的另一種固體顆粒作為助濾劑預(yù)混在懸浮液中，使濾液得以暢通。特性：能形成多孔餅層的剛性顆粒，提高濾餅滲透性，減小阻力；一定的化學(xué)穩(wěn)定性；操作壓差的范圍內(nèi)不可壓縮性。缺點(diǎn)：加入助濾劑應(yīng)以獲得清凈濾液為目的，當(dāng)要回收濾餅時(shí)不可用。助濾劑作用：防止膠性微粒對(duì)濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。質(zhì)地9四、過濾的操作方式過濾：過濾操作中的主要階段，在過程中濾餅不斷增厚、阻力不斷上升，流體的通過能力則不斷減?。幌礈欤簾o(wú)論是以濾餅還是濾液為產(chǎn)品，都有必要在卸料之前用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅；脫濕：以濾餅為產(chǎn)品時(shí)洗滌后還可用壓縮空氣進(jìn)行脫濕；卸料：將濾餅從過濾介質(zhì)上移去；清洗過濾介質(zhì)：使被堵塞的網(wǎng)孔“再生”，以便重復(fù)使用。根據(jù)使用的過濾設(shè)備、過濾介質(zhì)及所處理的物系的性質(zhì)和產(chǎn)品收集的要求，過濾操作分為：間歇式、連續(xù)式；根據(jù)提供過濾推動(dòng)力的方式，又有重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾之分，其目的都是克服過濾阻力。四、過濾的操作方式過濾：過濾操作中的主要階段，在過程中濾餅不103.3.2過濾基本方程式過濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積，m3/s過濾速率＝過濾推動(dòng)力/過濾阻力推動(dòng)力：壓差△P=濾餅兩側(cè)的壓差△P1＋過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓差△P2濾漿引入管道的阻力；濾液通過濾餅的阻力；濾液通過過濾介質(zhì)的阻力；濾液引出管道的阻力。阻力：主要阻力3.3.2過濾基本方程式過濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積，11過濾速度：對(duì)各種過濾操作方式與設(shè)備均可表示為：式中：dV——dt時(shí)間內(nèi)通過過濾面的濾液量；A——過濾面積；u——單位時(shí)間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液量。過濾過程實(shí)際上是濾液通過濾餅和過濾介質(zhì)中細(xì)小孔道的流動(dòng)過程，由于濾餅的微粒細(xì)小，使得濾液流動(dòng)孔道很小，濾液流動(dòng)的流速也很小，因此濾液的流動(dòng)一般屬于層流狀態(tài)。過濾速度：對(duì)各種過濾操作方式與設(shè)備均可表示為：式中：dV12一、濾液通過濾餅的流動(dòng)層流流動(dòng)：⒈過濾速率dV/dτ：實(shí)際流速u∝過濾速度dV/(A·dτ)，流道長(zhǎng)l∝濾餅厚度L，孔道的平均直徑d難以測(cè)量，故引入比例系數(shù)r，將這些因素統(tǒng)統(tǒng)并入比例系數(shù)r內(nèi)，則：一、濾液通過濾餅的流動(dòng)層流流動(dòng)：⒈過濾速率dV/dτ：實(shí)際流13說明：濾液性質(zhì)：μ濾餅性質(zhì)：L、A、r濾餅的比阻濾餅常數(shù)：說明：濾液性質(zhì)：μ濾餅的濾餅常數(shù)：14⒉濾餅的比阻r：?jiǎn)挝唬何锪x：計(jì)算：當(dāng)粘度為1Pa·s的濾液以1m3/(m2·s)的過濾速度通過厚度為1m的濾餅層的壓力損失濾餅不可壓縮：r=f（濾餅結(jié)構(gòu)）；濾餅可壓縮：r’－單位壓力差下的濾餅比阻，1/m2；s－濾餅的壓縮性指數(shù)，s≤1。⒉濾餅的比阻r：?jiǎn)挝唬何锪x：計(jì)算：當(dāng)粘度為1Pa·s的濾液以15二、過濾基本方程式過濾介質(zhì)層：認(rèn)為介質(zhì)產(chǎn)生的阻力與厚度為L(zhǎng)e的濾餅層產(chǎn)生的阻力相等，引入過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度Le，則過濾介質(zhì)的阻力=rμLe/A濾餅可壓縮：二、過濾基本方程式過濾介質(zhì)層：認(rèn)為介質(zhì)產(chǎn)生的阻力與厚度為L(zhǎng)e16令餅液比：則：－過濾基本方程式C＝濾餅體積/濾液體積V，m3餅/m3液恒壓過濾：一般由保持恒壓的壓縮氣體提供推動(dòng)力恒速過濾：一般由容積式泵提供推動(dòng)力變壓變速過濾：一般由離心泵提供推動(dòng)力，隨過濾阻力增加流量下降。令餅液比：則：－過濾基本方程式C＝濾餅體積/濾液體積V，17三、恒壓過濾懸浮液一定，μ、r’、C可視為常數(shù)，壓力△P恒定；設(shè)Ve為過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，τe為獲得Ve所需的虛擬過濾時(shí)間，二者均為常數(shù)。令過濾常數(shù)：可推導(dǎo)出：三、恒壓過濾懸浮液一定，μ、r’、C可視為常數(shù)，壓力△P恒18令q=V/A，qe=Ve/A，則有：(A)+(B)：─恒壓過濾方程式令q=V/A，qe=Ve/A，則有：(A)+(B)：─恒壓過19說明：①（V+Ve）～（τ+τe）為一拋物線；②忽略過濾介質(zhì)的阻力：Ve＝0，qe=0，則過濾基本方程式變?yōu)椋孩邰踧e、τe稱為介質(zhì)常數(shù)，與K都稱為過濾常數(shù)。說明：①（V+Ve）～（τ+τe）為一拋物線；②忽略過濾介質(zhì)20四、恒速過濾恒速過濾即dV/(Adτ)=u為常數(shù)：仍令：注：①K雖仍稱為常數(shù)，但隨壓差△P而變；②恒速過濾很少維持到底，因隨著過濾時(shí)間增加，壓差持續(xù)增大，對(duì)設(shè)備不利。─恒速過濾基本方程四、恒速過濾恒速過濾即dV/(Adτ)=u為常數(shù)：仍令：注：21五、先恒速后恒壓過濾設(shè)時(shí)間τ1后，壓差達(dá)到△P，對(duì)應(yīng)的濾液體積為V1，然后恒壓過濾，對(duì)過濾基本方程式進(jìn)行積分：─先恒速后恒壓過濾方程實(shí)際操作中一般以較低的恒速開始過濾操作，以便在過濾介質(zhì)上平穩(wěn)而均勻地形成濾餅，并且減少顆粒穿透量、避免初濾液渾濁或者網(wǎng)孔堵塞。待進(jìn)入濾餅過濾階段、壓差上升到一定值后，即轉(zhuǎn)入恒壓過濾直至終了。五、先恒速后恒壓過濾設(shè)時(shí)間τ1后，壓差達(dá)到△P，對(duì)應(yīng)的濾液體22六、過濾常數(shù)的測(cè)定恒壓過濾：(q+qe)2=K(τ+τe)微分：濾餅常數(shù)k，濾餅壓縮指數(shù)s，當(dāng)量濾液體積Ve或qe和過濾常K等都由過濾物系固液兩相性質(zhì)決定，需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。六、過濾常數(shù)的測(cè)定恒壓過濾：(q+qe)2=K(τ+τe23即在恒壓過濾條件下，△τ/△q～q的函數(shù)關(guān)系是以2/K為斜率、2qe/K為截距的直線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同時(shí)刻單位過濾面積的累積濾液量q，即可由上式回歸出K和qe和τe。由過濾常數(shù)K的定義式：lgK~lg(P)為直線方程，斜率為(1-s)、截距為lg(2k)。在不同壓差P下進(jìn)行恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，求得一系列與之對(duì)應(yīng)的過濾常數(shù)K，再通過上式回歸出濾餅常數(shù)k和壓縮指數(shù)s。即在恒壓過濾條件下，△τ/△q～q的函數(shù)關(guān)系是以2/243.3.3過濾設(shè)備及其操作過濾是化工、輕工、食品、制藥和粉體材料等許多生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的單元操作之一，既有各種不同類型的系列化、大型化、通用化的過濾設(shè)備載于手冊(cè)與樣本之中，更有許多結(jié)構(gòu)新穎的過濾裝置隨過程工業(yè)的發(fā)展而不斷問世，非教材所能列數(shù)。本節(jié)僅以工廠中最常見的板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)、盤式過濾機(jī)和離心過濾機(jī)為例進(jìn)行扼要介紹。3.3.3過濾設(shè)備及其操作過濾是化工、輕工、食品、制藥和25一、間歇式過濾機(jī)－板框壓濾機(jī)通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)過濾的目的，其歷史最久且已有超過100種以上的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：一、間歇式過濾機(jī)－板框壓濾機(jī)通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過26由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。板框數(shù)視工藝要求在機(jī)座長(zhǎng)度范圍內(nèi)可靈活調(diào)節(jié)。組裝后，在板框的四角位置形成連通的流道，由機(jī)頭上的閥門控制懸浮液、濾液及洗液的進(jìn)出。由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。27過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的出液旋塞排出，稱為明流式；也可匯總后排出，稱為暗流式?？虬蹇虬逑礈彀宸窍礈彀鍛腋∫簽V液板非洗滌板過濾操作：過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布28洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾布、濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液行程的2倍，而流通面積卻為其1/2，故洗滌速率約為過濾終了速率的1/4。洗滌操作：洗滌液洗出液框板框板洗滌板非洗滌板板非洗滌板洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開過濾機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過濾操作。然后清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。橫穿洗滌法洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾29濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目前較為廣泛使用的材料。常用規(guī)格的板框其厚度為25~100mm,邊框長(zhǎng)為0.2~1.5m，框數(shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等。板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在0.3~0.8Mpa之間。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓差。缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過濾。特點(diǎn)：濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙30板框壓濾機(jī)的型式：嵌入式濾布的濾板XASL/630-UB系列XAZ/2000-UB系列XAZ/800-UB系板框壓濾機(jī)的型式：嵌入式濾布的濾板XASL/630-UB系31DY-Q帶式壓榨過濾機(jī)XKZ系列全自動(dòng)快開式壓濾機(jī)DY-Q帶式壓榨過濾機(jī)XKZ系列全自動(dòng)快開式壓濾機(jī)32二、葉濾機(jī)由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構(gòu)成，操作為間歇式。濾葉有圓形和矩形等多種形式，由金屬絲網(wǎng)組成的框架上覆以濾布構(gòu)成，使用時(shí)可將多塊平行排列的濾葉組裝成一體插入箱體內(nèi)。結(jié)構(gòu)與原理：二、葉濾機(jī)由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構(gòu)成，操作為33懸浮液被加壓送入或借真空泵進(jìn)行抽吸，濾液穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成的中空部分并匯集于下部總管流出，顆粒則沉積在濾布上形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)停止過濾。視懸浮液的性質(zhì)和操作壓強(qiáng)的大小，濾餅厚度通常在5~35mm之間。過濾結(jié)束后，通入洗滌液對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，洗滌液的行程和流通面積與過濾終了時(shí)濾液的行程和流通面積相同，在洗滌液與濾液的性質(zhì)接近的情況下，洗滌速率約為過濾終了時(shí)速率?？捎谜駝?dòng)或壓縮空氣及清水等反吹卸濾渣。操作：優(yōu)點(diǎn)：過濾面積大，設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好。不必每次循環(huán)裝卸濾布，勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。特點(diǎn)：懸浮液被加壓送入或借真空泵進(jìn)行抽吸，濾液穿34葉濾機(jī)的型式：

NYB系列高效板式密閉過濾機(jī)MYB型全自動(dòng)板式密閉過濾機(jī)葉濾機(jī)的型式：NYB系列高效板式密閉過濾機(jī)MYB型全自動(dòng)板35SYB系列水平葉片過濾機(jī)WYB系列臥式葉片過濾機(jī)SYB系列水平葉片過濾機(jī)WYB系列臥式葉片過濾機(jī)36三、連續(xù)式過濾機(jī)－轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1－轉(zhuǎn)筒；2－濾餅；3－割刀；4－分配頭；5－吸走濾液的真空凹槽；6－吸走洗水的真空凹槽；7－通入壓縮空氣的凹槽；I－過濾區(qū)；II－洗滌脫水區(qū)；III－卸渣區(qū)結(jié)構(gòu)與原理：轉(zhuǎn)筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇形過濾室。三、連續(xù)式過濾機(jī)－轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1－轉(zhuǎn)筒；2－濾餅；3－割刀37轉(zhuǎn)動(dòng)盤與機(jī)架上的固定盤緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過濾室通過分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收系統(tǒng)和壓縮空氣反吹系統(tǒng)相通。為了不使這些系統(tǒng)彼此串通，在固定盤上設(shè)有不與任何通道相通的非開孔區(qū)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤與機(jī)架上的固定盤緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過濾室38轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)扇形過濾室依次完成真空過濾、洗滌、脫水、吸干濾餅和壓縮空氣吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相應(yīng)分為過濾區(qū)、洗滌脫水區(qū)、卸料區(qū)和表面再生區(qū)等幾個(gè)不同的工作區(qū)域。轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速多在0.1～3r/min，浸入懸浮液中的吸濾面積約占總表面的30～40%。濾餅厚度范圍大約3～40mm。過濾操作：優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)進(jìn)料，操作自動(dòng)化，生產(chǎn)能力大，改變轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)濾餅厚度，便于在轉(zhuǎn)鼓表面預(yù)涂助濾劑后用于黏、細(xì)物料的過濾。缺點(diǎn)：過濾面積小，設(shè)備投資大，過濾推動(dòng)力有限，濾餅含液量較大，常達(dá)30%。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)扇形過濾室依次完成真空過濾、洗滌、脫水39四、水平回轉(zhuǎn)翻盤真空過濾機(jī)沿園周分布排列的若干個(gè)扇形過濾盤，各通過徑向管道與中心分配頭的轉(zhuǎn)動(dòng)盤相連。扇形過濾盤的多孔底板上敷設(shè)濾布作為過濾介質(zhì)。各扇形盤回轉(zhuǎn)到不同的圓周位置時(shí)，借助于分配頭依次進(jìn)行真空抽濾、洗滌、脫水、翻盤(吹氣)卸渣和濾布清洗等全部操作。四、水平回轉(zhuǎn)翻盤真空過濾機(jī)沿園周分布排列的若干個(gè)扇形過濾盤，40五、帶式水平真空過濾機(jī)五、帶式水平真空過濾機(jī)41DU膠帶真空水平過濾機(jī)工作原理DU膠帶真空水平過濾機(jī)工作原理42六、離心過濾機(jī)結(jié)構(gòu)與原理：在高速旋轉(zhuǎn)的多孔轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁敷設(shè)濾布。懸浮液中的液體在慣性離心力的作用下穿過顆粒層和濾布流到轉(zhuǎn)鼓外部空間。單級(jí)活塞推料離心機(jī)示意圖1－轉(zhuǎn)鼓；2－活塞推送器；3－原料液；4－洗滌水；5－脫水固體；6－洗水；7－濾液離心過濾機(jī)六、離心過濾機(jī)結(jié)構(gòu)與原理：在高速旋轉(zhuǎn)的多孔轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁敷設(shè)濾布。43臥式刮刀離心機(jī)三足刮刀下離心機(jī)臥式活塞推料離心機(jī)三足式離心機(jī)臥式刮刀離心機(jī)三足刮刀下離心機(jī)臥式活塞推料離心機(jī)三足式離心機(jī)443.3.4過濾計(jì)算可以分為設(shè)計(jì)型計(jì)算與操作型計(jì)算兩種類型。（1）設(shè)計(jì)型計(jì)算給定或已知的參數(shù)：濾液量V，過濾時(shí)間τ，選擇△P。計(jì)算目的：求所需要的過濾面積A。（2）操作型計(jì)算已知設(shè)備尺寸和參數(shù)，給定操作條件（或給定生產(chǎn)任務(wù)），核算該過程設(shè)備可以完成的生產(chǎn)任務(wù)（或求取相應(yīng)的操作條件）。操作型計(jì)算均涉及到過濾機(jī)生產(chǎn)任務(wù)即生產(chǎn)能力的問題。3.3.4過濾計(jì)算可以分為設(shè)計(jì)型計(jì)算與操作型計(jì)算兩種類型。45一、板框過濾機(jī)的計(jì)算⒈生產(chǎn)能力：已知A、△P，計(jì)算Q，這是典型的操作型問題。葉濾機(jī)和板框壓濾機(jī)都是典型的間歇式過濾機(jī)。其特點(diǎn)是：過濾、洗滌、卸餅、清洗濾布、組裝等操作是依次分階段進(jìn)行的。在過濾階段全部過濾面積都是有濾液通過（換句話說全部A都在進(jìn)行過濾）。過濾階段以外的時(shí)間雖然沒有濾液得到，但仍要計(jì)入生產(chǎn)時(shí)間之內(nèi)。即計(jì)算Q必須以一個(gè)操作周期所需的總時(shí)間∑τ為基準(zhǔn)。過濾機(jī)單位時(shí)間所獲得的濾液量或?yàn)V餅量，Q，m3/s一、板框過濾機(jī)的計(jì)算⒈生產(chǎn)能力：已知A、△P，計(jì)算Q，這是典46其中：過濾時(shí)間τ洗滌時(shí)間τw=？一個(gè)操作周期的總時(shí)間：生產(chǎn)能力：在一個(gè)操作周期內(nèi)，τD是固定的，與產(chǎn)量V無(wú)關(guān)。其中：過濾時(shí)間τ洗滌時(shí)間τw=？一個(gè)操作周期的總時(shí)間：生產(chǎn)47⒉濾餅的洗滌速率與洗滌時(shí)間：由于洗液中不含有固體顆粒，故洗滌過程不再有濾餅生成，洗滌速率（dV/dτ）w不變。橫穿洗滌時(shí)：洗液流經(jīng)長(zhǎng)度≈過濾終了時(shí)濾液流經(jīng)長(zhǎng)度的2倍：LW=2L；洗液面積=1/2·過濾面積：AW=1/2·A若洗滌液流動(dòng)性質(zhì)可視為與濾液相同（μW=μ），洗滌操作壓力與過濾壓力相同，由⒉濾餅的洗滌速率與洗滌時(shí)間：由于洗液中不含有固體顆粒，故洗滌48說明：①若μW≠μ，△PW≠△P，則應(yīng)進(jìn)行校正：②忽略介質(zhì)阻力：qe=0，則：③生產(chǎn)中應(yīng)盡量縮短輔助操作時(shí)間τD以提高生產(chǎn)能力。注意：對(duì)恒壓過濾，過分增加過濾時(shí)間τ在每一次循環(huán)中所占比例，并不一定能提高Q。因?yàn)楹銐翰僮鞯倪^濾速率隨過濾時(shí)間的增長(zhǎng)而下降。說明：①若μW≠μ，△PW≠△P，則應(yīng)進(jìn)行校正：②忽略介質(zhì)阻49τ、τW與V有關(guān)，V↑，τ↑，τW↑。V由生產(chǎn)任務(wù)所定。若τ↑→V↑，但濾餅厚度L↑，平均過濾速率↓，τW↑，τD一定→V↑的幅度小于∑τ↑的幅度→Q↓；τ↓→L↓，平均過濾速率↑，τW↓，但V↓，而τD一定且在一個(gè)周期內(nèi)所占比例↑→∑τ↓的幅度小于V↓的幅度→Q↓。

從上面的分析可知，對(duì)恒定過濾每一操作周期中必定存在一最佳的過濾時(shí)間τopt使Q最大。因此存在一個(gè)最佳操作周期。 ⒊最佳過濾時(shí)間與最大生產(chǎn)能力：最佳過濾時(shí)間τopt＝？τ、τW與V有關(guān)，V↑，τ↑，τW↑。V由生產(chǎn)任務(wù)所定。⒊最50由令a=洗液量/濾液量=VW/V，則VW=aV可以得到：由令a=洗液量/濾液量=VW/V，則VW=aV可51輔助時(shí)間τD一定，將上式微分dQ/dV=0，對(duì)應(yīng)Qmax，則：忽略介質(zhì)阻力：濾餅不洗滌：輔助時(shí)間τD一定，將上式微分dQ/dV=0，對(duì)應(yīng)Qmax52結(jié)論（板框壓濾機(jī)）：忽略介質(zhì)阻力，濾餅不洗滌，當(dāng)過濾時(shí)間τ=輔助時(shí)間τD時(shí)，生產(chǎn)能力Q最大；濾餅進(jìn)行洗滌，可以證明：當(dāng)τ+τW=τD時(shí)，達(dá)到一定Q值所需的時(shí)間最短，即：若考略介質(zhì)阻力，濾餅進(jìn)行洗滌，應(yīng)取τ+τW略大于τD。結(jié)論（板框壓濾機(jī)）：忽略介質(zhì)阻力，濾餅不洗滌，當(dāng)過濾時(shí)間τ53二、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點(diǎn)是連續(xù)過濾，即過濾、洗滌、去濕、卸餅、濾布再生等操作是在過濾機(jī)內(nèi)分區(qū)域同時(shí)進(jìn)行的，其生產(chǎn)能力Q的計(jì)算也要以一個(gè)操作周期即轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)一周所經(jīng)歷的時(shí)間T為基準(zhǔn)。但全部轉(zhuǎn)鼓面積中只有浸入懸浮液中屬于過濾區(qū)的那部分面積即A有濾液通過，屬于過濾面積。浸沒度：設(shè)轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為n，以轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/分)勻速旋轉(zhuǎn)的過濾機(jī)，等價(jià)于過濾時(shí)間在旋轉(zhuǎn)周期中所占的比例，故每周期T=1/n的有效過濾時(shí)間為：＝浸入濾漿的表面積/轉(zhuǎn)筒的總表面積二、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的計(jì)算轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)的特點(diǎn)是連續(xù)過濾，即過54過濾時(shí)間：T（一個(gè)周期均（一個(gè)周期T中（一個(gè)周期為過濾時(shí)間）的部分時(shí)間）中的部分時(shí)間）過濾時(shí)間：（轉(zhuǎn)換表面浸A（全部轉(zhuǎn)鼓面積）A（全部面積）入懸浮液中的面積為過濾面積）此時(shí)，一臺(tái)總過濾面積為A、浸沒度為、轉(zhuǎn)速為n的連續(xù)式真空過濾機(jī)，與一臺(tái)在同樣條件下操作的過濾面積為A、操作周期為T＝1/n、每次過濾時(shí)間為τ＝/n的間歇式板框過濾機(jī)是等效的。過濾時(shí)間：T（一個(gè)周期均（一個(gè)周期T中55由：忽略介質(zhì)阻力：由：忽略介質(zhì)阻力：56①n↑→Q↑,但τ=/n↓，濾餅太薄，不易從轉(zhuǎn)鼓表面刮下（一般L=3~5mm才易刮下），而且也使轉(zhuǎn)動(dòng)功率消耗增大。合適的轉(zhuǎn)速需根據(jù)具體情況由實(shí)驗(yàn)決定，一般n=0.1~3轉(zhuǎn)/min；②↑→Q↑，但轉(zhuǎn)筒表面洗滌、去濕、卸餅、濾布再生等區(qū)域所占的區(qū)域便相應(yīng)減小，過甚時(shí)亦會(huì)導(dǎo)致操作上的困難，一般=30~40%。討論：①n↑→Q↑,但τ=/n↓，濾餅太薄，不易從轉(zhuǎn)鼓表面57提高過濾生產(chǎn)能力的措施增大過濾面積、提高轉(zhuǎn)速、縮短輔助操作時(shí)間、改善過濾特性以提高過濾和洗滌速率。助濾劑：改變?yōu)V餅結(jié)構(gòu)，使之較為疏松且不被壓縮，則可提高過濾與洗滌速率。絮凝劑：使分散的細(xì)顆粒凝聚成團(tuán)從而更容易過濾。絮凝劑有聚合電解質(zhì)類的如明膠、聚丙烯酰胺等，其長(zhǎng)鏈高分子結(jié)構(gòu)為固體顆粒架橋而成絮團(tuán)；也有無(wú)機(jī)電解質(zhì)類的絮凝劑，其作用為破壞顆粒表面的雙電層結(jié)構(gòu)使顆粒依靠范德華力而聚并成團(tuán)。流動(dòng)或機(jī)械攪動(dòng)：限制濾餅厚度的增長(zhǎng)，或者借用離心力使濾餅在帶錐度的轉(zhuǎn)鼓中自動(dòng)移動(dòng)等動(dòng)態(tài)過濾技術(shù)，也可以有效地提高過濾速率。提高過濾生產(chǎn)能力的措施增大過濾面積、提高轉(zhuǎn)速、縮短輔助操作583.3過濾3.3.1過濾的基本概念3.3.2過濾的基本方程式3.3.3過濾設(shè)備及其操作3.3.4過濾計(jì)算3.3過濾3.3.1過濾的基本概念59概述固-流非均相體系：結(jié)晶過程中的晶漿，浸取過程中的固態(tài)天然產(chǎn)物與溶劑；催化反應(yīng)過程中的固體催化劑與反應(yīng)物。顆粒-流體非均相分離技術(shù)均基于顆粒與流體兩相性質(zhì)上的差異，如顆粒尺度(過濾)和顆粒與流體的密度差(沉降)。液體與氣體對(duì)顆粒物料分散特性差別很大，故常以液-固和氣-固體系加以區(qū)分。不過從兩相流體力學(xué)原理的角度而言都是共通的。顆粒分散在液體中稱懸浮液，分散在氣體中稱含塵氣。小于1m的顆粒稱為“膠質(zhì)”(Colloid)，分散在液體中稱“溶膠”(Sol)，分散在氣體中則稱“氣溶膠”(Aerosol)。概述固-流非均相體系：結(jié)晶過程中的晶漿，浸取過程中的603.3.1過濾的基本概念利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過濾介質(zhì)，將固體顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)固-液分離。過濾的方式很多，適用的物系也很廣泛，固-液、固-氣、大顆粒、小顆粒都很常見。采用膜過濾(膜分離技術(shù))可以分離10nm尺度的大分子量蛋白質(zhì)和病毒粒子等。無(wú)論采用何種過濾方式，均需使用過濾介質(zhì)，在很多情況下，過濾介質(zhì)是影響過濾操作重要因素。3.3.1過濾的基本概念利用重力或壓差使懸浮液通過多孔性過61一、過濾方式過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆?？梢赃M(jìn)入或穿過介質(zhì)的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質(zhì)的孔徑縮小形成有效的阻擋。被截留在介質(zhì)表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），透過濾餅層的則是被凈化了的濾液。隨濾餅的形成，真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅，而非過濾介質(zhì)本身，故稱作濾餅過濾。濾餅過濾主要用于含固量較大（>1%）的場(chǎng)合。濾餅過濾(表面過濾)：一、過濾方式過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小62深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土等）；小于介質(zhì)孔隙的顆粒可進(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長(zhǎng)而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上；深層過濾無(wú)濾餅形成，主要用于凈化含固量很少（<0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床類（如沙層、硅藻土63二、過濾介質(zhì)濾餅支撐物，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較小的流動(dòng)阻力、相應(yīng)的耐腐蝕性和耐熱性；多孔、理化性質(zhì)穩(wěn)定、耐用和可反復(fù)使用?？椢锝橘|(zhì)：最常用的過濾介質(zhì)，工業(yè)上稱為濾布(網(wǎng))；由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或者金屬絲編織而成，如棉花、麻、羊毛、絲、石棉等，以棉織的帆布、斜紋布及毛織的呢絨等應(yīng)用最廣；可截留的最小顆粒視網(wǎng)孔大小而定，一般在幾到幾十（5～65μm）微米范圍。二、過濾介質(zhì)濾餅支撐物，應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和較小的流動(dòng)阻力、64粒狀介質(zhì)：由細(xì)石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的床層，稱作濾床，用作過濾介質(zhì)使含少量懸浮物的液體澄清；常用于深床過濾。多孔固體介質(zhì)：用多孔陶瓷、塑料、金屬等粉末燒結(jié)成型而制得的多孔性片狀、板狀或管狀的各種多孔性固體材料；此類介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，能截留1～3mm的微小顆粒。多孔膜：由特殊工藝合成的聚合物薄膜，最常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜；膜過濾屬精密過濾或超濾(ultrafiltration)，可以分離5nm的微粒。粒狀介質(zhì)：由細(xì)石、沙、木炭、硅藻土之類的固體顆粒堆積而成的65三、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性過濾時(shí)間↑→濾餅厚度↑，流動(dòng)阻力↑不可壓縮性濾餅：隨著推動(dòng)力壓差的增大，濾餅的形狀、空隙等不變；可壓縮性濾餅：如氫氧化物的膠體物質(zhì)。三、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅的壓縮性過濾時(shí)間↑→濾餅厚度↑，66助濾劑作用：防止膠性微粒對(duì)濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。質(zhì)地堅(jiān)硬，能形成疏松餅層的粒狀物質(zhì)，可在濾布上預(yù)涂，也可將某種性質(zhì)堅(jiān)硬而又能形成疏松床層的另一種固體顆粒作為助濾劑預(yù)混在懸浮液中，使濾液得以暢通。特性：能形成多孔餅層的剛性顆粒，提高濾餅滲透性，減小阻力；一定的化學(xué)穩(wěn)定性；操作壓差的范圍內(nèi)不可壓縮性。缺點(diǎn)：加入助濾劑應(yīng)以獲得清凈濾液為目的，當(dāng)要回收濾餅時(shí)不可用。助濾劑作用：防止膠性微粒對(duì)濾孔堵塞，造成濾液的流通受阻。質(zhì)地67四、過濾的操作方式過濾：過濾操作中的主要階段，在過程中濾餅不斷增厚、阻力不斷上升，流體的通過能力則不斷減?。幌礈欤簾o(wú)論是以濾餅還是濾液為產(chǎn)品，都有必要在卸料之前用清液置換濾餅中存留的濾液并且洗滌濾餅；脫濕：以濾餅為產(chǎn)品時(shí)洗滌后還可用壓縮空氣進(jìn)行脫濕；卸料：將濾餅從過濾介質(zhì)上移去；清洗過濾介質(zhì)：使被堵塞的網(wǎng)孔“再生”，以便重復(fù)使用。根據(jù)使用的過濾設(shè)備、過濾介質(zhì)及所處理的物系的性質(zhì)和產(chǎn)品收集的要求，過濾操作分為：間歇式、連續(xù)式；根據(jù)提供過濾推動(dòng)力的方式，又有重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾之分，其目的都是克服過濾阻力。四、過濾的操作方式過濾：過濾操作中的主要階段，在過程中濾餅不683.3.2過濾基本方程式過濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積，m3/s過濾速率＝過濾推動(dòng)力/過濾阻力推動(dòng)力：壓差△P=濾餅兩側(cè)的壓差△P1＋過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓差△P2濾漿引入管道的阻力；濾液通過濾餅的阻力；濾液通過過濾介質(zhì)的阻力；濾液引出管道的阻力。阻力：主要阻力3.3.2過濾基本方程式過濾速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間獲得的濾液體積，69過濾速度：對(duì)各種過濾操作方式與設(shè)備均可表示為：式中：dV——dt時(shí)間內(nèi)通過過濾面的濾液量；A——過濾面積；u——單位時(shí)間內(nèi)通過單位過濾面積的濾液量。過濾過程實(shí)際上是濾液通過濾餅和過濾介質(zhì)中細(xì)小孔道的流動(dòng)過程，由于濾餅的微粒細(xì)小，使得濾液流動(dòng)孔道很小，濾液流動(dòng)的流速也很小，因此濾液的流動(dòng)一般屬于層流狀態(tài)。過濾速度：對(duì)各種過濾操作方式與設(shè)備均可表示為：式中：dV70一、濾液通過濾餅的流動(dòng)層流流動(dòng)：⒈過濾速率dV/dτ：實(shí)際流速u∝過濾速度dV/(A·dτ)，流道長(zhǎng)l∝濾餅厚度L，孔道的平均直徑d難以測(cè)量，故引入比例系數(shù)r，將這些因素統(tǒng)統(tǒng)并入比例系數(shù)r內(nèi)，則：一、濾液通過濾餅的流動(dòng)層流流動(dòng)：⒈過濾速率dV/dτ：實(shí)際流71說明：濾液性質(zhì)：μ濾餅性質(zhì)：L、A、r濾餅的比阻濾餅常數(shù)：說明：濾液性質(zhì)：μ濾餅的濾餅常數(shù)：72⒉濾餅的比阻r：?jiǎn)挝唬何锪x：計(jì)算：當(dāng)粘度為1Pa·s的濾液以1m3/(m2·s)的過濾速度通過厚度為1m的濾餅層的壓力損失濾餅不可壓縮：r=f（濾餅結(jié)構(gòu)）；濾餅可壓縮：r’－單位壓力差下的濾餅比阻，1/m2；s－濾餅的壓縮性指數(shù)，s≤1。⒉濾餅的比阻r：?jiǎn)挝唬何锪x：計(jì)算：當(dāng)粘度為1Pa·s的濾液以73二、過濾基本方程式過濾介質(zhì)層：認(rèn)為介質(zhì)產(chǎn)生的阻力與厚度為L(zhǎng)e的濾餅層產(chǎn)生的阻力相等，引入過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度Le，則過濾介質(zhì)的阻力=rμLe/A濾餅可壓縮：二、過濾基本方程式過濾介質(zhì)層：認(rèn)為介質(zhì)產(chǎn)生的阻力與厚度為L(zhǎng)e74令餅液比：則：－過濾基本方程式C＝濾餅體積/濾液體積V，m3餅/m3液恒壓過濾：一般由保持恒壓的壓縮氣體提供推動(dòng)力恒速過濾：一般由容積式泵提供推動(dòng)力變壓變速過濾：一般由離心泵提供推動(dòng)力，隨過濾阻力增加流量下降。令餅液比：則：－過濾基本方程式C＝濾餅體積/濾液體積V，75三、恒壓過濾懸浮液一定，μ、r’、C可視為常數(shù)，壓力△P恒定；設(shè)Ve為過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積，τe為獲得Ve所需的虛擬過濾時(shí)間，二者均為常數(shù)。令過濾常數(shù)：可推導(dǎo)出：三、恒壓過濾懸浮液一定，μ、r’、C可視為常數(shù)，壓力△P恒76令q=V/A，qe=Ve/A，則有：(A)+(B)：─恒壓過濾方程式令q=V/A，qe=Ve/A，則有：(A)+(B)：─恒壓過77說明：①（V+Ve）～（τ+τe）為一拋物線；②忽略過濾介質(zhì)的阻力：Ve＝0，qe=0，則過濾基本方程式變?yōu)椋孩邰踧e、τe稱為介質(zhì)常數(shù)，與K都稱為過濾常數(shù)。說明：①（V+Ve）～（τ+τe）為一拋物線；②忽略過濾介質(zhì)78四、恒速過濾恒速過濾即dV/(Adτ)=u為常數(shù)：仍令：注：①K雖仍稱為常數(shù)，但隨壓差△P而變；②恒速過濾很少維持到底，因隨著過濾時(shí)間增加，壓差持續(xù)增大，對(duì)設(shè)備不利。─恒速過濾基本方程四、恒速過濾恒速過濾即dV/(Adτ)=u為常數(shù)：仍令：注：79五、先恒速后恒壓過濾設(shè)時(shí)間τ1后，壓差達(dá)到△P，對(duì)應(yīng)的濾液體積為V1，然后恒壓過濾，對(duì)過濾基本方程式進(jìn)行積分：─先恒速后恒壓過濾方程實(shí)際操作中一般以較低的恒速開始過濾操作，以便在過濾介質(zhì)上平穩(wěn)而均勻地形成濾餅，并且減少顆粒穿透量、避免初濾液渾濁或者網(wǎng)孔堵塞。待進(jìn)入濾餅過濾階段、壓差上升到一定值后，即轉(zhuǎn)入恒壓過濾直至終了。五、先恒速后恒壓過濾設(shè)時(shí)間τ1后，壓差達(dá)到△P，對(duì)應(yīng)的濾液體80六、過濾常數(shù)的測(cè)定恒壓過濾：(q+qe)2=K(τ+τe)微分：濾餅常數(shù)k，濾餅壓縮指數(shù)s，當(dāng)量濾液體積Ve或qe和過濾常K等都由過濾物系固液兩相性質(zhì)決定，需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。六、過濾常數(shù)的測(cè)定恒壓過濾：(q+qe)2=K(τ+τe81即在恒壓過濾條件下，△τ/△q～q的函數(shù)關(guān)系是以2/K為斜率、2qe/K為截距的直線，實(shí)驗(yàn)測(cè)得不同時(shí)刻單位過濾面積的累積濾液量q，即可由上式回歸出K和qe和τe。由過濾常數(shù)K的定義式：lgK~lg(P)為直線方程，斜率為(1-s)、截距為lg(2k)。在不同壓差P下進(jìn)行恒壓過濾實(shí)驗(yàn)，求得一系列與之對(duì)應(yīng)的過濾常數(shù)K，再通過上式回歸出濾餅常數(shù)k和壓縮指數(shù)s。即在恒壓過濾條件下，△τ/△q～q的函數(shù)關(guān)系是以2/823.3.3過濾設(shè)備及其操作過濾是化工、輕工、食品、制藥和粉體材料等許多生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的單元操作之一，既有各種不同類型的系列化、大型化、通用化的過濾設(shè)備載于手冊(cè)與樣本之中，更有許多結(jié)構(gòu)新穎的過濾裝置隨過程工業(yè)的發(fā)展而不斷問世，非教材所能列數(shù)。本節(jié)僅以工廠中最常見的板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)、盤式過濾機(jī)和離心過濾機(jī)為例進(jìn)行扼要介紹。3.3.3過濾設(shè)備及其操作過濾是化工、輕工、食品、制藥和83一、間歇式過濾機(jī)－板框壓濾機(jī)通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過過濾介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)過濾的目的，其歷史最久且已有超過100種以上的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)：一、間歇式過濾機(jī)－板框壓濾機(jī)通過直接給懸浮液加壓，迫使其穿過84由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。板框數(shù)視工藝要求在機(jī)座長(zhǎng)度范圍內(nèi)可靈活調(diào)節(jié)。組裝后，在板框的四角位置形成連通的流道，由機(jī)頭上的閥門控制懸浮液、濾液及洗液的進(jìn)出。由交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。85過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布、沿濾布與濾板凹凸表面之間形成的溝道流下，既可單獨(dú)由每塊濾板上設(shè)置的出液旋塞排出，稱為明流式；也可匯總后排出，稱為暗流式?？虬蹇虬逑礈彀宸窍礈彀鍛腋∫簽V液板非洗滌板過濾操作：過濾階段懸浮液從通道進(jìn)入濾框，濾液在壓力下穿過濾框兩邊的濾布86洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾布、濾餅和濾框另一側(cè)的濾布后排出。洗滌液的行程（包括濾餅和濾布）約為過濾終了時(shí)濾液行程的2倍，而流通面積卻為其1/2，故洗滌速率約為過濾終了速率的1/4。洗滌操作：洗滌液洗出液框板框板洗滌板非洗滌板板非洗滌板洗滌終了，若有必要可引入壓縮空氣使濾餅脫濕后再折開過濾機(jī)卸出濾餅，結(jié)束一次過濾操作。然后清洗、整理、重新組裝、準(zhǔn)備下一次操作。橫穿洗滌法洗滌液由洗滌板上的通道進(jìn)入其兩側(cè)與濾布形成的凹凸空間，穿過濾87濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙烯是目前較為廣泛使用的材料。常用規(guī)格的板框其厚度為25~100mm,邊框長(zhǎng)為0.2~1.5m，框數(shù)由生產(chǎn)所需定，由數(shù)個(gè)至上百個(gè)不等。板框壓濾機(jī)的操作壓強(qiáng)一般在0.3~0.8Mpa之間。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，過濾面積大并可承受較高的壓差。缺點(diǎn)：間歇式操作，所費(fèi)的裝、折、清洗時(shí)間較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率較低。板框式壓濾機(jī)主要用于含固量較多的懸浮液過濾。特點(diǎn)：濾板和濾框可為鑄鐵、碳鋼、不銹鋼、塑料及木材等，聚乙烯和聚丙88板框壓濾機(jī)的型式：嵌入式濾布的濾板XASL/630-UB系列XAZ/2000-UB系列XAZ/800-UB系板框壓濾機(jī)的型式：嵌入式濾布的濾板XASL/630-UB系89DY-Q帶式壓榨過濾機(jī)XKZ系列全自動(dòng)快開式壓濾機(jī)DY-Q帶式壓榨過濾機(jī)XKZ系列全自動(dòng)快開式壓濾機(jī)90二、葉濾機(jī)由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構(gòu)成，操作為間歇式。濾葉有圓形和矩形等多種形式，由金屬絲網(wǎng)組成的框架上覆以濾布構(gòu)成，使用時(shí)可將多塊平行排列的濾葉組裝成一體插入箱體內(nèi)。結(jié)構(gòu)與原理：二、葉濾機(jī)由起過濾作用的濾葉和起密閉作用的筒體構(gòu)成，操作為91懸浮液被加壓送入或借真空泵進(jìn)行抽吸，濾液穿過濾布進(jìn)入絲網(wǎng)構(gòu)成的中空部分并匯集于下部總管流出，顆粒則沉積在濾布上形成濾餅，當(dāng)濾餅達(dá)到一定厚度時(shí)停止過濾。視懸浮液的性質(zhì)和操作壓強(qiáng)的大小，濾餅厚度通常在5~35mm之間。過濾結(jié)束后，通入洗滌液對(duì)濾餅進(jìn)行洗滌，洗滌液的行程和流通面積與過濾終了時(shí)濾液的行程和流通面積相同，在洗滌液與濾液的性質(zhì)接近的情況下，洗滌速率約為過濾終了時(shí)速率?？捎谜駝?dòng)或壓縮空氣及清水等反吹卸濾渣。操作：優(yōu)點(diǎn)：過濾面積大，設(shè)備緊湊，密閉操作，勞動(dòng)條件較好。不必每次循環(huán)裝卸濾布，勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，造價(jià)較高。特點(diǎn)：懸浮液被加壓送入或借真空泵進(jìn)行抽吸，濾液穿92葉濾機(jī)的型式：

NYB系列高效板式密閉過濾機(jī)MYB型全自動(dòng)板式密閉過濾機(jī)葉濾機(jī)的型式：NYB系列高效板式密閉過濾機(jī)MYB型全自動(dòng)板93SYB系列水平葉片過濾機(jī)WYB系列臥式葉片過濾機(jī)SYB系列水平葉片過濾機(jī)WYB系列臥式葉片過濾機(jī)94三、連續(xù)式過濾機(jī)－轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1－轉(zhuǎn)筒；2－濾餅；3－割刀；4－分配頭；5－吸走濾液的真空凹槽；6－吸走洗水的真空凹槽；7－通入壓縮空氣的凹槽；I－過濾區(qū)；II－洗滌脫水區(qū)；III－卸渣區(qū)結(jié)構(gòu)與原理：轉(zhuǎn)筒的多孔表面上覆蓋濾布，內(nèi)部分隔成互不相通的若干扇形過濾室。三、連續(xù)式過濾機(jī)－轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)1－轉(zhuǎn)筒；2－濾餅；3－割刀95轉(zhuǎn)動(dòng)盤與機(jī)架上的固定盤緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過濾室通過分配頭依次與真空抽濾系統(tǒng)、洗水抽吸回收系統(tǒng)和壓縮空氣反吹系統(tǒng)相通。為了不使這些系統(tǒng)彼此串通，在固定盤上設(shè)有不與任何通道相通的非開孔區(qū)。轉(zhuǎn)動(dòng)盤與機(jī)架上的固定盤緊密貼合構(gòu)成分配頭，轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)時(shí)各過濾室96轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)扇形過濾室依次完成真空過濾、洗滌、脫水、吸干濾餅和壓縮空氣吹松、刮刀卸料、反吹清洗表面等全部操作，相應(yīng)分為過濾區(qū)、洗滌脫水區(qū)、卸料區(qū)和表面再生區(qū)等幾個(gè)不同的工作區(qū)域。轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速多在0.1～3r/min，浸入懸浮液中的吸濾面積約占總表面的30～40%。濾餅厚度范圍大約3～40mm。過濾操作：優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)進(jìn)料，操作自動(dòng)化，生產(chǎn)能力大，改變轉(zhuǎn)速即可調(diào)節(jié)濾餅厚度，便于在轉(zhuǎn)鼓表面預(yù)涂助濾劑后用于黏、細(xì)物料的過濾。缺點(diǎn)：過濾面積小，設(shè)備投資大，過濾推動(dòng)力有限，濾餅含液量較大，常達(dá)30%。特點(diǎn)：轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周，每一個(gè)扇形過濾室依次完成真空過濾、洗滌、脫水97四、水平回轉(zhuǎn)翻盤真空過濾機(jī)沿園周分布排列的若干個(gè)扇形過濾盤，各通過徑向管道與中心分配頭的轉(zhuǎn)動(dòng)盤相連。扇形過濾盤的多孔底板上敷設(shè)濾布作為過濾介質(zhì)。各扇形盤回轉(zhuǎn)到不同的圓周位置時(shí)，借助于分配頭依次進(jìn)行真空抽濾、洗滌、脫水、翻盤(吹氣)卸渣和濾布清洗等全部操作。四、水平回轉(zhuǎn)翻盤真空過濾機(jī)沿園周分布排列的若干個(gè)扇形過濾盤，98五、帶式水平真空過濾機(jī)五、帶式水平真空過濾機(jī)99DU膠帶真空水平過濾機(jī)工作原理DU膠帶真空水平過濾機(jī)工作原理100六、離心過濾機(jī)結(jié)構(gòu)與原理：在高速旋轉(zhuǎn)的多孔轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁敷設(shè)濾布。懸浮液中的液體在慣性離心力的作用下穿過顆粒層和濾布流到轉(zhuǎn)鼓外部空間。單級(jí)活塞推料離心機(jī)示意圖1－轉(zhuǎn)鼓；2－活塞推送器；3－原料液；4－洗滌水；5－脫水固體；6－洗水；7－濾液離心過濾機(jī)六、離心過濾機(jī)結(jié)構(gòu)與原理：在高速旋轉(zhuǎn)的多孔轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁敷設(shè)濾布。101臥式刮刀離心機(jī)三足刮刀下離心機(jī)臥式活塞推料離心機(jī)三足式離心機(jī)臥式刮刀離心機(jī)三足刮刀下離心機(jī)臥式活塞推料離心機(jī)三足式離心機(jī)1023.3.4過濾計(jì)算可以分為設(shè)計(jì)型計(jì)算與操作型計(jì)算兩種類型。（1）設(shè)計(jì)型計(jì)算給定或已知的參數(shù)：濾液量V，過濾時(shí)間τ，選擇△P。計(jì)算目的：求所需要的過濾面積A。（2）操作型計(jì)算已知設(shè)備尺寸和參數(shù)，給定操作條件（或給定生產(chǎn)任務(wù)），核算該過程設(shè)備可以完成的生產(chǎn)任務(wù)（或求取相應(yīng)的操作條件）。操作型計(jì)算均涉及到過濾機(jī)生產(chǎn)任務(wù)即生產(chǎn)能力的問題。3.3.4過濾計(jì)算可以分為設(shè)計(jì)型計(jì)算與操作型計(jì)算兩種類型。103一、板框過濾機(jī)的計(jì)算⒈生產(chǎn)能力：已知A、△P，計(jì)算Q，這是典型的操作型問題。葉濾機(jī)和板框壓濾機(jī)都是典型的間歇式過濾機(jī)。其特點(diǎn)是：過濾、洗滌、卸餅、清洗濾布、組裝等操作是依次分階段進(jìn)行的。在過濾階段全部過濾面積都是有濾液通過（換句話說全部A都在進(jìn)行過濾）。過濾階段以外的時(shí)間雖然沒有濾液得到，但仍要計(jì)入生產(chǎn)時(shí)間之內(nèi)。即計(jì)算Q必須以一個(gè)操作周期所需的總時(shí)間∑τ為基準(zhǔn)。過濾機(jī)單位時(shí)間所獲得的濾液量或?yàn)V餅量，Q，m3/s一、板框過濾機(jī)的計(jì)算⒈生產(chǎn)能力：已知A、△P，計(jì)算Q，這是典104其中：過濾時(shí)間τ洗滌時(shí)間τw=？一個(gè)操作周期的總時(shí)間：生產(chǎn)能力：在一個(gè)操作周期內(nèi)，τD是固定的，與產(chǎn)量V無(wú)關(guān)。其中：過濾時(shí)間τ洗滌時(shí)間τw=？一個(gè)操作周期的總時(shí)間：生產(chǎn)105⒉濾餅的洗滌速率與洗滌時(shí)間：由于洗液中不含有固體顆粒，故洗滌過程不再有濾餅生成，洗滌速率（dV/dτ）w不變。橫穿洗滌時(shí)：洗液流經(jīng)長(zhǎng)度≈過濾終了時(shí)濾液流經(jīng)長(zhǎng)度的2倍：LW=2L；洗液面積=1/2·過濾面積：AW=1/2·A若洗滌液流動(dòng)性