化工原理第三章过滤 ppt课件
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化工原理课件3-沉降与过滤
阻力系数~Re0关系图
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
２
沉降速度的计算
已知球形颗粒直径，要计算沉降速度时，由于ut为待求量， 所以Re值是未知量。需要用试差法进行计算ut 。 例如，当颗粒直径较小时，
假设沉降属于层流区 斯托克斯式 u Re 属于层流区 结束计算
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件 颗粒所受的阻力：
Fd A
阻力系数
u 2
2 (Re,s )
对球形颗粒（s=1）的曲线，可按Re分为三个区，
各区的曲线可用相应的经验关联式表达： 24／Re 层流区或Stokes定律区（10-4<Re<2）
10／Re0.5
故属于过渡区，与假设相符。
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
三
悬浮液的沉聚
沉聚 — 得到澄清液和稠浆 澄清 — 得到澄清液 增稠 — 得到稠浆
１．增稠器
原理：原液经中心处的进料管送至液面下0.3~1.0m处，固体 颗粒在上部自由沉降区边沉降边向圆周方向扩散， 液体向上流动。在这个区域中，当液体的流速小于 颗粒的沉降速度时，就能得到澄清液。 溢流---澄清液经槽的周边溢流出去, 底流---增稠压缩区下的槽底中心处排除的稠浆。
第三章 沉降与过滤
黄石职院化工原理电子课件
例3-2 用高2m 、宽2.5m、长5m的重力降尘室分离空气中的粉尘。 在操作条件下空气的密度为0.779kg/m3，黏度为2.53×10-5Pa.s， 流量为5.0×104m3/h。粉尘的密度为2000 kg/m3。试求粉尘的临 界粒径。 解：已知空气流量qvs，密度ρ，黏度μ，粉尘的密度ρp， 降尘室的宽度W，长度L, 可知：
化工原理第三章沉降与过滤PPT
真空过滤
利用真空泵降低过滤介质两侧 的压力差进行过滤，适用于易 产生泡沫或悬浮液中含有大量
气体的场合。
过滤设备与操作
板框压滤机
由滤板和滤框组成，适 用于各种颗粒分离，但
操作较繁琐。
转筒真空过滤机
叶滤机
袋式过滤器
结构简单，操作方便， 但只适用于颗粒较大的
分离。
适用于精细颗粒的分离， 但设备成本较高。
过滤原理
利用颗粒大小、形状、密度等物 理性质的差异，使不同颗粒在过 滤介质两侧形成不同的速度或动 量，从而实现分离。
过滤操作的分类
恒压过滤
在恒定压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较小、悬浮液粘度
较大的情况。
变压过滤
在改变压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较大、悬浮液粘度 较小的情况。
热过滤
在加热条件下进行过滤，适用 于悬浮液中含有热敏性物质的 情况。
设备
沉降槽、沉降池、离心机等。
操作
将悬浮液引入沉降设备中，在重力作用下使固体颗粒下沉，上清液从上部排出， 底部沉积的固体经过排出装置排出。操作过程中需控制适当的温度、流量和停留 时间等参数，以保证分离效果。
02
过滤
过滤的定义与原理
过滤定义
通过多孔介质使固体颗粒截留， 从而使液体与固体分离的操作。
实验步骤 1. 准备实验装置，包括过滤器、压力计、流量计等。
2. 将过滤介质放入过滤器中。
过滤实验操作
3. 将待测流体引入过滤器，并施加一定的压力。 5. 收集过滤后的流体样本，测量其中颗粒的浓度。
4. 记录不同时刻的流量和压差数据。
注意事项：确保过滤器密封性好，避免流体泄漏；保持 恒定的流体流量和压力，以获得准确的实验数据。
利用真空泵降低过滤介质两侧 的压力差进行过滤，适用于易 产生泡沫或悬浮液中含有大量
气体的场合。
过滤设备与操作
板框压滤机
由滤板和滤框组成，适 用于各种颗粒分离，但
操作较繁琐。
转筒真空过滤机
叶滤机
袋式过滤器
结构简单，操作方便， 但只适用于颗粒较大的
分离。
适用于精细颗粒的分离， 但设备成本较高。
过滤原理
利用颗粒大小、形状、密度等物 理性质的差异，使不同颗粒在过 滤介质两侧形成不同的速度或动 量，从而实现分离。
过滤操作的分类
恒压过滤
在恒定压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较小、悬浮液粘度
较大的情况。
变压过滤
在改变压力下进行过滤，适用 于颗粒粒度较大、悬浮液粘度 较小的情况。
热过滤
在加热条件下进行过滤，适用 于悬浮液中含有热敏性物质的 情况。
设备
沉降槽、沉降池、离心机等。
操作
将悬浮液引入沉降设备中，在重力作用下使固体颗粒下沉，上清液从上部排出， 底部沉积的固体经过排出装置排出。操作过程中需控制适当的温度、流量和停留 时间等参数，以保证分离效果。
02
过滤
过滤的定义与原理
过滤定义
通过多孔介质使固体颗粒截留， 从而使液体与固体分离的操作。
实验步骤 1. 准备实验装置，包括过滤器、压力计、流量计等。
2. 将过滤介质放入过滤器中。
过滤实验操作
3. 将待测流体引入过滤器，并施加一定的压力。 5. 收集过滤后的流体样本，测量其中颗粒的浓度。
4. 记录不同时刻的流量和压差数据。
注意事项：确保过滤器密封性好，避免流体泄漏；保持 恒定的流体流量和压力，以获得准确的实验数据。
化工原理 第三章 过滤
1、恒压过滤方程式
dV
A 2 p
据
d rv(V Ve )
条件：恒压 Δ p=const 设备一定 A=const
过滤介质一定 Ve=const 悬浮液一定 r、μ 、v =const
令
K 2p
rv
——过滤常数
则
dV
KA2
d 2(V Ve )
2(V Ve )dV KA2 d
2019/8/3
2019/8/3
5、助滤剂 （1）滤饼的种类
不可压缩滤饼：颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并
滤饼
不因所受的压力差而变形 ；
可压缩滤饼：颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作
用下变形，使滤饼中的流动通道变小，
阻力增大。
助滤剂一般用于可压缩滤饼。
2019/8/3
（2）助滤剂的作用 对于可压缩滤饼，过滤阻力在过滤压力提高时明显增大，
几点说明：
①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆； 滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通 过过滤介质后的液体称为滤液；
②驱使液体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力（或压 差）和离心力，工业过程中经常采用的是压力；
③过滤操作的目的可能是为了获得清净的液体产品，也可能 是为了得到固体产品；
2019/8/3
V+V V e
V+V e
V
B
V e0
2019/8/3
0' e
e
e
恒压过滤的滤液体积与过滤时间关系曲线.swf
（5）由比阻r的定义可以看出，其值与滤饼的空隙率ε 及比
例系数有关。如果滤饼不可压缩，则这两个量便与压力无关
化工原理上考研精品课程3.2过滤.ppt
0.124m3 / m2 A V 2.0 16.1m2
q 0.124
（2）一块框的过滤面积
A1 2 0.635 0.635 0.806m2
框数n A ＝ 16.1 20 A1 0.806
第四节 离心分离
利用离心力分离非均相混合物。其设备除前述的 旋风（液）分离器外，还有离心机 。
一、过滤速度： 指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积。
u dV
Ad
二、液体通过滤渣层的流动 过滤速率＝ dV
d
L
le
u
de
u
流体在固定床内流动的简化模型
简化模型：假定：(1)细管长度le与床层高度L成正比
le K0L
(2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，
流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。
三、过滤基本方程
过滤速度＝过滤推动力 过滤阻力
过滤推动力＝压力差，过滤阻力＝（滤饼的阻力rL R,过滤介质的阻力r2L2 R2 )
u
dV
Ad
p1
rL
p2
r2 L2
Δ p1 Δ p2
(rL r2 L2 )
Δp R滤饼 R介质
令r2L2 rLe,则：
dV p
Ad r(L Le )
（1）若滤液浓度为：w 单干位固体体积质滤量液（ kg干渣 / m3滤液）
cV AL，L cV / A 滤渣层阻力R rL rcV / A
dV A2Δ p
d rc(V Ve )
rw rc
3.4.3 恒压过滤
（1）恒压过滤方程式
dV A2Δ p
d rw(V Ve )
Δp 常数，对于一定的悬浮液，, r, r, w亦为常数
q 0.124
（2）一块框的过滤面积
A1 2 0.635 0.635 0.806m2
框数n A ＝ 16.1 20 A1 0.806
第四节 离心分离
利用离心力分离非均相混合物。其设备除前述的 旋风（液）分离器外，还有离心机 。
一、过滤速度： 指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积。
u dV
Ad
二、液体通过滤渣层的流动 过滤速率＝ dV
d
L
le
u
de
u
流体在固定床内流动的简化模型
简化模型：假定：(1)细管长度le与床层高度L成正比
le K0L
(2)细管的内表面积等于全部颗粒的表面积，
流体的流动空间等于床层中颗粒之间的全部空隙体积。
三、过滤基本方程
过滤速度＝过滤推动力 过滤阻力
过滤推动力＝压力差，过滤阻力＝（滤饼的阻力rL R,过滤介质的阻力r2L2 R2 )
u
dV
Ad
p1
rL
p2
r2 L2
Δ p1 Δ p2
(rL r2 L2 )
Δp R滤饼 R介质
令r2L2 rLe,则：
dV p
Ad r(L Le )
（1）若滤液浓度为：w 单干位固体体积质滤量液（ kg干渣 / m3滤液）
cV AL，L cV / A 滤渣层阻力R rL rcV / A
dV A2Δ p
d rc(V Ve )
rw rc
3.4.3 恒压过滤
（1）恒压过滤方程式
dV A2Δ p
d rw(V Ve )
Δp 常数，对于一定的悬浮液，, r, r, w亦为常数
化工原理第三章---过滤
：重力、压力（或压差）和离心力；
获得清净的液体产品，或者得到固体产品；
浓缩液
进料液渗透液
直径大多要比过滤介质的孔道大
滤的进行，固体颗粒沉积于过滤介质表面而形成滤饼。
固相含量稍高（固相体积分率在
饼层过滤(b) 架桥现象
图3-18 饼层过滤
颗粒尺寸比介质的孔道小很多，但孔道弯曲细长，颗粒进入后很容易被截流，同时这种过滤是在过滤介质内部进行的，介质表面无滤饼形成。
过滤用的介质为粒状床层或素烧（不上釉的）陶瓷筒或板。
很小量的固体微粒，例如饮
②堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石棉、硅藻土）或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。
恒压过滤方
洗非洗横穿洗涤法：
，先将洗涤板上的滤液
叶滤机由许多滤叶组成。
滤叶内有空间，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内，为滤浆所浸没。
1）滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液后从其一端排出（过滤）。
2）过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤，故为置换洗涤（洗涤）。
3）最后，滤饼可用振动器使其脱落，或用压缩空气将其吹下（卸渣）。
滤叶可以水平放置也可以垂直放置，滤浆可用泵压入也可用真空泵抽入。
2、加压叶滤机
滤浆
滤液
滤叶的构造。
[高中教育]第3章沉降与过滤ppt
![[高中教育]第3章沉降与过滤ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/08dc7dad14791711cd79178c.png)
15.11.2020
16
3.3重力沉降
沉降 在某种力场中利用分散相和连续相之间的密度差异 ，使之发生相对运动而实现分离的操作过程。
重力 作用力
重力 沉降
(分离较大的颗粒）
惯性离心力
离心沉降
3.3.1重力沉降
(分离尺寸小的颗粒）
3.3.1.1球形颗粒的自由沉降
自由沉降：颗粒浓度低，分散好，沉降过程中互不碰 撞、互不影响。
的表面积最小，因此对非球形颗粒，总有S 1 ，颗粒的形 状越接近球形， S 越接近1，对于球形颗粒 S 1。
②颗粒的当量直径
颗粒的当量直径表示非球形颗粒的大小，通常有两种表示
方法： a)等体积当量直径
de
3
6
VP
V P－颗粒体积m3
15.11.2020
7
b)等比表面积当量直径
即与非球形颗粒比表面积相等的球形颗粒的直径为该颗粒的
连续相与分散相 分离
不同的物理性质
机械 分离
分散相和连续相 发生相对运动的方式
15.11.2020
沉降 过滤
3
3.1.2非均相物系分离的目的
（1）收集分散物质
例如从气流干燥器或喷雾干燥器排出的气体中回收固体产品。
（2）净化分散介质
例如：生产硫酸，二氧化硫炉气含杂质，净化。
（3）环境保护
空气中的粉尘、废水、废气治理。
。 (VG/S)/V
一般，乱堆床层ε＝0.4～0.7；均匀球体：松排列ε＝ 0.4，紧密排列ε＝0.26。
（2）床层的自由截面积
床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积， 称为床层的自由截面积。
15.11.2020
10
☆床层的各向同性：小颗粒乱堆床层可以认为是各向同性的 。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面 积之比在数值上与床层的空隙率相等。同床层空隙率一样， 由于壁面效应的影响，壁面附近的自由截面积大。
三章沉降与过滤ppt课件
ut
4de(s )g 3s
Фs：代表球形度，也叫形状系数，表征颗粒形状与球形颗粒的差
异度。
s
S SP
SP—真实颗粒表面积 S—与SP真实颗粒体积相等的球型颗粒表面积 de：代表当量直径，即与真实颗粒SP体积相等的圆球直径，即
VP
1 6
d
3 e
VP：任意形状的颗粒体积， 不同Фs下的ξ—Re，曲线不同。
说明：①适用于光滑的球形颗粒的自由沉降，称为自由沉降 速度公式。
②所计算速度为匀速速度（a=0） ③ξ为阻力沉降系数
2、 阻力沉降系数ξ计算 对于球形颗粒，将不同Re范围的阻力系数ξ计算式代入上式得：
层流区 (104 Re2)
ut
d2(s )g 18
斯托克斯公式
过渡区 (2Re500)
ut
3
4g2(s )2 d 225
4、影响沉降速度的其它因素
• 以上的沉降过程为在重力作用下球形颗粒的自由沉降： ① 颗粒为球形； ② 颗粒沉降时彼此相距较远，互不干扰； ③ 容器壁对沉降的阻滞作用可以忽略； ④ 颗粒直径不能小到受流体分子运动的影响。 在实际情况中还需考虑以下因素的影响： • （1）、颗粒形状 颗粒形状偏离球形越大，其阻力系数就越大。 • （2）、壁效应 当颗粒靠近器壁的位置沉降时，由于器壁的影
响，沉降速度比自由沉降速度小，这种影响称为壁效应。 • （3）干扰沉降 当非均相物系中颗粒较多，颗粒之间相互距离
较近时，颗粒沉降会受到其它颗粒的影响，这种沉降称为干扰沉 降，干扰沉降速度比自由沉降速度小。
二、 降尘室
重力沉降是一种最原始的分离方法。一般作为预分离之用，分
离粒径较大的尘粒。本节介绍典型的水平流动型降尘室。（书图3-3
化工原理第三章过滤3-2PPT
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
kg干渣/ kg悬浮液
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。 kg(干渣)/m3(滤液)
取1kg悬浮液为基准：
X
1CX/
湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC
ωC——kg湿渣/m3滤液
湿滤渣体积与滤液体积的比值ｖ
C c
——m3湿渣/m3滤液
例3-4 已知湿滤渣、干滤渣及滤液的密度分别为ρc=1400 kg/m3 ， ρp=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。 试求湿滤渣与其中所含干渣的质 量比?若1kg悬浮液中含固体颗粒0.04kg，试求与1m3滤液所对应 的干渣质量为多少？
对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的 滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。
C—含1kg干滤渣的湿滤渣质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。
而 湿滤渣体积=干滤渣体积+液体体积
取含1kg干滤渣的湿滤渣为基准：
C 1 C1
C P
Ρp:固体的密度 Ρc:湿滤渣的密度 Ρ:液体的密度
助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。
常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。
（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系
总物料：悬浮液质量=滤渣量+滤液量 固体物料：悬浮液中固体量=滤渣中固体量
悬浮液
滤液，密度ρ ，体积 V
湿滤渣，密度ρc
液体 干渣，密度ρp
滤液量
悬浮液中所含液体量
物料衡算
滤饼体积： 6 .3 1 2 5 0 2 1 .2 6 1 4 m 4 0 3
0.139
《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
生成的滤液质量为 7913.7-500-1100＝6313.7kg
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滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
PPT课件
2
一、悬浮液的过滤
（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤 固体含量较高的悬浮液 滤饼过滤过程：
刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。 开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，
PPT课件
5
工业常用的过滤介质主要有
a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝 和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网能截留的粒径 的范围较宽，从几十μ m到1μ m。 优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜， 是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属．塑料细粉粘成的多孔 塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留1～ 3μ m的颗粒。 c) 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。 d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十μ m到200μ m）， 孔很小，可以分离小到0.05μ m的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
求滤饼体积与滤液体积之比 。
解： (1)以1m3滤饼为基准。
固体： 体积0.5m3 质量1100kg， 1m3滤饼中
水：500kg 需要滤浆的质量为 1100 7913.7kg
0.139
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《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
生成的滤液质量为 7913.7-500-1100＝6313.7kg
应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗 粒的体积百分数<0.1%) ，滤饼不为产品的场合,如水处理和酒的 过滤。
PPT课件
4
(二）过滤介质
过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成，并支承滤饼。 过滤介质应具有如下性质： （1）多孔性，液体流过的阻力小； （2）孔道大小适当，能发生架桥现象； （3）有足够的机械强度,使用寿命长； （4）耐腐蚀性和耐热性 （5）价格便宜
而非过滤介质。
注意：所选过滤介质的孔道尺寸
一定要使“架桥现象”能够发生。
PPT课件
3
架桥现象
2. 深层过滤
过滤介质：堆积较厚的粒状床层。
过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
过滤原理：颗粒尺寸 介质通道尺寸， 颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分 子的作用力附着在介质孔道上。
深层过滤
特点：颗粒(粒子)并不形成滤饼,沉积于介质内部。
助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。
常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。
PPT课件
8
（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系
总物料：悬浮液质量=滤渣量+滤液量 固体物料：悬浮液中固体量=滤渣中固体量
悬浮液
滤液，密度ρ ，体积 V
湿滤渣，密度ρc
液体 干渣，密度ρp
滤液量
悬浮液中所含液体量
克服滤饼压缩性的手段：
加入助滤剂
改变滤饼的结构
增加刚性
助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液 颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。
PPT课件
7
使用方法：
①混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤。
②预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。 适用场合：以获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能 使用助滤剂。 要求：作助滤剂的物质应能较好地悬浮于料液中，且颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质，以免污染 滤液。
第四节 过 滤
在某些场合，过滤是沉降的后继操作。 过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道 而固体颗粒被截留下来， 从而实现固、液分离的操作。
实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。
PPT课件
1
滤浆(slurry)： 原悬浮液。
PPT课件
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物料衡算
对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的 滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。
C—含1kg干滤渣的湿滤渣质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。
而 湿滤渣体积=干滤渣体积+液体体积
取含1kg干滤渣的湿滤渣为基准：
C 1 C 1
C P
Ρp:固体的密度 Ρc:湿滤渣的密度 Ρ:液体的密度
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
kg干渣/ kg悬浮液
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。 kg(干渣)/m3(滤液)
取1kg悬浮液为基准：
X
1 PPT课件 CX /
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湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC
ωC——kg湿渣/m3滤液
湿滤渣体积与滤液体积的比值ｖ
C c
渣、干滤渣及滤液的密度分别为ρc=1400 kg/m3 ， ρp=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。 试求湿滤渣与其中所含干渣的质 量比?若1kg悬浮液中含固体颗粒0.04kg，试求与1m3滤液所对应 的干渣质量为多少？
解：(1) 由
C 1 C 1
C P
C 1 C 1 1400 2600 1000 所以 C=2.15kg(湿渣)/kg(干渣)
（2）已知 X=0.4 kg(干渣)/kg(悬浮液)
X 0.04 1000 43.8k g(干渣) / m3 (滤液)
1 CX 1 2.15 0.04
PPT课件
12
例：已知某悬浮液中固相的质量分率为0.139，固相密度为 2200kg/m3，液相为水，每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。
PPT课件
6
（三）助滤剂
随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大， 导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。 滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。
不可压缩滤饼：某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚 性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。 可压缩滤饼：滤饼因为操作压差的增大而发生不同程度的变形， 滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
PPT课件
2
一、悬浮液的过滤
（一）两种过滤方式 1. 滤饼过滤 固体含量较高的悬浮液 滤饼过滤过程：
刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。 开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，
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工业常用的过滤介质主要有
a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝 和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网能截留的粒径 的范围较宽，从几十μ m到1μ m。 优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜， 是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属．塑料细粉粘成的多孔 塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留1～ 3μ m的颗粒。 c) 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。 d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十μ m到200μ m）， 孔很小，可以分离小到0.05μ m的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
求滤饼体积与滤液体积之比 。
解： (1)以1m3滤饼为基准。
固体： 体积0.5m3 质量1100kg， 1m3滤饼中
水：500kg 需要滤浆的质量为 1100 7913.7kg
0.139
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《化工原理》课件——第三章 非均相物系的分离
生成的滤液质量为 7913.7-500-1100＝6313.7kg
应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗 粒的体积百分数<0.1%) ，滤饼不为产品的场合,如水处理和酒的 过滤。
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(二）过滤介质
过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成，并支承滤饼。 过滤介质应具有如下性质： （1）多孔性，液体流过的阻力小； （2）孔道大小适当，能发生架桥现象； （3）有足够的机械强度,使用寿命长； （4）耐腐蚀性和耐热性 （5）价格便宜
而非过滤介质。
注意：所选过滤介质的孔道尺寸
一定要使“架桥现象”能够发生。
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架桥现象
2. 深层过滤
过滤介质：堆积较厚的粒状床层。
过滤对象：悬浮液中的固体颗粒小而少。
过滤原理：颗粒尺寸 介质通道尺寸， 颗粒通过细长而弯曲的孔道，靠静电和分 子的作用力附着在介质孔道上。
深层过滤
特点：颗粒(粒子)并不形成滤饼,沉积于介质内部。
助滤剂的组成：不可压缩的粉状或纤维状固体。
常用的助滤剂：硅藻土、珍珠岩、石棉、炭粉等。
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（四）悬浮液量、固体量、滤液量与滤渣量的关系
总物料：悬浮液质量=滤渣量+滤液量 固体物料：悬浮液中固体量=滤渣中固体量
悬浮液
滤液，密度ρ ，体积 V
湿滤渣，密度ρc
液体 干渣，密度ρp
滤液量
悬浮液中所含液体量
克服滤饼压缩性的手段：
加入助滤剂
改变滤饼的结构
增加刚性
助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液 颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。
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使用方法：
①混入悬浮液：助滤剂混入待滤的悬浮液一起过滤。
②预涂：预先制备只含助滤剂颗粒的悬浮液并先行过。 适用场合：以获得清洁滤液为目的才使用，当滤饼是产品时不能 使用助滤剂。 要求：作助滤剂的物质应能较好地悬浮于料液中，且颗粒大小合 适，助滤剂中还不应含有可溶于滤液的物质，以免污染 滤液。
第四节 过 滤
在某些场合，过滤是沉降的后继操作。 过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道 而固体颗粒被截留下来， 从而实现固、液分离的操作。
实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。
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滤浆(slurry)： 原悬浮液。
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物料衡算
对于指定的悬浮液，获得一定量的滤液必定形成相应量的 滤饼。悬浮液量、滤液量和滤饼量用以下的物料衡算式求出。
C—含1kg干滤渣的湿滤渣质量。即湿滤渣质量与干滤渣质量之比。
而 湿滤渣体积=干滤渣体积+液体体积
取含1kg干滤渣的湿滤渣为基准：
C 1 C 1
C P
Ρp:固体的密度 Ρc:湿滤渣的密度 Ρ:液体的密度
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
kg干渣/ kg悬浮液
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。 kg(干渣)/m3(滤液)
取1kg悬浮液为基准：
X
1 PPT课件 CX /
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湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC
ωC——kg湿渣/m3滤液
湿滤渣体积与滤液体积的比值ｖ
C c
渣、干滤渣及滤液的密度分别为ρc=1400 kg/m3 ， ρp=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。 试求湿滤渣与其中所含干渣的质 量比?若1kg悬浮液中含固体颗粒0.04kg，试求与1m3滤液所对应 的干渣质量为多少？
解：(1) 由
C 1 C 1
C P
C 1 C 1 1400 2600 1000 所以 C=2.15kg(湿渣)/kg(干渣)
（2）已知 X=0.4 kg(干渣)/kg(悬浮液)
X 0.04 1000 43.8k g(干渣) / m3 (滤液)
1 CX 1 2.15 0.04
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例：已知某悬浮液中固相的质量分率为0.139，固相密度为 2200kg/m3，液相为水，每1m3滤饼中含500kg水，其余全为固相。
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（三）助滤剂
随着过滤的进行，滤饼的厚度增大，滤液的流动阻力亦逐渐增大， 导致滤饼两侧的压强差增大。滤饼的压缩性对压强差有较大影响。 滤饼分为可压缩滤饼和不可压缩滤饼。
不可压缩滤饼：某些悬浮液中的颗粒所形成的滤饼具有一定的刚 性，滤饼的空隙结构不会因为操作压差的增大而变形。 可压缩滤饼：滤饼因为操作压差的增大而发生不同程度的变形， 滤饼中的流动通道缩小，流动阻力增加。