化工原理过滤
化工原理课件第三节过滤
•设备革新
增大过滤面积
弹性压榨隔膜
第二章
29
第二章
30
dV A2p
dt rv(V Ve)
V
(VVe)dV
A2pt
dt
0
rv 0
恒压过滤方程
V2 2VeV2A2pt
rv
令 K 2p
rv
K——过滤常数，m2/s
V22VeV K2A t
第二章
13
二、恒压过滤方程
V22VeV K2A t
令 q=V/A qe=Ve/A
压滤是利用压缩空气
或液体输送设备在输
送料液时产生的压力 为推动力完成过滤。
第二章
18
板框压滤机
间歇操作 压滤设备
由机头（固定头）、滤框、滤板、头板、尾板、压紧装置等组成。
第二章
19
板框压滤机
框、板形状 ：
材料：金属（铸铁、碳钢、不锈钢、铝）、塑料、木材等。 过滤面积：框——长×宽×2 板——两面
qe——过滤常数，m3/m2
q2 2qeqKt
——均为恒压过滤方程 * 当滤饼阻力远远大于过滤介质阻力时：
V2 KA2t & q2 Kt
第二章
14
三、过滤常数K、qe测定
恒压条件下，测得t1、t2时间获得的滤液体积V1、V2 ：
V12 2VeV1 KA2t1
V22 2VeV2 KA2t2
每旋转一周的生产能力为 Q=60nV
优缺点：
适于处理量大而又容易过滤的料浆，对不易过滤的细、粘料浆可采 用助滤剂的方法也很方便（刮刀稍微离开转鼓表面一定距离）。附 属设备较多，投资费用高；滤饼含液量较高（约30％）；料浆温度 不能过高。
化工原理过滤
化工原理过滤
化工原理中的过滤操作是一种常见的分离技术，常用于固液分离或浓缩溶液中的悬浮物。
过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙来阻挡固体颗粒，使液体通过，从而实现固液分离。
过滤可以通过不同的方法进行，常见的有压力过滤、真空过滤和重力过滤等。
压力过滤是利用外部压力将液体推动通过过滤介质，真空过滤则是利用负压将液体吸附并通过过滤介质，而重力过滤则是利用重力将液体逐渐通过过滤介质。
在过滤过程中，过滤介质的选择十分重要。
通常选择具有一定孔隙大小和孔隙分布的过滤介质，以阻挡固体颗粒的同时保证液体的通过。
过滤介质可以是多种形式，如滤纸、滤布、滤板等。
滤纸是一种常见的过滤介质，具有不同的过滤速度和过滤精度。
滤布和滤板则常用于需要更高的过滤精度和更长使用寿命的场合。
在过滤过程中，还可以采用一些辅助设备来提高过滤效果。
常见的辅助设备包括搅拌装置、加热装置和冷却装置等。
搅拌装置可以通过搅拌将固体颗粒更好地分散在液体中，加快过滤速度；加热装置和冷却装置则可以改变液体的温度，提高过滤效果。
需要注意的是，在进行过滤操作时，要根据具体情况选择适当的过滤方式、过滤介质和辅助设备。
同时，要根据固液分离的要求和液体性质进行操作，并进行必要的控制和调整，以获得满意的过滤效果。
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
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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。
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（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
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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
化工原理实验报告 过滤
化工原理实验报告过滤化工原理实验报告过滤一、实验目的本实验旨在通过过滤实验，掌握化工原理中的过滤操作，并了解过滤的原理和应用。
二、实验原理过滤是一种常见的分离技术，通过孔径较小的过滤介质（如滤纸、滤膜等）将混合物中的固体颗粒分离出来，从而获得纯净的溶液或悬浊液。
过滤的原理主要包括两种：表层过滤和深层过滤。
表层过滤是指颗粒截留在过滤介质表面形成过滤膜，而深层过滤是指颗粒截留在过滤介质内部。
三、实验步骤1. 准备实验所需材料和设备：滤纸、漏斗、烧杯、橡胶塞等。
2. 将滤纸折叠成合适的形状，放入漏斗内，使其与漏斗壁贴紧。
3. 将需要过滤的混合物倒入漏斗中，让其自然下滤。
4. 若过滤速度过慢，可用玻璃棒轻轻搅拌混合物，但要避免破坏滤纸。
5. 待过滤液完全通过滤纸后，将滤液收集在烧杯中。
四、实验结果与分析在实验中，我们选择了含有固体颗粒的悬浊液进行过滤操作。
通过观察实验现象和收集到的滤液，我们可以得出以下结论：1. 过滤操作可以有效地将固体颗粒从悬浊液中分离出来，得到较为纯净的滤液。
2. 过滤速度受到多种因素的影响，包括颗粒的大小、浓度、过滤介质的孔径等。
在实验中，我们可以通过调整这些因素来控制过滤速度。
3. 过滤后的滤液可以进一步用于其他化工操作，如结晶、蒸发等。
五、实验总结通过本次实验，我们对过滤操作有了更深入的了解。
过滤作为一种常见的分离技术，在化工生产中具有重要的应用价值。
通过掌握过滤的原理和操作技巧，我们可以有效地分离混合物中的固体颗粒，得到纯净的溶液或悬浊液。
在实际应用中，我们还可以根据具体情况选择不同的过滤介质和操作条件，以获得更好的过滤效果。
六、实验注意事项1. 在进行过滤操作时，要注意保持实验环境的清洁，避免杂质的污染。
2. 操作过程中要小心操作，避免滤纸破裂或漏斗倾倒。
3. 实验结束后，要及时清洗实验器材，保持实验室的整洁。
七、参考文献[1] 张三. 化工原理与实验[M]. 北京：化学工业出版社，2010.[2] 李四. 过滤技术及应用[M]. 上海：上海科学技术出版社，2015.以上为本次实验的报告内容，希望能对读者对化工原理中的过滤操作有所了解和掌握。
化工原理第三章过滤3-2
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。
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。
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。
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
kg干渣/ kg悬浮液
X—单位质量悬浮液中所含干滤渣质量。
ω—得到1m3滤液所形成的干滤渣质量。 取1kg悬浮液为基准：
kg(干渣)/m3(滤液)
X 1 CX /
湿滤渣质量与滤液体积的比值ωC ωC——kg湿渣/m3滤液
过滤基本方程
过滤速度: 单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积，
m3/m2s。
过滤速率: 单位时间内获得的滤液体积，m3/s。
任一瞬间的过滤速度为：
pc dV 3 u 2 ( ) 2 Adt 5a (1 ) L
Apc dV 3 2 ( ) 2 dt 5a (1 ) L
（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， 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。 克服滤饼压缩性的手段：
管道截面积 d e 4 水力半径 4 润湿周边长
化工原理中过滤的应用
化工原理中过滤的应用1. 简介过滤是化工生产中常见的一种分离技术，通过不同尺寸的过滤介质，将固体颗粒、杂质等从流体中分离出来。
过滤在化工原理中有着广泛的应用，包括炼油、制药、食品加工等各个领域。
本文将介绍过滤的原理以及在化工工艺中的具体应用。
2. 过滤的原理过滤的原理主要是通过过滤介质的孔隙大小来分离固体颗粒或杂质。
常用的过滤介质包括滤纸、滤膜、滤布等。
这些过滤介质具有不同的孔径大小，可以选择适当的过滤介质来满足需要分离的颗粒大小。
3. 过滤在炼油中的应用炼油过程中，过滤是必不可少的步骤之一。
通过过滤可以将石油中的杂质、固体颗粒等进行分离，提高石油的质量。
常见的过滤设备包括油水分离器、滤芯等。
过滤可以有效去除石油中的悬浮颗粒、残留催化剂等，提高炼油产物的纯度。
在炼油过程中，过滤还可以用于除去油中的水分。
通过过滤器中的水分离介质，可以将石油中的水分进行分离，提高产品的干燥度。
这对于一些对水分敏感的炼油工艺来说尤为重要。
4. 过滤在制药中的应用制药是对药品进行生产加工的过程，需要保证药品的纯度和安全性。
过滤在制药中起着重要的作用。
在药物的生产过程中，常常需要通过过滤来除去杂质、微生物和颗粒等。
过滤在制药中的应用主要体现在三个方面。
首先，通过过滤可以去除药材中的杂质和颗粒，保证药品的纯度。
其次，过滤可以用于除去药液中的微生物，确保药品的安全性。
最后，在制药过程中，过滤还可以用于分离药品中的固体和液体，以便进行下一步的工艺处理。
5. 过滤在食品加工中的应用食品加工是将原材料加工成具有特定食用功能的产品过程。
过滤作为一种分离技术，在食品加工中有着广泛的应用。
常见的食品过滤设备包括过滤器、滤布等。
在食品加工过程中，过滤可以用于去除原料中的杂质、固体颗粒等，保证食品的纯净度和质量。
同时，过滤还可以用于去除食品中的沉淀物和悬浮物，提高食品的透明度和口感。
6. 总结过滤作为一种常见的分离技术，在化工原理中有着广泛的应用。
(化工原理)第三节 过滤
qe2 =Kθe q2+2qqe =Kθ (q+qe)2=K(θ+θe)
恒压过滤-6
K是由物料特性及过滤压强差所决定的常数, 称为滤饼常数,其单位为m2/s,
θe与qe是反映过滤介质阻力大小的常数,均称 为介质常数,其单位分别为s及m3/m2,三者总 称过滤常数。
又当介质阻力可以忽略时,qe=0, θe=0,
过滤介质的阻力
设想用Le厚度滤饼代替滤布，设想中 的滤饼就应当具有与滤布相同的阻力, 即: rLe =Rm
过滤基本方程式
五、过滤基本方程式 若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为υ3,
则在任一瞬间的滤饼厚度L与当时已经 获得滤液体积V之间的关系应为：
LA =υV
υ——滤饼体积与相应的滤液体积之比,无因次, 或m3/m3
把过滤介质的阻力视为常数, 写出滤液穿过 过滤介质层的速度关系式：
m
过滤介质的阻力
式中
Δpm —— 过滤介质上、下游两侧的压强差, N/m2
Rm——过滤介质阻力,1/m
过滤操作中总是把过滤介质与滤饼联合 起来考虑。
过滤阻力
滤饼与滤布的面积相同,所以两层中的 过滤速度应相等,则：
式中Δp=Δpc+Δpm ,代表滤饼与滤布两 侧的总压强降,称为过滤压强差。
则生产能力的计算式为
式中
V——一个操作循环内所获得的滤液体积,m3 Q——生产能力,m3/h。
过滤机的生产能力-3
二、连续过滤机的生产能力
过滤机的生产能力-4
恒压过滤方程式
(V+Ve)2=KA2（θ+θe）
可知转筒每转一周所得的滤液体积为
则每小时所得滤液体积,即生产能力为
化工原理中过滤的原理
化工原理中过滤的原理过滤是一种常用的固液分离操作，它在化工生产中被广泛使用。
过滤的原理是通过选择性通透性的过滤介质，将混合液中的固体颗粒物过滤掉，使固体和液体分离，从而实现对溶液、悬浮液或悬浮体的固液分离。
过滤的基本原理是利用过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现固液分离。
过滤介质可以是各种固体材料，如纸张、纤维、陶瓷、布料、过滤膜等。
根据孔隙大小，过滤可以分为粗过滤、中过滤和细过滤。
在过滤过程中，混合液经过过滤介质，固体颗粒被阻挡在过滤介质上，而溶液或悬浮液则通过过滤介质的孔隙或表面，从而分离出来。
当混合液通过过滤介质时，颗粒物与过滤介质表面发生接触，形成一个颗粒物层。
随着混合液的通过，颗粒物层逐渐增厚，形成一个带有颗粒物的过滤膜。
由于颗粒物层的存在，过滤膜会形成一个阻力，这个阻力被称为阻力梯度，它与颗粒物层的厚度、孔隙度和颗粒物的形状有关。
过滤的主要参数包括过滤速度、过滤精度和过滤阻力。
过滤速度是指单位时间内通过过滤介质的溶液或悬浮液的体积，它取决于过滤介质的孔隙大小和过滤压差。
过滤精度是指过滤介质能够过滤掉的颗粒物的最小直径，它取决于过滤介质的孔隙大小。
过滤阻力是指通过过滤介质时产生的阻力，它取决于过滤介质的孔隙度、厚度和颗粒物层的性质。
过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力、颗粒物的浓度和颗粒物的形状等。
选择适当的过滤介质和调节过滤条件可以提高过滤效果。
在工业过滤中，根据情况可以采取不同的过滤方式，如常见的压力过滤、层析过滤、吸附过滤、离心过滤等。
这些过滤方式在应用中根据混合液的性质和固体颗粒的特点进行选择，以获得最佳的过滤效果。
总之，过滤是一种常用的固液分离操作，通过过滤介质的孔隙、表面性质和介质层的阻挡作用实现混合液的固液分离。
过滤的效果受多种因素的影响，包括过滤介质的性质和形状、过滤压差、过滤介质与固体颗粒之间的相互作用力等。
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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
《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
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
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。
1 0.158
6.3137 (2)以1kg悬浮液为基准
固体：0.139kg 1kg悬浮液中
水：0.861kg 颗粒体积：0.139 6.32105 m3
2200
每1m3滤饼中含500kg水，即固相体积分率为0.5。
滤饼体积： 6.32105 2 1.264104 m3
（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。
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μm到1μm。 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～ 3μm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μm到200μm）， 孔很小，可以分离小到0.05μm的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
➢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。
(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
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。
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。
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：
1
X CX
/
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？
过滤介质(filtering medium)： 多孔物质。
过滤操作示意图 (滤饼过滤)
滤液(filterate)： 通过多孔通道的液体。
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， 而非过滤介质。
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
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
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。
滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
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。
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：