機械分離ppt課件(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 如下性質： 過濾介質的作用 (濾餅過濾 )：促使濾餅的形成 ，并支承濾餅 。 （ 1） 多孔性 ， 液體流過的阻力小； （ 2） 有足夠的強度； （ 3） 耐腐蝕性和耐熱性； （ 4） 孔道大小適當 ， 能發生架橋現象 。 濾餅過濾過程： ? 剛開始：有細小顆粒通過孔道，濾液混濁。 ? 開始后：迅速發生“架橋現象”，顆粒被攔截，濾液澄清。 ? 所以，在濾餅過濾時真正起過濾作用的是濾餅本身，而非過濾介質。 （二） 過濾方式 過濾的操作基本方式有兩種： 濾餅過濾 和 深層過濾 。1. 濾餅過濾 (cake filtration)： 餅層過濾 架橋現象 注意 ：所選過濾介質的孔道尺寸一定要使“架橋現象”能夠過發生。 餅層過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。 ?特點：顆粒 (粒子 )沉積于介質內部。 深層過濾 ?過濾對象：懸浮液中的固體顆粒小而少。 ?過濾介質：堆積較厚的粒狀床層。 ?過濾原理：顆粒尺寸 ? 介質通道尺寸，顆粒通過細長而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質孔道上。 ?應用：適于處理生產能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場合，如水處理和酒的過濾。 2. 深層過濾 (deep bed filtration)： 深床過濾 不可壓縮濾餅 ：若顆粒由不易變形的堅硬固體組成 ， 則當壓強差增大時 ， 濾餅的結構不發生明顯變化 ， 單位厚度濾餅的流動阻力可視作恒定 ， 這類濾餅稱為不可壓縮濾餅 。 隨著過濾的進行，濾餅的厚度增大，濾液的流動阻力亦逐漸增大，導致濾餅兩側的壓強差增大。濾餅的壓縮性對壓強差有較大影響。 可壓縮濾餅 ：若濾餅為膠體物質時 ， 當壓強差增大時 ， 濾餅則被壓緊 ， 使單位厚度濾餅的流動阻力增大 ， 此類濾餅稱為可壓縮濾餅 。 （三） 濾餅的壓縮性和助濾劑 助濾劑 ：對于可壓縮濾餅 ， 為了使過濾順利進行 ， 可以將質地堅硬而能形成疏松濾餅的另一種固體顆粒混入懸浮液或預涂于過濾介質上 ， 以形成疏松餅層 ， 使得濾液暢流 ， 該種顆粒狀物質就稱為助濾劑 。 常用的助濾劑： 硅藻土 、 珍珠巖 、 石棉 、 炭粉等 。 助濾劑的基本要求： 能形成多孔餅層的剛性顆粒，使濾餅有良好的滲透性及較低的流體阻力。 具有化學穩定性。 在操作壓強范圍內具有不可壓縮性。 （四）過濾的操作方式 ? 根據使用的過濾設備、過濾介質及所處理的物系的性質和產品收集的要求分為 : ? 根據提供過濾推動力的方式分為 : ?重力過濾 ?加壓過濾 ?真空過濾 ?離心過濾 ?連續式 ?間歇式 ? 工業上使用的典型過濾設備： ?按操作方式分類：間歇過濾機、連續過濾機 ?按操作壓強差分類：壓濾、吸濾和離心過濾 ?板框壓濾機（間歇操作） ?轉筒真空過濾機（連續操作） ?過濾式離心機 二、過濾設備 ?結構： 濾板、濾框、夾緊機構、機架等組成。 ?濾板：凹凸不平的表面，凸部用來支撐濾布，凹槽是濾液的流道。 濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。 ?洗滌板 ： 左上角的洗水通道與兩側表面的凹槽相通， 使洗水流進凹槽； ?非洗滌板： 洗水通道與兩側表面的凹槽不相通。 （一） 板框壓濾機 下載 板框過濾機動畫 這是一臺等待出廠的板框過濾機產品。 板框過濾機 為了避免這兩種板和框的安裝次序有錯，在鑄造時常在板與框的外側面分別鑄有一個、兩個或三個小鈕。非洗滌板為一鈕板，框帶兩個鈕板，框帶兩個鈕，洗滌板為三鈕板。 ?濾框： ?濾漿通道： 濾框右上角的圓孔 ?洗水通道： 濾框左上角的圓孔 濾漿 洗水 濾板 濾框 洗板 濾布 板框過濾機 板框過濾機的操作是間歇式的，每個操作循環由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個階段 。 過濾過程 1)、裝合： 將板與框按 1232123的順序，濾板的兩側表面放上濾布，然后用手動的或機動的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。 2)、過濾： 用泵把濾漿送進右上角的濾漿通道，由通道流進每個濾框里。濾液穿過濾布沿濾板的凹槽流至每個濾板下角的閥門排出。固體顆粒積存在濾框內形成濾餅，直到框內充滿濾餅為止。 3)、洗滌： 將洗水送入洗水通道，經洗滌板左上角的洗水進口，進入板的兩側表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關閉。 4)、卸渣、整理 打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。 在洗液粘度與濾液粘度相近的情況下，且在壓差相同時，洗滌速率約為過濾終了速率的 1/4。 為什么？ ?結構簡單，價格低廉，占地面積小，過濾面積大。 ?可根據需要增減濾板的數量，調節過濾能力。 ?對物料的適應能力較強，由于操作壓力較高（ 3~10kg/cm2 ）， 對顆粒細小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。 ?間歇操作，生產能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動強度大，所以它只適用于小規模生產。 ?近年出現了各種自動操作的板框壓濾機，使勞動強度得到減輕。 板框壓濾機的特點： （二）葉濾機 加壓葉濾機動畫 結構： ?轉筒，扇形格 (18格 )； ?濾室； ?分配頭； ?動盤 (18個孔，分別與扇形格的 18個通道相連 )； ?定盤 (三個凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動盤的 18個孔道分成三個通道 )； ?金屬網； ?濾布； ?濾漿槽 。 工作過程 轉筒真空過濾機結構示意圖 動盤 定盤 轉筒 金屬網 濾布 濾餅 攪拌器 洗滌噴頭 料漿槽 刮刀 （三）轉筒真空過濾機 （ rotarydrum vacuum filter） 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 動盤 轉筒及分配頭的結構 工作過程 定盤 18格分成 6個工作區 ?1區 (1~7格 )：過濾區； ?2區 (8~10格 )：濾液吸干區； ?3區 (12~13格 )：洗滌區； ?4區 (14格 )：洗后吸干區； ?5區 (16格 )：吹松卸渣區； ?6區 (17格 )：濾布再生區。 ?過濾區 (1~2區 )， f 槽 。 ?洗滌區 (3~4區 )， g槽 。 ?干燥卸渣區 (5~6區 )， h 槽 。 f 槽 h 槽 g 槽 轉筒真空過濾機動畫 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 18 17 16 15 14 13 11 12 定盤 動盤 轉筒及分配頭的結構 轉筒真空過濾機 ?自動連續操作； ?適用于處理量大，固體顆粒含量較多的濾漿； ?真空下操作，其過濾推動力較低 (最高只有 1atm)， 對于濾餅阻力較大的物料適應能力較差。 轉筒旋轉時，藉分配頭的作用，能使轉筒旋轉一周的過程中，每個小過濾室可依次進行過濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項操作。 整個轉筒圓周在任何瞬間都劃分為 : 特點： 工作過程 ?過濾區 。 ?洗滌區 。 ?干燥卸渣區 。 dp de 對于顆粒層中不規則的通道，可以簡化成由一組當量直徑為 de的細管，而細管的當量直徑可由床層的空隙率和顆粒的比表面積來計算。 三、過濾計算 1. 濾液通過餅層的流動 （一）過濾基本方程 顆粒床層的特性可用 空隙率 、 當量直徑 等物理量來描述。 空隙率 ： 單位體積床層中的空隙體積稱為空隙率。 式中 ε—— 床層的空隙率， m3/m3。 床層總體積床層空隙體積??式中 α—— 顆粒的比表面， m2/m3。 顆粒體積顆粒表面積?a比表面積 ： 單位體積顆粒所具有的表面積稱為比表面積。 2. 顆粒床層的特性 依照第一章中非圓形管的當量直徑定義 ， 當量直徑為： 流道長度潤濕周邊長流道長度流道截面積???edad e )1( ????? 流道表面積流道容積潤濕周邊長管道截面積水力半徑 ???? 44ed式中 de—— 床層流道的當量直徑 ， m 故對顆粒床層直徑應可寫出： Lpdu ce?)(21??232dlupAF ?? ???? 濾液通過餅層的流動常屬于滯流流型 ， 可以仿照圓管內滯流流動的泊稷葉公式 (哈根方程 )來描述濾液通過濾餅的流動 ， 則濾液通過餅床層的流速與壓強降的關系為： 式中 u1 — 濾液在床層孔道中的流速 ， m/s； L — 床層厚度 ， m, Δ pc — 濾液通過濾餅層的壓強降 ， pa； 阻力與壓強降成正比 ， 因此可認為上式表達了過濾操作中濾液流速與阻力的關系 。 在與過濾介質相垂直的方向上 ， 床層空隙中的濾液流速 u1與按整個床層截面積計算的濾液平均流速 u之間的關系為： ?uu ?1)()1(1223LpaKu c??? ???? 上式中的比例常數 K′ 與濾餅的空隙率 、 顆粒形狀 、 排列及粒度范圍諸因素有關 。 對于顆粒床層內的滯流流動 ， K′ 值可取為 5。 ad e )1( ????Lpdu ce?)(21??)()1(5 223LpaA dtdVu c??? ????)()1(5 223LpAadtdV c??? ???式中 V —— 濾液量， m3； t —— 過濾時間， s； S —— 過濾面積， m2。 過濾速率為： 任一瞬間的過濾速度為： ?過濾速度 : 單位時間內通過單位過濾面積的濾液體積 ， m3/m2?s。 ?過濾速率 : 單位時間內獲得的濾液體積 ， m3/s。 3 . 過濾速率 R—— 濾餅阻力 ， 1/m, 其計算式為： RprLpA dtdV cc??????322 )1(5???? ar)()1(5 223LpaA dtdVu c??? ???? 對于不可壓縮濾餅，濾餅層中的空隙率 ε可視為常數，顆粒的形狀、尺寸也不改變，因而比表面 a 亦為常數，則有 式中 r—— 濾餅的比阻， 1/m2, 其計算式為： R=rL 4 濾餅阻力 比阻 r ?單位厚度濾餅的阻力； ?在數值上等于粘度為 1Pas 的濾液以 1m/s的平均流速通過厚度為 1m 的濾餅層時所產生的壓強降； ?比阻反映了顆粒特性 (形狀、尺寸及床層空隙率 )對濾液流動的影響； ?床層空隙率 ε 愈小及顆粒比表面 a愈大，則床層愈致密，對流體流動的阻滯作用也愈大。 通常把過濾介質的阻力視為常數 ， 仿照濾液穿過濾餅層的速度方程則可寫出濾液穿過過濾介