过滤理论

过滤操作的基本概念

第一节过滤基本方程式

一、滤液通过饼层的流动

滤液通过饼层(包括滤饼和过滤介质)的流动与在普通管内的流动相仿。但是，由于构成饼层的颗粒尺寸通常很小，饼层中滤液通道不但细小曲折，而且互相交联，形成不规则的网状结构。此外，细小而密集的颗粒对滤液的流动阻力很大。为了能用数学方程式对滤液流，动加以描述，常将复杂的实际流动过程加以简化。

对于颗粒层中不规则的通道，可简化成长度为l的一组平行细管。而细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的比表面积来计算。

单位体积床层中的空隙体积称为空隙率，以ε表示，即：ε=空隙体积/床层体积。

单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面，以α表示，即：α=颗粒表面积/颗粒体积。

依照第一章中非圆形管的当量直径定义，当量直径为：

d c=4×水力半径=4×管道截面积/润湿周边长

故对颗粒床层的当量直径应可写出：

d c∝（流通截面积×流道长度）/（润湿周边长×流道长度）

则

d c∝流道容积/流道表面积

取面积为1m2、厚度为1m的滤饼考虑：

床层体积=1×1=1m3

假设细管的全部流动空间等于床层的空隙体积，故：

流道容积=1×ε=εm3

若忽略床层中因颗粒相互接触而彼此复盖的表面积，则：

流道表面积=颗粒体积×颗粒表面积=1（1-ε）αm2

所以床层的当量直径为：

（3-29）

由于滤液通过饼层的流动常属于滞流流型，因此，可以仿照第一章中圆管内滞流流动的泊谡叶公式来描述滤液通过滤饼的流动。

滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为：

（3-30）

阻力与压强降成比例，故可认为式3-30表达了过滤操作中滤液流速与阻力的关系。

在与过滤介质层相垂直的方向上，床层空隙中的滤液流速ul与按整个床层截面积计算的滤液平均流速。之间的关系为：

u1=u/ε（3-31）

将式3-29，3-31代入式3-30，并写成等式，得：

（3-32）

式3-32中的比例常数K′与滤饼的空隙率、粒子形状、排列及粒度范围诸因素有关。对于颗粒床层内的滞流流动，K′值可取为5，于是；

（3-32a）

二、过滤速率

前面讨论的u为单位时间通过单位过滤面积的滤液体积，称为过滤速度。通常将单位时间获得的滤液体积称为过滤速率，单位为m3/s。过滤速度是单位过滤面积上的过滤速率，应防止将二者相混淆。若过滤进程中其它因素维持不变，则由于滤饼厚度不断增加而使过滤速度逐淅变小。任一瞬间的过滤速度应写成如下形式：

（3-32b）

而过滤速率为：

（3-32c）

三、滤饼的阻力

对于不可压缩滤饼，滤饼层中的空隙率ε可视为常数，颗粒的形状、尺寸也不改变，因而比表面α亦为常数。式3-32b可写成：

（3-33）

（3-34）

R=rL（3-35）

应指出，式3-33具有速度=推动力/阻力的形式，式中μrL及μR均为过滤阻力。显然μr为比阻，但因μ代表滤液的影响因素，rL代表滤饼的影响因素，因此习惯上将，称为滤饼的比阻，R称为滤饼阻力。

比阻r是单位厚度滤饼的阻力，它在数值上等于粘度为1Pa.s的滤液以1m/s的平均流速通过厚度为1m的滤饼层时所产生的压强降。比阻反映了颗粒形状、寸及床层空隙率对滤液流动的影响。床层空隙率ε愈小及颗粒比表面α愈大，则床层愈致密，对流体流动的阻滞作用也愈大。

四、过滤介质的阻力

饼层过滤中，过滤介质的阻力一般都比较小，但有时却不能忽略，尤其在过滤初始滤饼尚薄的期间。过滤介质的阻力当然也与其厚度及本身的致密程度有关。通常把过滤介质的阻力视为常数，仿照式3-33可以写出滤液穿过过滤介质层的速度关系式：

（3-36）

由于很难划定过滤介质与掂饼之间的分界面，更难测定分界面处的压强，因而过滤介质的阻力与最初所彬成的滤饼层的阻力往往是无法分开的，所以过滤操作中总是把过滤介质与滤饼联合起来考虑。

通常，滤饼与滤布的面积相同，所以两层中的过滤速度应相等，则：

（3-37）

式中Δp=Δp c+Δp m，代表滤饼与滤布两侧的总压强降，称为过滤压强差。在实际过滤设备上，常有一侧处于大气压下，此时Δp就是另一侧表压的绝对值，所以Δp也称为过滤的表压强。式3-37表明，可用滤液通过串联的滤饼与滤布的总压强降来表示过滤推动力，用两层的阻力之和来表示总阻力。

为方便起见，设想以一层厚度为L c的滤饼来代替滤布，而过程仍能完全按照原来的速率—进行，那么，这层设想中的滤饼就应当具有与滤布相同的阻力，即： rL c=R m 于是，式3-37可写为：

（3-38）

在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定悬浮液时，L c为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，L c值不同。

五、过滤基本方程式

若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为vm3，则任一瞬间的滤饼厚度上与当时已经获得的滤液体积V之间的关系应为：

L=vV/A （3-39）

同理，如生成厚度为L a的滤饼所应获得的滤液体积以V a表示，则：

L a=vV a/A （3-40）

在一定的操作条件下，以一定介质过滤一定的悬浮液时，V a为定值，但同一介质在不同的过滤操作中，V a值不同。于是，式3-38可以写成：

（3-41）

（3-41a）

可压缩滤饼的情况比较复杂，它的比阻是两侧压强差的函数。考虑到滤饼的压缩性，通常可借用下面的经验公式来粗略估算压强差增大时比阻的变化，即：

r=r′（Δp）（3-42）

在一定的压强差范围内，上式对大多数可压缩滤饼都适用。将式3-42代入式3-41a，得到：

（3-43）

上式称为过滤基本方程式，表示过滤进程中任一瞬间的过滤速率与各有关因素间的关系，是过滤计算及强化过滤操作的基本依据。该式适用于可压缩滤饼及不可压缩滤饼。对于不可压缩滤饼，因s=0，上式即简化为式3-41a。

应用过滤基本方程式时，需针对操作的具体方式而积分。过滤操作有两种典型的方式，即恒压过滤及恒速过滤。有时，为避免过滤初期因压强差过高而引起滤液浑浊或滤布堵塞，可采用先恒速后恒压的复合操作方式，过滤开始时以较低的恒定速率操作，当表压升至给定数值后，再转入恒压操作。当然，工业上也有既非恒违亦非恒压的过滤操作，如用离心泵向压滤机送料浆即属此例。

第二节恒压过滤

若过滤操作是在恒定压强差下进行的，则称为恒压过滤。恒压过滤是最常见的过滤方式连续过滤机内进行的过滤都是恒压过滤，间歇过滤机内进行的过滤也多为恒压过滤。恒压过滤时，滤饼不断变厚致使阻力逐渐增加，但推动力ΔP恒定，因而过滤速率逐渐变小。

对于一定的悬浮液，若μ，r′及v皆可视为常数，令：

（3-44）

将式3-44代入式3-43，得：

（3-43a）

恒压过滤时，压强差Δp不变，k、A、s、V c又都是常数，故上式的积分形式为：

如前所述，与过滤介质阻力相对应的虚拟滤液体积为Vc(常数)，假定获得体积为V c的滤液所需的虚拟过滤时间为θc(常数)，则积分的边界条件为：

此处过滤时间是指虚拟的过滤时间(θc)与实在的过滤时间(θ)之和，滤液体积是指虚拟滤液体积(V c)与实在的滤液体积(V)之和，于是可写出：

积分上二式，并令：

（3-45）

得到

（3-46）

（3-47）

上二式相加可得：

（3-48）

上式称为恒压过滤方程式，它表明恒压过滤时滤液体积与过滤时间的关系为抛物线方程，如图3-18所示。图中曲线的Ob段表示实在的过滤时间θ与实在的滤液体积V之间的关系，而Oc O段则表示与介质阻力相对应的虚拟过滤时间θc与虚拟滤液体积V c之间的关系。

图3-18 恒压过滤的滤液体积与过滤时间关系曲线

当过滤介质阻力可以忽略时，V c=0，则式3-48简化为：

V2=KA2θ（3-49）

又令

则式3-46，3-47、3-48可分别写成如下形式，即：

（3-46a）

（3-47a）

（3-48a）

上式也称恒压过滤方程式。

恒压过滤方程式中的K是由物料特性及过滤压强差所决定的常数，称为过滤常数，其单位为m2/s；θc与q c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，q c=0，θc=0，则式3-47a或式3-48a可简化为：

q2=Kθ（3-49a）

【例3-9】拟在9.81×lO8Pa的恒定压强差下过滤例3-8中的悬浮液。已知水的粘度

为1.O×10-3Pa·s，过滤介质阻力可以忽略，试求： (1) 每平方米过滤面积上获得1.5m3滤液所需的过滤时间； (2)若将此过滤时间延长一倍，可再得滤液多少?

解： (1) 过滤时间已知过滤介质阻力可以忽略时的恒压过滤方程式为：

q2=Kθ

单位面积上所得滤液量q=1.5m3/m2

过滤常数

对于不可压缩滤饼，s=0，r′=r=常数，则：

根据例3-8的计算，可知滤饼体积与滤液体积之比为：0.333m3/m3

则

（2）过滤时间加倍时增加的滤液量

θ′=2θ=2×509=1018s

则

即每平方米过滤面积上将再得0.62m3滤液。

第三节恒速过滤与先恒速后恒压的过滤

过滤设备(如板框压滤机)内部空间的容积是一定的，当料浆充满此空间后，供料的体积流量就等于滤液流出的体积流量，即过滤速率。所以，当用排量固定的正位移泵向过滤机供料而未打开支路阀时，过滤速率便是恒定的。这种维持速率恒定的过滤方式称为恒逮过滤。

恒速过滤时的过滤速度为：

（3-50）

所以q=u Rθ或V=Au Rθ

上式表明，恒速过滤时，V(或q)与θ的关系是通过原点的直线。

对于不可压缩滤饼，根据式3-41可写出：

在一定的条件下，式中的μ、r、v、u R及q c均为常数，仅Δp及q随θ而变化，于是得到：

式3-52a表明，对不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压强差随过滤时间成直线增高。所以，实际上很少采用把恒速过滤进行到底的操作方法，而是采用先恒速后恒压的复合式操作方法。这种复合式的装置见图3-19。

图3-19 先恒速后恒压的过滤装置

由于采用正位移泵，过滤初期维持恒定速率，泵出口表压强逐渐升高。经过θR时间后，获得体积为V R的滤液，若此时衷压强恰已升至能使支路阀自动开启的给定数值，则开始有部分料浆返回泵的入口，进入压滤机的料浆流量逐渐减小．而压滤机入口表压强维持恒定。后阶段的操作即为恒压过滤。

对于恒压阶段的V-θ关系，仍可用过滤基本方程式3-43a求得，即：

若令VR、θR分别代表升压阶段终了瞬间的滤液体积及过滤时间，则上式的积分形式为：

积分上式并将式3-45代入，得：

此式即为恒压阶段的过滤方程，式中(V-V R)、(θ-θR)分别代表转入恒压操作后所获得的滤液体积及所经历的过滤时间。

第四节过滤常数的测定

一、恒压下K、q c、θc的测定

在某指定的压强差下对一定料浆进行恒压过滤时，式3-48a中的的过滤常数K，q c、θc 可通过恒压过滤试验测定。

恒压过滤方程式3-48a为

微分得：

或

（3-54）

为便于根据测定的数据计算过滤常数，替换为：

（3-54a）

在过滤试验条件比较困难的情况下，只要能够获得指定条件下的过滤时间与滤液量的两组对应数据，也可计算出三个过滤常数，因为：

（3-47a）

此式中只有K、q c两个未知数。将已知的两组q-θ对应数据代入该式，便可解出q c及K。再依式3-46a算出θc。但是，如此求得的过滤常数，其准确性完全依鞍于这仅有的两组数据，可靠程度往往较差。

二、压缩性指数s的测定

为了进一步求得滤饼的压缩性指数s以及物料特性常数k，则需先在若干不同的压强差下对指定物料进行试验，求得若干过滤压强差下的K值，然后对K-Δp数据加以处理，即可求得s值。

（3-45）

上式两端取对数，得：

因k为常数，故K与ΔP的关系在对数坐标纸上标绘时应是直线，直线的斜率为截距为2k．如此可得滤饼的压缩性指数s及物料特性常数k。

值得注意的是，上述求压缩性指数的方法是建立在v值恒定的条件上的，这就要求在过滤压强变化范围内，滤饼的空隙率应没有显著的改变。

第五节过滤设备

各种生产工艺的悬浮液，其性质有很大的差异，过滤的目的及料浆的处理量也很悬殊，为适应各种不同的要求而发展了多种型式的过滤机。按照操作方式可分为间歇过滤机与连续过滤机，按照采用的压强差可分为压滤、吸滤和离心过滤机．工业上应用最广泛的板框过滤枫和叶滤机为间歇压滤型过滤机，转筒真空过滤机则为吸滤型连续过滤机．离心过掂机将在下节介绍。

一、板框过滤机

板框过滤机早为工业所使用，至今仍沿用不衰。它由多块带凹凸纹路的滤板和滤框交替排列组装于机架而构成，如图3-20所示。

图3-20 板框压滤机

板和框一般制成正方形，如图3-21所示．板和框的角端均开有圆孔，装合、压紧后即构成供滤浆，滤液或洗涤液流动的通道。框的两侧复以四角开孔的滤布，空框与滤布围成

了容纳滤浆及滤饼的空间。滤板又分为洗涤板与过滤板两种．洗涤板左上角的圆孔内还开有与板面两侧相通的侧孔道，洗水可由此进入框内。为了便于区别，常在板，框外侧铸有小钮或其它标志，通常，过滤板为一钮，洗涤板为三钮，而框则为二钮(如图3-21所示)．装合时即按钮数以1-2-3-2-1-2……的顺序排列板与框。压紧装置的驱动可用手动、电动或液压传动等方式。

图3-21 滤板和滤框

过滤时，悬浮液在指定的压强下经滤浆通道由滤框角端的暗孔进入框内，滤液分别穿过两侧滤布，再经邻板板面流至滤液出口排走，固体则被截留于框内，如图3-22(a)所示，待植饼充满滤框后，即停止过滤。滤液的排出方式有明流与暗流之分。若滤液经由每块滤板底部侧管直接排出(如图3-22所示)，则称为明流。若滤液不宜暴露于空气中，则需将各板流出的滤液汇集于总管后送走(如图3-20所示)，称为暗流。

若滤饼需要洗涤，可将洗水压入洗水通道，经洗涤板角端的暗孔进入板面与滤布之间。此时，譬应关闭洗涤板下部的滤液出口，洗水便在压强差推动下穿过一层滤布及整个厚度的滤饼，然后再横穿另一层滤布，最后由过滤板下部的滤掖出口椿出，如图3-22(b)所示。这种操作方式称为横穿洗涤法，其作用在于提高洗涤效果。

图3-22 板框压滤机内液体流动路径

洗涤结束后，旋开压紧装置并将板框拉开，卸出滤饼，清洗滤布，重新装合，进入下一个操作循环。

板框压滤机的操作表压，一般在3×105～8×106Pa的范围内，有时可高达15×105Pa。滤板和滤框可由多种金属材料(如铸铁、碳钢、不锈钢、铝等)、塑料及木材制造。我国编制的压滤机系列标准及规定代号，如下面图式所示。框每边长为320～1000mm，厚度为25～50mm．滤板和滤框的数目，可根据生产任务自行调节，一般为10～60块，所提供的过滤面积为2～80m2。当生产能力小，所需过滤面积较少时，可于板框间插入一块盲板，以切断过滤通道，盲板后部即失去作用。

板框压滤机结构简单、制造方便、占地面积较小而过滤面积较大，操作压强高，适应能力强，故应用颇为广泛。它的主要缺点是间歇操作，生产效率低，劳动强度大，滤布损耗也较快。近来，各种自动操作板框压滤机的出现，使上述缺点在一定程度上得到改善。

二、加压叶滤机

图3-23所示的加压叶滤机是由许多不同宽度的长方形滤叶装合而成。滤叶由金属多孔扳或金属网制造，内部具有空间，外罩滤布。过滤时滤叶安装在能承受内压的密闭机壳内。滤浆用泵压送到机壳内，滤液穿过滤布进入叶内，汇集至总管后排出机外，颗粒则积于滤布外侧形成滤饼。滤饼的厚度通常为5～35mm，视滤浆性质及操作情况而定。

图3-23 加压叶滤机

若滤饼需要洗涤，则于过滤完毕后通入洗水，洗水的路径与滤液相同，这种洗涤方法称为置换洗涤法。洗涤过后打开机壳上盖，拔出滤叶卸除滤饼。

加压叶滤机的优点是密闭操作，改善了操作条件，过滤速度大，洗涤效果好。缺点是造价较高，更换滤布(尤其对于圆形滤叶)比较麻烦。

三、转筒真空过滤机

转筒真空过滤机是一种连续操作的过滤机械，广泛应用于各种工业中。设备的主体是一个能转动的水平圆筒，其表面有一层金属网，网上复盖滤布，筒的下部浸入滤浆中，如图3-24所示。圆筒沿径向分隔成若干扇形格，每格都有单独的孔道通至分配头上。圆筒转动时，凭藉分配头的作用使这些孔道依次分别与真空管及压缩空气管相通，因而在回转一周的过程中每个扇形格衷面即可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。

图3-24 转筒真空过滤机装置示意图

分配头由紧密贴合着的转动盘与固定盘构成，转动盘随着简体一起旋转，固定盘内侧

面各凹槽分别与各种不同作用的管道相通。如图3-25所示，当扇形格1开始浸入滤浆内时，转动盘上相应的小孔便与固定盘上的凹槽f相对，从而与真空管道连通，吸走滤液。图上扇形格1至7所处的位置称为过滤区。扇形格转出滤浆槽后，仍与凹槽f相通，继续吸干残留在滤饼中的滤液。扇形格8至10所处的位置称为吸干区。扇形格转至12的位置时，洗涤水喷洒于滤饼上，此时扇形格与固定盘上的凹槽g相通，经另一真空管道吸走洗水。扇形格12、13所处的位置称为洗涤区。扇形格11对应于固定盘上凹槽f与g之间，不与任何管道相连通，该位置称为不工作区．当扇形格由一区转入另一区时，因有不工作区的存在，方使操作区不致相互串通。扇形格14的位置为吸干区，15为不工作区。扇形格16、17与固定盘凹槽h相通，再与压缩空气管道相连，压缩空气从内向外穿过滤布而将滤饼吹松，随后由刮刀将滤饼卸

除。扇形格16、17的位置称为吹松区及卸料区，18为不工作区。如此连续运转，整个转筒表面上便构成了连续的过滤操作。

转筒的过滤面积一般为5～40m2，浸没部分占总面积的30-40％。转速可在一定范围内调整，通常为0.1-3r/min。滤饼厚度一般保持在40mm以内，转筒过滤机所得滤饼中的液体含量很少低于10％，常可达30％左右。

转筒真空过滤机能连续自动操作，节省人力，生产能力大，特别适宜于处理量大而容易过滤的料浆，对难于过滤的胶体物系或细微颗粒的悬浮液，若采用预涂助滤剂措施也比较方便。该过滤机附属设备较多，投资费用高，过滤面积不大。此外，由于它是真空操作，因而过滤推动力有限，尤其不能过滤温度较高(饱和蒸气压高)的滤浆，滤饼的洗涤也不充分。

60年代以来，特别是70年代末期，过滤技术发展较快。过滤设备的发展主要考虑了以下几个方面：

(1)连续操作，提高自动化程度，减少体力劳动和人工操作强度，改善劳动条件。

(2)减少过滤阻力，提高过滤速率。

(3)减少设备所占空间，增加过滤面积。

(4)降低滤饼含水率，减少后继干燥操作的能耗。

近年来，过滤设备和新过滤技术不断涌现，有些已在大型生产中获得很好效益．诸如，预涂层转筒真空过滤机，真空带式过滤机、节约能源的压榨机，采用动态过滤技术的叶滤机等。读者可参阅有关专著。

第六节滤饼的洗涤

洗涤滤饼的目的在于回收滞留在颗粒缝隙间的滤液，或净化构成滤饼的颗粒。

单位时间内消耗的洗水容积称为洗涤速率，以（dV/dθ）W表示。由于洗水里不含固相，故洗涤过程中滤饼厚度不变。因而，在恒定的压强差推动下洗涤速率基本为常数。若每次过滤终了以体积为V W。的洗水洗涤滤饼，则所需洗涤时间为：

影响洗涤速率的因素可根据过滤基本方程式来分析，即：

对于一定的悬浮液，r′为常数。若洗涤推动力与过滤终了时的压强差相同，并假定洗水粘度与滤液粘度相近，则洗涤速率（dV/dθ）W与过滤终了时的过滤速率（dV/dθ）R有一定关系，这个关系取决于过滤设备上采用的洗涤方式。

叶滤机等所采用的是置换洗涤法，洗水与过滤终了时的滤液流过的路径基本相同，故

(式中下标E表示过滤终了时刻)而且洗涤面积与过滤面积也相同，故洗涤速率大致等于过滤终了时的过滤速率，即：

（3-56）

板框压滤机采用的是横穿洗涤法，洗水横穿两层滤布及整个厚度的滤饼，流径长度约为过滤终了时滤液流动路径的两倍，而供洗水流通的面积又仅为过滤面积的一半，即：

将以上关系代入过滤基本方程式，可得

（3-57）

即板框压滤机上的洗涤速率约为过滤终了时滤液流率的四分之一。

当冼水粘度、洗水表压与滤液粘度，过滤压强差有明显差异时，所需的洗涤时间可按下式进行校正，即：

（3-58）

3-1过滤操作的基本概念

第三节 过滤 3-1过滤操作的基本概念 1过滤原理 1）定义：过滤操作是利用重力或人为造成的压差使悬浮液通过某种多孔性过 滤介质，悬浮液中的固体颗粒被截留，滤液则穿过介质流出。 2）过滤方式 滤液a.饼层过滤（表面过滤）： (1) 定义: 若悬浮液中固体颗粒的体积百分数大于1%，则过滤过程中在过滤介质表面会形成固体颗 粒的滤饼层，这种过滤操作称为饼层过滤。 (2) 特点:颗粒会在孔道内很快发生“架桥”现象，并开始形成滤饼层，起到过滤介质作用，滤液由浑浊 变为清澈。 (3)小结: 在饼层过滤中，真正起截留颗粒作用的是滤 饼层而不是过滤介质，在饼层过滤过程中，滤饼 会不断增厚。过滤的阻力随之增加，在推动力不 变下，过滤速度会愈来愈小。 b.深层过滤 (1) 定义: 悬浮于液体中的固体颗粒截留在床层内部且过滤介质表面不生成滤 饼的过滤称为深层过滤。 (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)过滤推动力 常压、加压、真空、离心 2.过滤介质 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。 4）膜分离 3.滤饼：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； 1）不可压缩性滤饼：颗粒结构不随操作压差的改变而变；如硅藻土，碳酸钙等。 2）可压缩性滤饼：滤饼空隙率随操作压差的增大而变小；如Al(OH)3等。 4.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。

过滤材料过滤机理

过滤机理 过滤机理至少有五种：扩散作用、惯性作用、拦截作用、重力作用和静电作用。 1、扩散作用 由于气体分子热运动对微粒产生作用力，微粒发生布朗运动,使运动粒子随流体流动的轨迹与流线有一定的偏移。在常温下，0.1μm的微粒每秒钟扩散距离可达到17μm，比纤维间距大几倍甚至几十倍，这就使粒子有更大的机会运动接触到纤维表面并沉积下来。对于直径大于0.3μm的粒子布朗运动作用就会减弱许多，一般不足以靠布朗运动使其离开流线而碰撞到纤维的表面上去。粒子的尺寸越小，气流速度越小，布朗运动的强度越大，扩散作用也越明显。 2、惯性作用 由于纤维排列复杂，所以气流在纤维层内穿过时，其流线要屡经激烈的拐弯。在流线拐弯时，运动的微粒由于具有惯性，来不及跟随流线的变化绕过纤维，因而脱离流线撞向纤维，而被纤维捕集。微粒的粒径越大，气流速度越大,受到惯性力的作用也越大，越易脱离流线而与纤维发生碰撞。 3、拦截作用 在纤维层内纤维排列错综复杂，形成无数的网格。当某尺寸的微粒沿流线刚好运动到纤维表面附近时，假如从流线到纤维表面的距离等于或小于微粒的半径，微粒在范德华力作用下被粘住，微粒就在纤维表面沉积下来，这种作用称为栏截作用。比滤料孔隙大的颗粒的捕集称为蹄子效应，它有时被单独称为过滤效应，但也可认为是栏截作用的一种。 有人认为截留效应不应被单独列为过滤机理，至少不是与扩散和惯性沉积并驾齐驱的过滤机理，因为在扩散机理的零扩散（大粒径粉尘）情况下，扩散纤维效率晚变为理想栏截效率；在惯性机理中，当粒径趋于零时，惯性纤维效率也会趋近理想栏截效率，因此栏截包括在惯性和扩散机理内。 4、重力作用 微粒通过纤维层时，在重力作用下发生脱离流线的位移，也就是因重力而沉积在纤维上。一般认为直径大于0.5μm的粒子主要靠惯性作用沉积在纤维上。 5、静电作用 由于摩擦或其他种种作用，纤维和微粒都有可能带上电荷，带异性电荷的微粒相互吸引而形成较大的新颗粒，容易因惯性作用等被捕集，带同性电荷的微粒相互排斥，促成微粒作布朗运动等而被捕集，同时也有静电力作用而产生纤维吸

过滤基本原理

第二节 过 滤 一 过滤基本原理 1．过滤 过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 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； 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。 ④洗涤的作用：回收滤饼中残留的滤液或除 去滤饼中的可溶性盐。 2．过滤介质 过滤介质起着支撑滤饼的作用，并能让滤液通过，对其基本要求是具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。工业上常见的过滤介质： ①织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，以及由玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为m μ65~5。织物介质在工业上的应用最为广泛。 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。 ③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截m μ3~1的微细颗粒 ④多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留m μ1 以下的微小颗粒。 3．深层过滤和滤饼过滤 （1）滤饼过滤：悬浮液中颗粒的尺寸大多都比介质的孔道大。过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧，在过滤操作的开始阶段，会有部分小颗粒进入介质孔道内，并可能穿过孔道而不被截留，使滤液仍然是混浊的。随着过程的进行，颗粒在介质上逐步堆积，形成了一个颗粒层，称为滤饼。在滤饼形成之后，它便成为对其后的颗粒起主要截留作用的介质。因此，不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，穿过滤饼的液体则变为澄清的液体。过滤介质滤 饼滤 浆

流动流体的基本规律

2.2 流动流体的基本规律 2.2.1 流动的基本概念 流体和连续性假设 流体是气体和液体的统称。气体和液体的共同点是不能保持一定形状，具有流动性；而其不同点表现在液体具有一定的体积，几乎不可压缩；而气体可以压缩。 当所研究的问题并不涉及到压缩性时，所建立的流动规律，既适合于液体也适合于气体，通常称为流体力学规律；此时通常不明确区分气体和液体而泛称为流体。当计及压缩性时，气体和液体就必须分别处理。 空气是由分子构成，在标准状态下（即在气体温度15℃、一个大气压的海平面上），每一立方毫米的空间里含有2.7×1016个分子。空气分子的自由行程很小，大约为6×10-6cm。当飞行器在这种空气介质中运动时，由于飞行器的外形尺寸远远大于空气分子的自由行程，故在研究飞行器和大气之间的相对运动时，空气分子之间的距离完全可以忽略不计，即把空气看成是连续的介质。这就是空气动力学研究中常说的连续性假设。 随着海拔高度的增加，空气的密度越来越小，空气分子的自由行程越来越大。当飞行器在40km以下高度飞行时，可以认为是在稠密大气层内飞行，这时空气可看成连续的。在120~150km高度上，空气分子的自由行程大约与飞行器的外形尺寸在同一个量级范围之内；在200km高度以上，气体分子的自由行程有好几千米。在这种情况下，大气就不能看成是连续介质了。 运动的转换 在空气动力学中，为了简化理论和试验研究，广泛采用运动的转换原理 运动的转换原理，是根据加利略所确定的运动的相对原理而建立的。相对原理，即如果在一个运动的物体系上附加上一个任意的等速直线运动，则此附加的等速直线运动并不破坏原来运动的物体系中各物体之间的相对运动，也不改变各物体所受的力。 利用运动的转换原理，使问题的研究大为简化。设飞机以速度v∞在静止空气中运动(图2.2.1)，根据相对原理，可以给该物体系(飞机与周围空气)加上一个与速度v∞大小相等方向相反的速度。这样得到的运动是，飞机静止不动，无穷远处气流以速度v∞流向飞机。这两种情况下，空气作用在飞机上的力是完全相同的，这就是运动的转换原理。也就是说，空气作用在飞机上的力，并不决定于空气或物体的绝对速度，而决定于二者之间的相对运动。在风洞试验时，为了模拟飞行器在天空中的飞行情况，可以让模型固定不动，让气流吹过，这样就大大简化了试验技术。

过滤机理及特性

3.1过滤机理 （1）拦截（或称接触、钩住）效应 在纤维层内纤维错排列，形成无数网格。当某一尺寸的微粒沿着气流流线刚好运动到纤维表面附近时，如果纤维表面的距离等于或小于微粒半径，运动中的粒子撞到障碍物时，粒子与障碍物表面间的引力使它粘在障碍物上，微粒就在纤维表面被拦截下来。这种作用被称为拦截效应。（2）惯性效应 大粒子在气流中作惯性运动。气流遇障绕行，粒子因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上。粒子越大，惯性力越强，撞击障碍物的可能性越大，因此过滤效果越好。 （3）扩散效应 小粒子作无规则运动。对无规则运动作数学处理时使用传质学中的“扩散”理论，所以有扩散原理一说。粒子越小，无规则运动越剧烈，撞击障碍物的机会越多，因此过滤效果越好。 （4）重力效应 微粒通过纤维时，在重力作用下发生脱离流线的位移，也就是因为重力沉降而沉积在纤维上。（5）静电效应 由于种种原因，纤维和微粒都可能带上电荷，产生吸引微粒的静电效应。 3.2过滤器的特性 （1）面速和滤速 面速是指过滤器断面上通过气流的速度，一般以m/s表示。 式中：Q--风量(m3/h) F--过滤器截面积即迎风面积(㎡) 滤速是指滤料面积上通过气流的速度。 式中：Q--风量(m3/h) F--滤料净面积(㎡) 高效和超高效过滤器的滤速一般为2～3cm/s，亚高效过滤器为5～7cm/s （2）效率和透过率 当过滤器中的含尘浓度以计重浓度来表示，则效率为计重效率；以计数浓度来表示则为计数效率，以其他物理量作相对表示时，则为比色效率或浊度效率等。 最常用的方法是用过滤器进出口气流中的尘粒浓度表示的计数效率： 式中：N1、N2--过滤器进出口气流中的尘粒浓度

盘式过滤器的原理与应用

盘式过滤器的原理及应用 一、盘片式过滤器工作原理 盘式过滤器由过滤单元并列组合而成，其过滤单元主要是由一组带沟槽或棱的环状增强塑料滤盘构成。过滤时污水从外侧进入，相邻滤盘上的沟槽棱边形成的轮缘把水中固体物截留下来；反冲洗时水自环状滤盘部流向外侧，将截留在滤盘上的污物冲洗下来，经排污口排出。盘片在单元为紧密压实叠加在一起，上下两层盘片中间沟槽起到过滤拦截的作用。原水通过过滤单元时由外向流动，大于沟槽的杂质会被拦截在外部。下面是盘式过滤器盘片图1： a b 图 1 盘式过滤器盘片 通过旋转盘片，可以改变盘片之间的空隙，使盘式过滤器设备达到过滤不同粒径污染物的作用，图1中a是盘片最大通过通道，b是盘片最小通过通道。 盘式过滤器的核心部件是叠放在一起的塑料滤盘，滤盘上有特制的沟槽或棱，相邻滤盘上的沟槽或棱构成一定尺寸的通道，每个过滤头装有上百个这样的滤盘，盘片形状类似光盘，一般厚约1mm,两面刻有螺旋状沟槽，螺旋线由向外辐射。一块盘两面的螺旋方向相反。压紧的两片间沟槽形成密布的交叉网, 并且越向圆心越细密。在工作状态时,盘片在弹簧力和水力的作用下,紧紧压在一起,水由外圆向 圆心流过，悬浮物即被截留在“网”中。粒径大于通道尺寸的悬浮物

均被拦截下来，达到过滤效果。以下是盘式过滤器过滤原理图2： 图2盘式过滤器过滤原理 过滤过程： 1、待处理的污水自进水口进入过滤单元； 2、水流自滤盘组外侧流向滤盘组侧； 3、水流在经过环状棱构成的通道时，粒径大于棱高度的颗粒被拦截下来，储存在曲线棱构成的空间、滤盘组与外壳的间隙； 4、滤后清水进入环状滤盘部，经出口引出。 当过滤阻力增大时，或达到设定的运行时间，开始反冲洗。此时水由圆心向外圆流动，水压克服弹簧紧力，盘片松动，将泥砂冲走。但如何确保在很短时间，所有盘片都能分开，得到冲洗，是这一技术的关键。假定压紧的盘片只有两片松开，其余仍被粘结，高速水流则从缝隙冲出，在盘片表面螺旋沟槽水力条件下，迫使盘片向不同方向旋转。这样，一方面泥垢很快被冲刷掉，另一方面旋转力又迫使其他盘片分开，很快就以等比级数的传播速度分开所有盘片于一块干净的 盘片来说，由于两面的螺旋沟槽辐射方向相反，水力冲刷时保持静止

四川大学化工原理PPT课件 1第一章 流体流动的基本概念与流体中的传递现象资料

第一章 流体与流体中的传递现象

特征 流体 (Fluid) 与流体流动 (Flow) 的基本概念 在航空、航天、航海，石油、化工、能源、环境、材料、医学和生命科学等领域，尤其是化工、石油、制药、生物、食品、轻工、材料等许多生产领域以及环境保护和市政工程等，涉及的对象多为流体。 “流程工业” 在流动之中对流体进行化学或物理加工 加工流体的机器与设备 过程装备

物质的三种常规聚集状态：固体、液体和气体 物质外在宏观性质由物质内部微观结构和分子间力所决定物质的三种形态 分子的随机热运动和相互碰撞给分子以动能使之趋于飞散 分子间相互作用力的约束以势能的作用使之趋于团聚 两种力的竞争结果决定了物质的外在宏观性质。而这两种力的大小与分子间距有很大关系。

约为1×10-8 cm （分子尺度的量级），分子间相互作用势能出现一个极值称为“势阱”，即分子的结合能，其值远远大于分子平均动能。分子力占主导地位，分子呈固定排列分子热运动仅呈现为平衡位置附近的振荡。有一定形状且不易变形。 分子间距 液体：分子热运动动能与分子间相互作用势能的竞 争势均力敌。分子间距比固体稍大1/3左右。不可压缩、易流动。 气体：分子间距约为3.3×10-7cm （为分子尺度的10 倍）。分子平均动能远远大于分子间相互作用势能，分子近似作自由的无规则运动。有易流动、可压缩的宏观性质。 超临界流体、等离子体 流体 固体

连续介质假定(Continuum hypotheses) V m V V ??=?→?lim 0ρ?V 0：流体质点或微团。尺度远小于液体所在空间的特征尺度， 而又远大于分子平均自由程 连续介质假定：流体微团连续布满整个流体空间，从而流体的物理性质和运动参数成为空间连续函数 流体是由离散的分子构成的，对其物理性质和运动参数的表征是基于大量分子统计平均的宏观物理量 平均质量 注：该假定对绝大多数流体都适用。但是当流动体系的特征 尺度与分子平均自由程相当时，例如高真空稀薄气体的流动，连续介质假定受到限制。

各种过滤器原理总结(图片)

1 自动反冲洗过滤器

工作原理 全自动自清洗过滤器工作原理（一） 水由入口进入，首先经过粗滤网滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网。在过滤过程中，细滤网逐渐累积水中的脏物、杂质，形成过滤杂质层，由于杂质层堆积在细滤网的内侧，因此在细滤网的内、外两侧就形成了一个压差。 当过滤器的压差达到预设值时，将开始自动清洗过程，此间净水供应不断流，清洗阀打开，清洗室及吸污器内水压大幅度下降，通过滤筒与吸污管的压力差，吸污管与清洗室之间通过吸嘴产生一个吸力，形成一个吸污过程。同时，电力马达带动吸污管沿轴向做螺旋运动。吸污器轴向运动与旋转运动的结合将整个滤网内表面完全清洗干净。整个冲洗过程只需数十秒钟。排污阀在清洗结束时关闭。过滤器开始准备下一个冲洗周期。 全自动自清洗过滤器工作原理（二） 待处理的水由入水口进入机体，水中的杂质沉积在不锈钢滤网上，由此产生压差。通过压差开关监测进出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀、驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态，开始进入下一个过滤工序。 设备安装后，由技术人员进行调试，设定过滤时间和清洗转换时间，待处理的水由入水口进入机体，过滤器开始正常工作。 全自动自清洗过滤器工作原理（三） 水由进水口进入过滤器，首先经过粗滤芯组件滤掉较大颗粒的杂质，然后到达细滤网，通过细滤网滤除细小颗粒的杂质后，清水由出水口排出。在过滤过程中，细滤网的内层杂质逐渐堆积，它的内外两侧就形成了一个压差。当这个压差达到预设值时，将开始自动清洗过程：排污阀打开，主管组件的水力马达室和水力缸释放压力并将水排出；水力马达室及吸污管内的压力大幅下降，由于负压作用，通过吸嘴吸取细滤网内壁的污物，由水力马达流入水力马达室，由排污阀排出，形成一个吸污过程。当水流经水力马达时，带动吸污管进行旋转，由水力缸活塞带动吸污管作轴向运动，吸污器组件通过轴向运动与旋转运动的结合将整个滤网内表面完全清洗干净。整个清洗过程将持续数十秒。排污阀在清洗结束时关闭，增加的水压会使水力缸活塞回到其初始位置，过滤器开始准备下一个冲洗周期。在清洗过程中，过滤机正常的过滤工作不间断。

各种过滤器的原理及结构资料

各种过滤器的原理及结构 株洲海润公司郑胜春（摘录） 石英砂过滤器主要用于去除水中的悬浮物。该设备与其它水处理设备配合，广泛地应用在给水净化、循环水净化污水处理等各类水处理工程中。 活性碳过滤器主要用于吸附水中游离氯（吸附力达99％），对有机物和色度也有较高的去除率。是软化、除盐系统制纯水工艺的预处理设备。滤料为活性碳。设备主要材质为碳钢防腐、玻璃钢和不锈钢等。 活性碳过滤器技术参数 过滤速度：8-10m3/h 进水浊度：≤5mg/L； 工作温度：常温工作压力：≤0.6Mpa; 反洗压缩空气量：18-25L/m2.S 滤料层高：1000-1200mm 反洗强度：4-12L/m2.S; 反冲洗时间：4-6分钟 石英砂过滤器技术参数： 1、运行参数 2、水质参数 设计滤速：8-10米/时期终水头损失：1.7米进水浊度小于15度，出水浊度小于3度。反清洗强度：4-15升/秒·平方米进水浊度小于10度，出水浊度小于2度。 冲洗历时：5-7分钟滤料：石英砂3、水压 垫层厚度：200-400毫米滤层厚度：800毫米进水水压：≥0.04Mpa 反冲洗进水水压：≥0.15Mpa 盘式过滤器原理与应用分析 工厂制水的预处理系统以前采用的是纤维过滤法，在近几年的运行过程中，这种方法暴露出许多问题：过滤效率明显下降，运行阻力增加，树脂破碎率升高，制水成本逐年上升；出现纤维扭曲，发生“粘连抱团”现象，纤维束不能垂直竖立，下移动不能复位；过滤器内部气囊破损严重，无法正常发挥松散纤维的作用。为了改善制水预处理系统的现状，转而采用盘式过滤器代替高效纤维过滤，取得了良好的效果。 一、盘式过滤器机理 1盘式过滤器的原理： 利用相邻盘片之间的沟槽纹交叉点实现对固体颗粒的拦截，运行时14组过滤头并联，在水和弹簧的压力作用下过滤滤芯的滤盘被压紧，水从盘片的端面进入，水中的颗粒杂质被压紧的盘片截留，从而起到过滤的作用。反洗时，其中一组进水阀关闭，排污阀打开，其他13组过滤单元的部分出水反向进入这组过滤单元，在反洗水压下促使碟片横向旋转和纵向颤动。滤芯盘片松开，同时反洗水沿管线方向冲向过滤盘片，导致盘片高速旋转，使截留在盘片上的杂物在离心力和水流冲洗的共同作用下脱离盘片，并经反洗水的作用排除。冲洗过程仅需十几秒钟，一个滤头反洗结束后，再对其它几组依次进行反洗。阿速德盘式过滤器又有其独到之处：旋转设计。水流进入到过滤器单元内时，沿外壳的切向进入，在过滤单元内高速旋转，没有真正进入盘式过滤器之前，系统已经将大部分的泥沙等杂质从水中分离，减轻了过滤器的负担，使其工作寿命是同类产品的10倍左右。

过滤基本原理

过滤基本原理

第二节 过 滤 一 过滤基本原理 1．过滤 过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。 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； 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。 ④洗涤的作用：回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐。 2．过滤介质 过滤介质起着支撑滤饼的作用，并能让滤液通过，对其基本要求是具有足够的机械强度和尽可 过滤介质 滤 饼滤 浆滤 液

能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。工业上常见的过滤介质： ①织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，以及由玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗粒的最小直径为mμ65~5。织物介质在工业上的应用最为广泛。 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。 ③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截mμ3~1的微细颗粒 ④多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。可用于截留mμ1以下的微小颗粒。 3．深层过滤和滤饼过滤 （1）滤饼过滤：悬浮液中颗粒的尺寸大多都比介质的孔道大。过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧，在过滤操作的开始阶段，会有部分小颗粒

流体力学基本概念和基础知识..

流体力学基本概念和基础知识（部分） 1．什么是粘滞性？什么是牛顿内摩擦定律？不满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体还是非牛顿流体？ 流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗相对运动的性质 dy du A T μ= 满足牛顿内摩擦定律的流体是牛顿流体 请阐述液体、气体的动力粘滞系数随着温度、压强的变化规律。 水的黏滞性随温度升高而减小；空气的黏滞性随温度的升高而增大。（动力粘度μ体现黏滞性）通常的压强对流体的黏滞性影响不大，但在高压作用下，气液的动力黏度随压强的升高而增大。 2．在流体力学当中，三个主要的力学模型是指哪三个？并对其进行说明。 连续介质（对流体物质结构的简化）、无黏性流体（对流体物理性质的简化）、不可压流体（对流体物理性质的简化） 3．什么是理想流体？ 不考虑黏性作用的流体，称为无黏性流体（或理想流体） 4．什么是实际流体？ 考虑黏性流体作用的实际流体 5．什么是不可压缩流体？ 流体在流动过程中，其密度变化可以忽略的流动，称为不可压缩流动。 6．为什么流体静压强的方向必垂直作用面的内法线？ 流体在静止时不能承受拉力和切力，所以流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向 7．为什么水平面必是等压面？

由于深度相等的点，压强也相同，这些深度相同的点所组成的平面是一个水平面，可见水平面是压强处处相等的面，即水平面必是等压面。 8．什么是等压面？满足等压面的三个条件是什么？ 在同一种液体中,如果各处的压强均相等由各压强相等的点组成的面称为等压面。满足等压面的三个条件是同种液体连续液体静止液体。 9．什么是阿基米德原理？ 无论是潜体或浮体的压力体均为物体浸入液体的体积，也就是物体排开液体的体积。 10．潜体或浮体在重力G和浮力P的作用，会出现哪三种情况？ 重力大于浮力，物体下沉至底。重力等于浮力，物体在任一水深维持平衡。重力小于浮力，物体浮出液体表面，直至液体下部分所排开的液体重量等于物体重量为止。 11．等角速旋转运动液体的特征有那些？ （1）等压面是绕铅直轴旋转的抛物面簇；（2）在同一水平面上的轴心压强最低，边缘压强最高。 12．什么是绝对压强和相对压强？两者之间有何关系？通常提到的压强是指绝对压强还是相对压强？1个标准大气压值以帕（Pa）、米水柱（mH2O）、毫米水银柱（mmHg）表示，其值各为多少？ 绝对压强：以毫无一点气体存在的绝对真空为零点起算的压强。相对压强：当地同高程的大气压强ap为零点起算的压强。压力表的度数是相对压强，通常说的也是相对压强。1atm=101325pa=10.33mH2O=760mmHg. 13．什么叫自由表面？和大气相通的表面叫自由表面。 14．什么是流线？什么是迹线？流线与迹线的区别是什么？ 流线是某一瞬时在流场中画出的一条空间曲线，此瞬时在曲线上任一点的切线方向与该点的速度方向重合，这条曲线叫流线。区别：迹线是流场中流体质点在一段时间过程中所走过的轨迹线。流线是由无究多个质点组成的，它是表示这无究多个流

各种过滤设备工作原理及结构分析(动画演示)

各种过滤设备工作原理及结构分析(动画演示)

各种过滤设备工作原理及结构分析（动画演示） 更多好内容：化工707网 下载此文档：化工707论坛过滤设备是用来进行过滤的机械设备或者装置，是工业生产中常见的通用设备。过滤设备总体分为真空和加压两类，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带式等，加压类常用的有压滤、压榨、动态过滤和旋转型等。按操作方式分类：间歇过滤机、连续过滤机 按操作压强差分类：压滤、吸滤和离心过滤 工业上使用的典型过滤设备：板框压滤机（间歇操作）转筒真空过滤机（连续操作） 过滤式离心机1 板框压滤机1）结构由许多块带凹凸纹路的滤板与滤框交替排列组装于机构成。主要包括滤板、滤框、夹紧机构、机架等组成。 滤板：凹凸不平的表面，凸部用来支撑滤布，凹槽是滤液的流道。滤板右上角的圆孔，是滤浆通道；左上角的圆孔，是洗水通道。

洗涤板：左上角的洗水通道与两侧表面的凹槽相通，使洗水流进凹槽； 非洗涤板：洗水通道与两侧表面的凹槽不相通。 滤框：滤浆通道：滤框右上角的圆孔 洗水通道：滤框左上角的圆孔为了避免这两种板和框的安装次序有错，在铸造时常在板与框的外侧面分别铸有一个、两个或三个小钮。非洗涤板为一钮板，框带两个钮，洗涤板为三钮板。 2）操作过程板框压滤机为间歇操作，每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸饼、清理5个阶段组成。 装合：将板与框按1-2-3-2-1-2-3的顺序，滤板的两侧表面放上滤布，然后用手动的或机动的压紧装置固定，使板与框紧密接触。 过滤：悬浮液在指定压强下送进滤浆通道，由通道流进每个滤框里；滤液分别穿过滤框两侧的滤布，沿滤板板面的沟道至滤液出口排出；颗粒被滤布截留而沉积在滤布上，待滤饼充满全框后，停止过滤。根据滤液排出方式分为：明流和暗

过滤理论

过滤操作的基本概念 第一节过滤基本方程式 一、滤液通过饼层的流动 滤液通过饼层(包括滤饼和过滤介质)的流动与在普通管内的流动相仿。但是，由于构成饼层的颗粒尺寸通常很小，饼层中滤液通道不但细小曲折，而且互相交联，形成不规则的网状结构。此外，细小而密集的颗粒对滤液的流动阻力很大。为了能用数学方程式对滤液流，动加以描述，常将复杂的实际流动过程加以简化。 对于颗粒层中不规则的通道，可简化成长度为l的一组平行细管。而细管的当量直径可由床层的空隙率和颗粒的比表面积来计算。 单位体积床层中的空隙体积称为空隙率，以ε表示，即：ε=空隙体积/床层体积。 单位体积颗粒所具有的表面积称为比表面，以α表示，即：α=颗粒表面积/颗粒体积。 依照第一章中非圆形管的当量直径定义，当量直径为： d c=4×水力半径=4×管道截面积/润湿周边长 故对颗粒床层的当量直径应可写出： d c∝（流通截面积×流道长度）/（润湿周边长×流道长度） 则 d c∝流道容积/流道表面积 取面积为1m2、厚度为1m的滤饼考虑： 床层体积=1×1=1m3 假设细管的全部流动空间等于床层的空隙体积，故： 流道容积=1×ε=εm3 若忽略床层中因颗粒相互接触而彼此复盖的表面积，则： 流道表面积=颗粒体积×颗粒表面积=1（1-ε）αm2 所以床层的当量直径为： （3-29） 由于滤液通过饼层的流动常属于滞流流型，因此，可以仿照第一章中圆管内滞流流动的泊谡叶公式来描述滤液通过滤饼的流动。 滤液通过饼床层的流速与压强降的关系为： （3-30） 阻力与压强降成比例，故可认为式3-30表达了过滤操作中滤液流速与阻力的关系。 在与过滤介质层相垂直的方向上，床层空隙中的滤液流速ul与按整个床层截面积计算的滤液平均流速。之间的关系为： u1=u/ε（3-31） 将式3-29，3-31代入式3-30，并写成等式，得： （3-32） 式3-32中的比例常数K′与滤饼的空隙率、粒子形状、排列及粒度范围诸因素有关。对于颗粒床层内的滞流流动，K′值可取为5，于是；

影响过滤器过滤机理的因素

过滤器在水过滤过程中过滤机理的运作与很多方面存在相互影响的关系，下面详 细介绍过滤机理与影响因素： 过滤器过滤机理与影响因素 流体的过滤机理主要有2种。一种是基于颗粒的大小来分离，例如拦截、筛分和表面捕获等；另一种是吸附，即颗粒在化学／电荷作用下粘附在滤器上。这 就要求各个药厂根据自身的实际需要来选择不同的过滤膜。多介质过滤器，活性炭过滤器，叠片过滤器 影响过滤器的因素 1、流体的特性 与流体的特性有关。例如，流体的粘度和化学／离子成分，流体的粘度越大在同样的压力条件下流速越慢，流体与膜之间有较多接触，过滤效果较好；再如，流体和膜的混合／接触时间对过滤效果也有较大影响，混合／接触时间越长则过滤效果越好。此外，需要注意的是，流体的特性只影响膜对流体的吸附截留效果 而不影响颗粒大小的排除。 2、操作的关系 与实际操作条件有关，如颗粒的流速和过滤压力。要想取得好的过滤效果，一般选择较低的流速，流速越低截留效果越好。实践证明膜的结构移动对过滤是不利的，一旦膜的结构在过滤过程中发生了变化，则颗粒和纤维就能从深层过滤器 析出，影响到过滤效果。但是，速度／压差仅对吸附截留有重要影响，对大小排 除影响相当小。 3、颗粒的类型 颗粒类型与过滤器效果也有很大关系，颗粒分为可变形颗粒和不可变形颗粒2种。在一定的压力下，可变形颗粒会进入过滤膜内并导致更多的过滤网孔堵塞，从而影响到过滤效果，如凝胶的过滤。然而，不可变颗粒过滤时则会在滤膜上形成一层类似饼状的物体。多介质过滤器，活性炭过滤器，叠片过滤器 4、过滤膜的类型 与过滤膜的类型有关，不同过滤膜的孔径和结构不同，有些膜的结构是刚性的，有些膜的结构是可移动的。预过滤膜的额定孔径没有一个统一的国家标准，不同的制造商有自己的定义和方法，所以选择和更换商家时需引起高度注意，同样是0.22μm的预过滤膜，选用不同制造商的过滤效果会存在很大差别。而除菌过滤的公共孔径是有法规定义的，各个商家执行的是同一个标准，在选择和更换时 就相对要简单一些。 5、过滤的材质 与过滤的材质有关，过滤材质按与水的关系分为亲水性（水可浸润）和疏水性（水不可浸润）2种。亲水性的过滤器主要应用在水或水／有机溶液混合的过滤和除菌过滤，如纤维素材料（再生纤维素、混合纤维素酯）、PVPP聚碳酸酯、PVDF 改良聚偏二氟乙烯；疏水性是通过水被截流或“引导”进入滤膜，主要应用在溶剂、酸、碱和化学品过滤，罐／设备呼吸器，工艺用气，发酵进气／排气过滤，如PTFE 聚四氟乙烯、PVDF聚偏二氟乙烯、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯等。 石英砂过滤器价格 精密过滤器价格 1

机械过滤器类型及原理详解

机械过滤器一般用于水处理工程的预处理过程，主要去除机械杂质，胶体，微生物，有机物和活性氯等。壳体材质一般有PE、钢衬胶、钢喷塑及钢环氧防腐、不锈钢及玻璃钢等几种。根据不同工艺需要，过滤介质一般有石英砂，活性炭，锰砂，无烟煤等。根据进水方式可分为单流式过滤器、双流式过滤器，根据实际情况可联合使用也可以单独使用。 单流式机械过滤器的管道简单，运行平稳。过滤流速一般为4-50m/h，运行周期一般为8小时。双流式机械过滤器上下两端设有进水装臵，中部设有出水装臵。其优点是过滤水量较大，除污能力较高，运行周期长，一般为20小时，缺点是管道系统较为复杂，运行不太稳定，冲洗换料较为困难。 机械过滤广泛用于水处理过程中，主要用于给水处理除浊，反渗透、以及离子交换软化除盐系统的前级预处理，也可用于地表水、地下水除泥沙。进水浊度要求小于20度，出水浊度可达3度以下。双层滤料为：上层无烟煤400mm/1.2～2.5mm；下层石英砂800mm/0.5～1.2mm。 工作原理 机械过滤器又称压力过滤器，是指原水在一定的压力作用下，通过过滤介质滤除水中悬浮物，不溶性颗粒，除去色味，脱氯从而达到净化的目的。当净化一定量原水后，通过反冲洗方式，对过滤介质进行净化清洗，使之恢复过滤功能。 产品特点：设备结构简单，容易操作，安全性能高；运行稳定；易于维护保养。 反冲洗 1、在设计反冲洗装臵时,反冲泵、管道必须符合反冲洗量的要求,反冲洗强度为12～15L/(s.m2); 2、采用压缩空气擦洗滤料,使滤料表面的污泥等物脱落,其强度为18～25L/(s.m2)。技术参数 设计压力：工作压力6kgf/cm2 试验压力：9kgf/cm2 进水温度：4～50℃ 运行流速：10m/h（设计可考虑：单层滤料8m/h；双层滤料12m/h）浊度：进水<20mg/l,出水<5mg/l 反洗强度：无烟煤10～12 L/s·m2；石英砂15～18 L/s·m2；无烟煤、石英砂双料13～16 L/s.m2

水族箱过滤原理图

水族箱过滤原理图 过滤系统热带鱼、水草只有生长在符合自己的生存环境中才能生长迅速生长健壮。在平时我们饲养热带鱼与种植水草时水族箱中的水质是一个不确定的、动态的环境在水族箱中饲养和种植的是有生命的物体他们每时每刻都在分泌和排泄脏物水质中的有害物质随时在增加 而要维持水质的稳定就要靠过滤器来完成。过滤器是水族箱的一个重要的组成部分它的作用就是通过过滤器中的过滤材料将水中的杂质、鱼的排泄物、鱼的分泌物、残饵、水草的腐枝烂叶以及水中的有机物过滤掉以此调节水的各项指标维抟水族箱内的水质稳定保持水 族箱内的水质永久地清新、透彻使水草、热带鱼在水族箱中生活如同在野外的生态环境一样。过滤器由过滤槽、抽水泵和过滤材料组成。它的工作原理是通过抽水泵将水族箱内的水抽吸到过滤槽中由过滤 槽内的过滤材料进行过滤过滤材料将水中的有害物质或杂质留在过 滤槽内经过过滤的水再回到水族箱中。这是最简单的机械过滤过程然而要保持水族箱内的水质能长久地维持在最初状态只靠机械过滤是 不够的。过滤系统作用主要是三个1、物理过滤滤材为过滤棉粗/细。利用滤棉中的纤维把水中的不溶性杂质、废物阻隔下来。物理过滤是过滤系统中必不可少的一个部分。滤棉常洗常换能有效减少缸中有机物的含量进而减少硝化系统的负担再进而减少最终矿物质废物的 产出。忽视物理过滤的过滤配置方案不客气的说是把鱼缸当成化粪池了。2、化学过滤滤材为吸氨石、软水树脂、草泥丸、活性碳。利用吸氨石、软水树脂、草泥丸等通过化学的方法去除可溶于水的有害物质或调节PH值酸碱度另外活性碳运用在过滤中虽然它起到物理

的吸附作用但针对的仍是溶于水的物质所以在这里认为放在化学过滤这个部分更容易理解。3、生物过滤滤材为玻璃环、生化球、生化棉等。运用玻璃环、生化球等滤材提供硝化细菌良好的生长空间利用硝化细菌的生物作用把鱼类、水草新陈代谢产生的有毒废物转化为无毒物质。这是保持水族箱水质稳定的最重要环节。4、其他作用比如过滤的水流还能起到冲刷清洁水草叶面、促进鱼只游动锻炼、防止水体温度分层等这些是属于附带的正面效应了。过滤系统的滤材设置按水流的方向过滤系统的滤材的设置顺序为“进水口→水泵→物理过滤→化学过滤→生物过滤→水泵→出水口” 需要注意的是化学过滤中的大部分滤材如软水树脂、草泥丸等在使用的时候要配合相应的检测仪器才能较好地控制水质才不至于调节过度并不适合24小时长期使用。因此对于一般玩家来说可以省略这一级。举例说明外滤桶的滤材设置按水流方向1、粗滤棉两层主要作用是进行物理预过滤如果包在外滤桶的进水口外则更便于清洗更换。2、生化棉主要作用是培养分解有机物的消化细菌及硝化细菌在前级物理过滤不良的情况下具有一定的吸附有机物的物理过滤作用能提高水质澄清度所以也需要定期清洗。3、玻璃环一般情况下玻璃环体积要占全缸水体积的35主要作用是培养硝化细菌以保证水质无毒性。4、粗滤棉一层主要作用是物理过滤打散、吸附细菌的代谢废物。其它种类的过滤设备可参照上述外滤桶进行设置其它滤材可按实际情况摆放。过滤系统的滤材所需体积如下玻璃环——至少占全缸水体积的1推荐35 陶瓷环——至少占全缸水体积的3推荐510 生物球——至少占全缸

过滤的基本原理

过滤的基本原理 过滤是使悬浮液通过能截留固体颗粒并具有渗透性的介质来完成固－液分离的过程。 （一）、过滤过程特点 从物理学观点来看，过滤操作属于流动过程，即复相流体通过多孔介质的流动过程，这一过程具有以下两个显著特点。 （1）流体通过多孔介质（包括过滤介质和滤饼）的流动属于极慢运动（也即滞留运动）。影响这种流动的有两类因素，一类为宏观的流体力学因素，诸如过滤介质特性、滤饼结构、压差、滤液的粘度等，另一类为微观物化因素，如电动现象、毛细现象、絮凝现象等。固体粒径越大，宏观因素影响越占主导地位，反之，则微观物化因素占主导地位。 （2）悬浮于流体中的固体粒子是连续不断地沉积在过滤介质内部孔隙或表面上的，沉积在介质表面上的滤饼不断受到压缩，因此随着过滤的进行，流动阻力不断增加。 （二）、过滤过程的推动力 为了过滤能够进行并获得通过过滤介质的液流，必须在过滤介质两侧保持一定的压差以克服过滤过程的阻力。过滤操作中的推动力有下述四种类型：（1）重力；（2）真空度；（3）压力；（4）离心力。相应地，过滤操作分别称为重力过滤、真空过滤、加压过滤、离心过滤。 重力过滤指悬浮液借助于本身的净液柱高度来作为过程推动力而进行的操作方式。由于浆料液柱所能提供的压差一般较低，约为4.9×104Pa,所以应用较少。 真空过滤借助于过滤介质两侧的真空度大小不同来完成，通常是接触滤浆的一侧为大气压，而过滤面的背后侧与真空源相通。常用真空度为（5.33～8.00）×104Pa。 加压过滤的压力用压缩机或泵来提供。若用压缩机供压，常用过滤压差为（4.9～29.4）×104Pa；用泵来提供时，通常不超过4.9×104Pa。 离心过滤的压差则由载有过滤介质的离心机来提供。常用强度为 1.5×106Pa。 （三）、过滤过程分类 工业上过滤操作过程有两种主要形式：滤饼过滤和深层过滤。

过滤的基础知识

过滤的基础知识 摘录自《过滤介质及其选用》 一、过滤的基本类型 过滤分为筛滤、深层过滤及滤饼过滤等几种基本类型。 1．筛滤 过滤介质有大的孔隙，只要固体粒子的尺寸大于该孔隙，它们就会沉淀在过滤介质上，而尺寸小于孔隙的粒子，则随滤液一起通过介质。此种过滤机理在杆筛、平纹编织网及膜上都起着主要作用。由于粒子是沉淀在介质的表面上，所以此种过滤现象也称为表面筛滤。 如果筛滤机理出现在介质的深处——流道窄小到比固体粒子尺寸还小的地方，那么此种筛滤称为深部筛滤。例如毡子、非织造布及膜等介质，都具有深部筛滤机理。 2．深层过滤 其过滤介质具有立体的孔隙结构，能捕集小于孔隙的固体粒子，甚至远小于孔隙（流道）的固体粒子，也能在介质的深部被捕集。 深层过滤具有复杂的混合机理。固体粒子在惯性力、液压力或布朗运动（分子运动）作用下，首先同孔隙流道壁相接触，然后粒子附在孔隙流道壁上，或者粒子在范德华力或其他表面力作用下彼此附聚在一起。这些力的大小和效果取决于水溶液中离子的浓度和种类及气体的湿度。深层过滤体现在毡子和非织造布中，在高效空气过滤机和深层砂过滤机中尤其重要。 3．滤饼过滤 简单地说，随着过滤的进行，介质上形成了滤饼。滤饼本身起着过滤介质的作用，固体粒子被滤饼表面截留，而液体则透过滤饼和介质成为滤液。滤饼逐渐增厚，滤液也逐渐清澈。

在过滤的初期，由介质截留住大于其孔隙的粒子，而细小的粒子则透过介质随滤液排除。此时的滤液不够清澈，应打循环返回到悬浮液槽中。经过一定时间的循环后，再收集合格的滤液。在大粒子被介质截留的同时，有些小于介质孔隙的细小粒子会在孔隙上“架桥”。架起的桥会拦住细小粒子透过过滤介质，因而被截留住的大粒子和小粒子逐渐累积成薄饼层，乃至厚饼层。此后，过滤便转入了滤饼过滤阶段。显然在过滤的初期，过滤介质起着决定性作用，并且会长久影响滤饼的结构和整个过滤过程。 4．十字流过滤 随着过滤应用领域的扩大，难过滤的物质已屡见不鲜（如极小粒子或金属氢氧化物等）。为了提高此类物质的过滤速度，已推出了与传统的滤饼过滤法完全不同的十字流过滤法。 十字流过滤与传统的滤饼过滤的区别在于： 滤饼过滤时滤浆是垂直于过滤介质的表面流动，被截留的固体粒子形成滤饼并逐渐增厚，过滤速度也随之逐渐降低，直至滤液停止流出。 在滤饼过滤过程中，过滤速度之所以逐渐降低，是由于过滤介质的孔隙受到了粒子的堵塞以及增厚的滤饼逐渐密实所致。针对这样的问题，往往要给难过滤的滤浆添加絮凝剂（如聚丙烯酰胺）或助滤剂（如硅藻土）。 十字流过滤时，滤浆平行于过滤介质的表面快速流动，滤液以低速垂直于介质表面流出。这两个流动的方向互相垂直交错，所以十字流过滤又称错流过滤。 十字流过滤的速度几近恒值，过滤压力也未随时间的流逝而迅速升高。这种效果好的根本原因，就在于滤浆的快速流动对聚积在介质上的粒子施加了剪切扫流作用，从而抑制了滤饼厚度的随时增加。

常见过滤方式原理以及使用方法

常见过滤方式原理以及使用方法！ 本文章来自网上收集而来，对作者如有冒犯，请联系我。 过滤系统 热带鱼、水草只有生长在符合自己的生存环境中才能生长迅速，生长健壮。在平时我们饲养热带鱼与种植水草时，水族箱中的水质是一个不确定的、动态的环境，在水族箱中饲养和种植的是有生命的物体，他们每时每刻都在分泌和排泄脏物，水质中的有害物质随时在增加，而要维持水质的稳定就要靠过滤器来完成。 过滤器是水族箱的一个重要的组成部分，它的作用就是通过过滤器中的过滤材料，将水中的杂质、鱼的排泄物、鱼的分泌物、残饵、水草的腐枝烂叶以及水中的有机物过滤掉，以此调节水的各项指标，维抟水族箱内的水质稳定，保持水族箱内的水质永久地清新、透彻，使水草、热带鱼在水族箱中生活如同在野外的生态环境一样。 过滤器由过滤槽、抽水泵和过滤材料组成。它的工作原理是通过抽水泵将水族箱内的水抽吸到过滤槽中，由过滤槽内的过滤材料进行过滤，过滤材料将水中的有害物质或杂质留在过滤槽内，经过过滤的水再回到水族箱中。这是最简单的机械过滤过程，然而，要保持水族箱内的水质能长久地维持在最初状态，只靠机械过滤是不够的。 过滤系统作用主要是三个： 1、物理过滤，滤材为过滤棉(粗/细)。 利用滤棉中的纤维把水中的不溶性杂质、废物阻隔下来。 物理过滤是过滤系统中必不可少的一个部分。滤棉常洗常换，能有效减少缸中有机物的含量，进而减少硝化系统的负担，再进而减少最终矿物质废物的产出。 忽视物理过滤的过滤配置方案，不客气的说，是把鱼缸当成化粪池了。 2、化学过滤，滤材为吸氨石、软水树脂、草泥丸、活性碳。 利用吸氨石、软水树脂、草泥丸等，通过化学的方法，去除可溶于水的有害物质，或调节PH值(酸碱度)；另外，活性碳运用在过滤中，虽然它起到物理的吸附作用，但针对的仍是溶于水的物质，所以在这里，认为放在化学过滤这个部分更容易理解。 3、生物过滤，滤材为玻璃环、生化球、生化棉等。 运用玻璃环、生化球等滤材，提供硝化细菌良好的生长空间，利用硝化细菌的生物作用，把鱼类、水草新陈代谢产生的有毒废物转化为无毒物质。这是保持水族箱水质稳定的最重要环节。 4、其他作用：比如过滤的水流还能起到冲刷清洁水草叶面、促进鱼只游动锻炼、防止水体温度分层等，这些是属于附带的正面效应了。 过滤系统的滤材设置： 按水流的方向，过滤系统的滤材的设置顺序为：