確定液固體系分離條件

模塊三

非均相物系分離技術02任務二確定非均相物系分離操作條件02任務二確定非均相物系分離操作條件3能力目標學習要求與目標1.具有識別與判斷的液固分離設備參數(shù)與應用能力。2.具有根據(jù)工藝要求計算液固分離設備參數(shù)的能力。知識目標1.掌握過濾速率、過濾阻力、推動力計算以及影響過濾速率的因素等。2.掌握恒壓過濾中濾液體積與過濾時間的關系以及過濾速率常數(shù)的確定。素質目標1.培養(yǎng)誠實守信、團結協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產意識；3.培養(yǎng)嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務2確定液固體系分離條件02任務二確定非均相物系分離操作條件子任務2確定液固體系分離條件

液固體系的分離一般采用過濾方式。（1）掌握過濾速率、過濾阻力、推動力計算以及影響過濾速率的因素等。（2）掌握恒壓過濾中濾液體積與過濾時間的關系以及過濾速率常數(shù)的確定。（3）通過計算與分析，能對過濾設備的形式與型號進行選擇滿足分離的要求。02任務二確定非均相物系分離操作條件一、懸浮液量、固體量、濾液量、濾渣量之間關系

一般情況下，懸浮液過濾所得的濾液量與懸浮液中所含液體的量不相等，這是因為濕濾渣中含有一部分液體。因此在討論過濾問題時，需要了解懸浮量、固體量、濾液量以及濾渣量之間的關系。02任務二確定非均相物系分離操作條件

02任務二確定非均相物系分離操作條件（2）干渣質量與濾液體積的比值

設懸浮液中固體顆粒的質量分數(shù)為X表示，單位為kg固體/kg懸浮液。C與X的乘機CX為單位質量懸浮液可得濕濾渣的質量，單位為kg濕渣/kg懸浮液。

（1-CX）為單位質量懸浮液可得濾液的質量，單位為kg濾液/kg懸浮液。C/（1-CX）為干渣與濾液的質量比，由C/（1-CX）與濾液密度ρ可求得干渣質量與濾液體積的比值w也稱單位體積濾液所對應的干渣質量。02任務二確定非均相物系分離操作條件

02任務二確定非均相物系分離操作條件

已知1kg懸浮液中含0.04kg固體顆粒，濕濾渣、干渣及濾液的密度分別為ρc=1400kg/m3，ρP=2600kg/m3，ρ=1000kg/m3。試求：(1)濕濾渣與其中所含干渣的質量比C；(2)干渣質量與濾液體積的比值；(3)濕濾渣體積與濾液體積的比值。02任務二確定非均相物系分離操作條件

02任務二確定非均相物系分離操作條件二、過濾的基本理論及速率方程（1）過濾的基本理論

單位時間內濾過的濾液體積稱為過濾速率，單位為m3/s。

單位過濾面積的過濾速度稱為過濾速率，單位為m/s。

設過濾面積為A，過濾時間為dτ，濾液體積為dV，則濾液速率為dV/dτ，而濾液速度為dV/Adτ。

02任務二確定非均相物系分離操作條件

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濾餅體積Vc與濾液體積V之間的關系為：Vc=nV式中Vc----濾餅體積，m3V----濾液體積，m3n----單位體積濾液所對應的濾餅體積，m3濾餅/m3濾液。濾餅阻力

Rc=rμnV/A濾餅阻力、是獲得濾液量V時所形成的濾餅層的阻力。02任務二確定非均相物系分離操作條件（2）影響過濾速率的因素

①懸浮液的性質

懸浮液的粘度對過濾速率有較大影響。粘度越小，過濾速率越快。因此對熱料漿不應在冷卻后再過濾，有時還可將濾漿先適當預熱；由于濾漿濃度越大，其粘度也越大，為了降低濾漿的粘度，某些情況下也可以將濾漿加以稀釋再進行過濾，但這樣會使過濾容積增加，同時稀釋濾漿也只能在不影響濾液的前提下進行。02任務二確定非均相物系分離操作條件

②過濾推動力

要使過濾操作得以進行，必須保持一定的推動力，即在濾餅和介質的兩側之間保持有一定的壓差。如果壓差是靠懸浮液自身重力作用形成的，則稱為重力過濾，如化學實驗中常見的過濾；如果壓差是通過在介質上游加壓形成的，則稱為加壓過濾；如果壓差是在過濾介質的下游抽真空形成的，則稱為減壓過濾（或真空抽濾）；若壓差是利用離心力的作用形成的，則稱為離心過濾。02任務二確定非均相物系分離操作條件

③過濾介質與濾餅的性質

過濾介質的影響主要表現(xiàn)在對過程的阻力和過濾效率上，金屬網(wǎng)與棉毛織品的空隙大小相差很大，生產能力和濾液的澄清度的差別也就很大。02任務二確定非均相物系分離操作條件三、恒壓過濾（1）濾液體積與過濾時間的關系

恒壓過濾時，濾液體積V與過濾時間τ的關系如圖所示。曲線OB表示實際過濾操作的V與τ的關系，而曲線OeO表示與過濾介質阻力對應的虛擬濾液體積Ve與虛擬過濾時間τe的關系。02任務二確定非均相物系分離操作條件

02任務二確定非均相物系分離操作條件

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02任務二確定非均相物系分離操作條件

在板框壓濾機中以恒壓差過濾某種懸浮液。

現(xiàn)已測得：過濾10min得濾液1.25m3，再過濾10min又得濾液0.55m3，試求過濾30min，共得濾液若干(m3)。02任務二確定非均相物系分離操作條件已知條件為:過濾時間θ，min濾液體積V，m3 θ=10 V1=1.25 θ2=20 V2=1.25+0.55=1.80 θ3=30 V3=?利用前兩組數(shù)據(jù)求KA2及Ve，即：

1.252+2×1.25Ve=KA2×10×601.802+2×1.80Ve=KA2×20×60解得

Ve=0.0821m3KA2=2.94×10-3m6/s將上述數(shù)據(jù)代入即可求得V3，即：V32+2×0.0821V3=2.94×10-3×30×60解得 V3=2.222m3所以過濾30min共得濾液2.222m3。

02任務二確定非均相物系分離操作條件

含有CaCO3質量分數(shù)為13.9%的水懸浮液，用板框壓撞機在20℃下進行過濾實驗。過濾面積為0.lm2。

實驗數(shù)據(jù)列于附表中。試求過濾常數(shù)K與qe附表中的表壓實際上就是壓差。02任務二確定非均相物系分離操作條件

02任務二確定非均相物系分離操作條件(2)表壓為10.3×104Pa時，用同樣方法求得K=1.57×10-6m2/s，q=3.74×