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化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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可得：
τT= τF+ τW+ τE=0.34+0.5+0.084=0.924h
本题要求生产任务为1.2m3/h，现在0.924h内一框可得滤液 0.025m3，则框数为：
1.2 0.924 n 44.3 45(个框) 0.025
⑶ 为使生成能力提高25%，可采取哪些措施？
可采取如下措施(忽略介质阻力)：
① 提高过滤压力，设s=0
压差增加25%
K=2kΔｐ1-s ── K∝Δｐ 由 2
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
K2=1.25K1
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q 0.0444 1.25 3.96310 q
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可得增加压力后，充满一框滤液(0.025m3)所需时间缩短：
化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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叶滤机介绍
叶滤机通 常采用置换 洗涤法。滤 液流过面积 与洗液一样 ，流经路径
也与洗液一
样。
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
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B. 过滤计算 a. 间歇过滤机──以板框压滤机为例 操作周期
c F W
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滤液量，m3/m2 0.197 0.09
化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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⑵ 过滤终了滤渣需要洗涤。问板框压滤机洗涤速度与过滤
速度是否相同？如果洗涤水量为0.005m3，过滤一次辅助时 间占过滤时间的10%，问一个循环所需时间为多少？这台板 框压滤机至少要配多少个框才能完成生成任务？ ⑶ 为使生成能力提高25%，可采取哪些措施？
⑷ 如果为使过滤连续化，改用回转真空过滤机，使生产能
力与框一样。测得该回转真空过滤机每一操作周期得滤液 0.05m3。问该机转速为多少方能维持生产能力？若要提高生 产能力，有何措施？
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
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化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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解： ⑴ ① 解决以上问题的步骤是什么？如何在小板框 机中进行试验，试验时应注意什么问题？ 对板框机进行设计、选型或核算板框机的生产能力，可以
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令(dV/dτ)W为洗涤速率，过滤终了时以VW m3洗水洗涤
滤饼
VW 则所需洗涤时间为： W dV d W
影响洗涤速率(dV/dτ)W的因素可根据过滤基本方程分析
dV A(p) A(p)1-s d r c(q qe ) r0 ( L Le )
用以分析TiO2水悬浮液，过滤在压差为1MPa和温度20℃下
进行，要求每小时获得滤液1.2m3。 ⑴ ① 解决以上问题的步骤是什么？如何在小板框机中进 行试验，试验时应注意什么问题？ ② 现假设试验条件合理，得到以下数据：
滤饼体积/滤液体积=0.07，求此体系在规定条件下的过滤方
程。
过滤时间间隔，min 20 20
化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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18 Calculation of filtration process
A. Filtration equipments a. Plate-frame filter b. Rotary vacuum filter B. Filtrating calculation a. Bathch filtration b. Continuous filtration C. Example
对一定悬浮液，r0为常数；如洗涤推动力与过滤终了压差
相同；如洗涤水粘度与滤液相近── (dV/dτ)W与(dV/dτ)F (过滤终了时速率)有一定关系，取决于洗涤方式。
PCE/ETP-BJTBU/ZYW ■ 〓
化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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dV A(p) A(p)1-s d r c(q qe ) r0 ( L Le )
由上面过滤方程，可得以下数据(以一次充满框为计算基准)
过滤时间 τF 过滤最终 速度,m3/s
V洗水量 F 1 dV 4 d 终
1818s(0.5h)
■
τR= 0.1(τF+ τW)
1233.4s(0.34h)
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
1.1×10-5
0.0084h
由上面式知 n↑──生产能力Vh↑
但是如 n太高── 每周期τF↓── 滤饼太薄── 难以 卸除 φ↑── Vh↑ 但是这样一来，水洗、吸干、吹松时间长
合适的n、φ由经验确定
PCE/ETP-BJTBU/ZYW ■ 〓
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【本讲要点】
■ 过滤计算的依据是过滤速率方程，按命题不同，过滤计算 也有操作型计算（如核算生产能力）与设计型计算（计算过 滤面积）之分。 ■ 过滤计算方法与过滤操作方式有关，即与操作是间歇的还 是连续的有关。 ■ 在板框压滤机中，洗水速率为过滤终了速率的四分之一
K 2
1 r L
p
1-s
C
1
K1 K2
1 2
1 1.005 5 K 2 K1 3.96310 2 0.8007

1.25 3.963105 此时 0.04888 F 0.27h 5 1.25 3.963 10 2(0.2 0.0222 0.005 4 ) W 0.398h 5 1.25 3.963 10 0125
采用直接的生产数据。当没有现成的生产装置时，常需进
行小型试验，以确定可供设计使用的过滤方程。 试验时应注意：操作条件应与工业生产完全相同； 滤布与滤浆的浓度也与工业生产相同。 ② 现假设试验条件合理，得到以下数据：
过滤时间间隔，min
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滤液量，m3/m2
0.197 0.09
滤饼体积/滤液体积=0.07，求此体系的过滤方程。
其中q的单位为m3/m2 ，τ的单位为s。
⑵ 过滤终了滤渣需要洗涤。问板框压滤机洗涤速度与过滤
速度是否相同？如果洗涤水量为0.005m3，过滤一次辅助时 间占过滤与洗涤时间的10%，问一个循环所需时间为多少？
这台板框压滤机至少要配多少个框才能完成生成任务？
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由板框机结构知：过滤是双向通过，而洗涤是单向通过。 即洗涤面积为过滤面积的1/2──洗涤速度为过滤终了时的 1/4 ；洗液通过的滤饼厚度为过滤终了时的2倍── 洗涤阻力
增加一倍。
据题意，有：
τT= τF+ τW+ τR= 1.1(τF+ τW)
过滤面积，m2 0.125 滤饼体积，m3 1.875×10-3 充满一框滤饼所得滤液，m3 0.025
τW── 一周期的洗涤时间
R
τF── 一周期的过滤时间（可用过滤方程计算） τR── 一周期的卸渣重装时间（视情况而定） 洗涤τW的确定
洗涤目的── 回收滤液或净化滤饼
洗涤水不含颗粒── 洗涤过程中，滤饼厚度不变，洗水 流量不变（在恒压下）
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化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
对板框压滤机
3600 V 生 产 能 力 F W
m /h
R
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V为一个过滤周期中的累积滤液量，m3 b. 连续过滤机──以回转真空过滤机为例
每周期中只有部分时间进行过滤操作。
浸没度
PCE/ETP-BJTBU/ZYW
浸没角度 o 360
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一个过滤周期
60 C n
s
n为转数，r/min
一个过滤周期的过滤时间
60 F C n
从生产能力角度看
转筒A、φ、n 板框A、τc、τF 二机等效 (K、qe一样)
则回转真空过滤机的生产能力可如下确定： 根据恒压过滤方程 (V Ve )2 KA2 ( e) 转筒每转一周的滤液体积
dV d W
■
F
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(dV/dτ)F=？ 请自行推导
化工原理-机械分离/18.过滤过程计算
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最佳过滤周期概念
q 2 2qqe K
的平均时间为：
忽略过滤介质阻力
2 qF K
F
在一个过滤周期中，单位过滤面上过滤单位体积滤液所需
F
（横穿洗涤法）。在叶滤机中，二者相等（置换洗涤法）。
■ 转筒过滤机的生产能力与转筒转速的二分之一次方成比 例，合适的转速应由经验确定。
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C. 例 a. 过滤方程的应用及设备选型 欲购一台框长250mm，高250mm，宽30mm的板框压滤机，
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过滤过程 如图所示，……。通常采用横穿洗涤法。
滤液流过 面积为洗液 的二倍，而 流经路径为 洗液的一半。
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b. 回转真空过滤机 结构与操作原理 如图所示，…...
一个操作周期=过滤+洗涤+卸渣
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0.025 0.025 0.0444 0.125 0.125 986.7s 0.275h 1.25 3.963105
洗涤时间：
2
KA 3.963 105 1.25 0.125 dV 2(0.2 0.0222) d 终 2 ( q q e ) 1.375 105 m 5 /s