過(guò)濾器原理
過(guò)濾在工業(yè)上指通過(guò)一種介質(zhì)使固體分開(kāi)而實(shí)現(xiàn)固液分離的過(guò)程，均稱為過(guò)濾。
袋式過(guò)濾器是一種新型的過(guò)濾器過(guò)濾系統(tǒng)，過(guò)濾器內(nèi)部由不銹鋼過(guò)濾袋網(wǎng)籃支撐過(guò)濾袋，液體由入口流進(jìn)，經(jīng)過(guò)濾袋過(guò)濾后流出，雜質(zhì)則被攔截在過(guò)濾袋中，過(guò)濾袋可更換或清洗后繼續(xù)使用。
工業(yè)上常用的過(guò)濾介質(zhì)：織物介質(zhì)、粒狀介質(zhì)、多孔介質(zhì)陶瓷介質(zhì)。在選煤廠多用織物介質(zhì)。選煤廠真空過(guò)濾設(shè)備可分兩類(lèi)：圓盤(pán)式真空過(guò)濾設(shè)備和圓筒式真空過(guò)濾設(shè)備。主要用于過(guò)濾浮選精煤，也可用于過(guò)濾煤泥或浮選尾煤。
（一）過(guò)濾原理
過(guò)濾是將懸浮在液體或氣體中的固體顆粒分離出來(lái)的一種工藝。其基本原理：在壓力差的作用下，懸浮液中的液體（或氣體）透過(guò)可滲性介質(zhì)（過(guò)濾介質(zhì)），固體顆粒為介質(zhì)所截留，從而實(shí)現(xiàn)液體和固體的分離。
1）實(shí)現(xiàn)過(guò)濾具備的兩個(gè)條件：
①具有實(shí)現(xiàn)分離過(guò)程所必需的設(shè)備；
②過(guò)濾介質(zhì)兩側(cè)要保持一定的壓力差（推動(dòng)力）。
2）常用的過(guò)濾方法可分為重力過(guò)濾、真空過(guò)濾、加壓過(guò)濾和離心過(guò)濾幾種。
重力壓力差由料漿液柱高度形成；真空過(guò)濾的推動(dòng)力為真空源。
3）過(guò)濾具有特點(diǎn)：從本質(zhì)上看，過(guò)濾是多相流體通過(guò)多孔介質(zhì)的流動(dòng)過(guò)程。
①流體通過(guò)多孔介質(zhì)的流動(dòng)屬于極慢流動(dòng)，即滲流流動(dòng)。有兩個(gè)影響因素，一是宏觀的流體力學(xué)因素，二是微觀物理化學(xué)因素。
②懸浮液中的固體粒五是連續(xù)不斷地沉積在介質(zhì)內(nèi)部孔隙中或介質(zhì)表面上的，因而在過(guò)濾過(guò)程中過(guò)濾阻力不斷增加。
4）過(guò)濾的分類(lèi)：分為兩大類(lèi)，分別為：濾餅過(guò)濾和深層過(guò)濾，濾餅過(guò)濾應(yīng)用表面過(guò)濾機(jī)，深層過(guò)濾時(shí)，固體粒子被截留于介質(zhì)內(nèi)部的孔隙中。
5）濾餅過(guò)濾和深層過(guò)濾：
①濾餅過(guò)濾通常濃度較高的懸浮液，其體積濃度常高于1%。如果在料漿中添加絮凝劑，一些低濃度的懸浮液也可采用濾餅過(guò)濾。
②深層過(guò)濾多從很稀的懸浮液中分離出微細(xì)固體顆粒，故通常用于液體的凈化。在效率相近的情況下，深層過(guò)濾器的起始?jí)毫σ话惚缺砻孢^(guò)濾機(jī)高，且隨著所收集的顆粒增多其壓力降會(huì)逐漸增高。
6）過(guò)濾的目的：在于回收有價(jià)值的固體，或?yàn)楂@得有價(jià)值的液體；或兩者兼而收之或兩者均作為廢物丟棄。
1、不可壓縮濾餅的過(guò)濾過(guò)程
（1）不可壓縮濾餅的過(guò)濾過(guò)程
不可壓縮濾餅：過(guò)濾時(shí)，流過(guò)濾餅的液體通過(guò)表面的運(yùn)量傳給固體顆粒的一個(gè)曳應(yīng)力，該力通過(guò)點(diǎn)接觸的顆粒向前傳遞并沿流動(dòng)方向逐漸積累。若濾餅結(jié)構(gòu)在此累積的曳應(yīng)力的作用下顆粒不相互錯(cuò)動(dòng)，濾餅的孔隙度不產(chǎn)生變化，則稱這種濾餅為不可壓縮濾餅。
工業(yè)上可壓縮濾餅的原因：①料漿中實(shí)際上很少存在的單個(gè)顆粒，而常存在著程度不同的聚團(tuán)，聚團(tuán)界面承受不了液體的曳應(yīng)力而使濾餅變形；②-10μm顆粒表面幾乎均有鹽膜，鹽膜在流體作用下會(huì)產(chǎn)生變形；③固體顆粒在凝聚劑或絮凝劑作用下形成的凝聚體或絮團(tuán)僅具很小的抗剪切性能，在液體作用下極易產(chǎn)生形變。
（2）過(guò)濾的基本方程
①達(dá)西提出的過(guò)濾方程：
Q=dV/dt=KA△P/(μL) & μ=dV/Adt=K△P/(μL)
式中：Q——濾液的流量，
A——過(guò)濾面積，
t——過(guò)濾時(shí)間，s；
V——時(shí)間t內(nèi)累積的濾液體積，m3；
u——液體通過(guò)過(guò)濾層的平均線速度，m/s；
L——濾層的厚度，m；
K——濾層的滲透性系數(shù)，m2；
△P——跨過(guò)濾層的壓強(qiáng)降，Pa；
μ——濾液的粘度，Ｐa·Ｓ
由于濾層厚度Ｌ和濾層滲透性系數(shù)ｋ實(shí)質(zhì)上是以阻力形式影響過(guò)濾方程的，因此，上式通常表示為：
u＝△P／μＲ＝△P／［μ（Ｒm＋Ｒc）］
式中：?。摇獮V層阻力，其值為Ｌ／Ｋ，１／m；
?。襪，Ｒc——過(guò)濾介質(zhì)和濾餅阻力，１／m。
?、谟绊憺V餅阻力的因素：
對(duì)于不可壓縮濾餅而言，濾餅阻力通常與過(guò)濾介質(zhì)表面沉積的固體物料量成線性關(guān)系，即：Ｒc＝αmω
式中： αm——濾餅的質(zhì)量比阻，m/kg；
ω——單位面積介質(zhì)上沉積的濾餅質(zhì)量，kg/m2。
故有：u＝dV/Adt＝△P／［μ（αm＋Ｒm）］
上式就是過(guò)濾的基本方程，也就是人們所熟知的魯思過(guò)濾方程。式中，△P＝△Ｐm＋△Ｐc，△Ｐm、△Ｐc分別為克服濾餅阻力和過(guò)濾介質(zhì)阻力所需的壓強(qiáng)差。
魯思方程中一個(gè)重要的參數(shù)是濾餅的比阻。顯然，它直接反映過(guò)濾的難易程度。由于ω＝Ｌkρs（l－ε）
式中：ε——濾餅孔隙率（濾餅中孔隙體積與濾餅總體積之比）；
ρs——固體密度，kg/m3；
Ｌk——濾餅厚度，m。
則 Ｒc＝αmＬkρs（l－ε）
?、劭茲赡帷匠?/p>
科澤尼及其后的卡曼在研究澄清液通過(guò)填充床的規(guī)律時(shí)，利用了流體穿過(guò)毛細(xì)管的泊肅葉定律。他們假設(shè)粉末填充床的孔隙空間為一束平行的、有共同當(dāng)量半徑的毛細(xì)管，該當(dāng)量半徑用填充床孔隙的水力半徑來(lái)表示，從而導(dǎo)出了著名的科澤尼—卡曼方程。
?。誹＝ε３△P／［Ｋ１（１－ε）２Ｓ０２μLk］ ---------------------（３－１３）
式中：ε３，Ｋ１——充填床的孔隙率和厚度，m；
?。樱啊w粒的比表面積（顆粒表面積／顆粒體積），m2/m3,
Ｋ１——科澤尼常數(shù)，計(jì)算時(shí)一般?。耍保剑?。
它和魯思方程共同奠定了過(guò)濾理論的基礎(chǔ)。
（３）過(guò)濾方程的應(yīng)用
常用于過(guò)濾機(jī)的設(shè)計(jì)、操作控制、過(guò)程強(qiáng)化和比例放大等，但應(yīng)用的初始條件還是應(yīng)由實(shí)際操作條件決定。過(guò)濾操作方式一般有以下幾種：
①恒壓過(guò)濾——在整個(gè)操作過(guò)程中維持過(guò)濾壓強(qiáng)不變。實(shí)際生產(chǎn)中向過(guò)濾機(jī)供料時(shí)，利用壓縮空氣維持料漿儲(chǔ)罐的壓強(qiáng)、利用高位恒壓料槽和真空泵維持恒定的過(guò)濾壓強(qiáng)均屬于這一類(lèi)。
②恒速過(guò)濾——在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中維持過(guò)濾速率恒定不變。用板框壓濾機(jī)或加壓葉濾機(jī)處理離心泵輸送的懸浮液時(shí)，過(guò)濾的早期階段就近似恒速操作，用定量泵輸送濾料亦屬于這一此類(lèi)。
③變壓變速過(guò)濾——實(shí)際工業(yè)過(guò)濾操作中，過(guò)濾壓力和過(guò)濾速率大多是變化的。過(guò)濾的操作主要取決于過(guò)濾機(jī)進(jìn)料系統(tǒng)的進(jìn)料泵性能。
④先恒速后恒壓過(guò)濾——過(guò)濾操作不宜始終在恒壓或恒速的條件下進(jìn)行。若始終恒速操作，過(guò)濾過(guò)程末期因壓力可能升得很高而使設(shè)備產(chǎn)生故障；若全過(guò)程恒壓操作，則過(guò)濾初始濾餅很薄而阻力很小，較高的過(guò)濾壓力或使細(xì)粒透過(guò)介質(zhì)而污染濾液，或堵塞過(guò)濾介質(zhì)而使阻力升高。
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