过滤程序理论(doc 14).docx
《过滤程序理论(doc 14).docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《过滤程序理论(doc 14).docx(14页珍藏版)》请在第一文库网上搜索。
1、第四章过滤(FiItratiOn)一、刖舌(一)定义:过滤(filtration):将固体与液体的混合液通过仅可让液体通透的材料而使固体 与液体分离的单元操作。在过滤操作中将作业的材料分成:滤泥(feed slurry):过滤前的固 体与液体的混合物。滤液(filtrate):过滤出的清净液 体。滤材(filter medium):可让液体 通透而阻止固体部份流出的介质。滤块(filter cake):过滤时在滤 材上所形成的含少量液体的固体。(二)过滤的分类过滤依照作业机构分成:1 .滤块过滤(CakefiltratiOn):滤液内固体量超过1-2%,过滤 时在滤材上产生滤块,由滤块阻止固体
2、通过,且滤块为主要的 过滤阻力。此类机械称为表面过滤机(SUrfaCe filters) o2 .澄清过滤(CIarifiCatiOn)或称深层过滤(deep bed filtration):滤液内固体量低不易形成滤块,靠滤材阻止固 体通过,常见的有深层过滤器(depth filters),如沙滤(Sand filters)等。3微过滤(microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis):靠孔隙及细小的特殊材质的滤膜,阻隔细微颗粒如 细菌或大分子通过。分子透过滤膜时为溶入与溶出的扩散现象, 故归类在质量传递操作讨论。微过滤滤泥的流动方向常与滤液
3、 的流动方向垂直,已降低滤块的形成与阻力,故又称为交错流 过滤(CrOSS-flow filtration) o过滤时液体必须藉由某种驱动力而流动过滤块,过滤器可依 照使用驱动力的不同分成。1 .重力过滤器(gravity filters) ; 2.加压过滤器(PreSSUre filters) ; 3.真空过滤器(VaCUUm filters) ; 4.离心过滤器 (centrifugal filters)o(三)过滤的应用过滤普遍的用于用水与废水的处理,也是液体食品加工前处 理前处理与精制中所不可或缺的。使用的实例如:蔗糖液清静时 的过滤,食用油脂脱色时白土的分离,压榨果汁果渣的分离,啤
4、酒制造时酵母菌的分离制酒时酒醪的分离等等。其它发酵工业制 品中各种发酵液体的微生物与产品分离也都常使用过滤法。二、孔隙介质流与浮动床由颗粒所堆积成的体积称为填充床(PaCk bed) o填充床包 括粒子与其间的微小孔隙,又称为孔隙介质(PoroUS media) 0 通过填充床的流动称为孔隙介质流(POrOUS flow) o向上流动流体的流速逐渐增加,其压力降也随之增加。压力 降乘以填充床粒子的截面积即为作用在粒子的力量,若向上作用 于粒子的力大于粒子的重力,则粒子开始运动。粒子的运动使填 充床膨胀称为浮动床(fluidized bed) o浮动床的颗粒表面充分 暴露于流体中,且因运动使热、
5、质传的边界层变薄,有利于热、 质量传递与反应,故可利用为浮动层反应器、干燥机、吸附器等 等。(一)填充床的性质L孔隙率 (void fraction, porosity: ): 孔隙率是单位体积内所含孔隙体积的比率。=(填充床孔隙的体积)/ (填充床的总体积)2 .比表面积(specific surface) 比表面积是单位体积内所含的面积。单一粒子的比表面积(Sp):AdS0=p vP其中AP为粒子的表面积,VP为粒子的体积。填充床的比表面积(S0):So=Sp(l-)因为圆球之Sp =6Dp, DP圆球为直径。因此定义填充床内不同粒 径颗粒的等效粒径DP为:Dp = Wa)其中Xi为平均直
6、径Dpi粒子所占的体积分率;s为形状因子(shape factor)或圆球度(sphericity)用以修正因形状的不规则所增多 的面积。上的定义如下:,二舆粒子相同BI球的表面稹s粒子的表面稹3 .流体力学相关定义液体流过填充床时,体积流量除以床之截面积称为表面流速 (superficial velocity: vs ),液体在孔隙间的流速为孔隙流 速(interstitial velocity: v ) 0流体填充床,通常指表面 流速。VS = 丫填充床的水力半径(hydraulic radius: h )r=(流体过的截面积)*单位长度/ (湿周)*单位长=(孔隙体积)/ (润湿面积)
7、Reynold数:依据Ergun的定义N - DPVSP L(I-咖(二)流体通过填充床的压力降L层流公式:流速低时压降主要由黏滞拖曳力产生;由Hagen-PoiseuiHe公 式AP = D232(8)LM72vsL(l-)2J在填充床中流道弯曲,实际的长度较/长,Blake-Kozeny由实 验得到P =(*)150vsL (1 - )2Dj rfor NRe 1000将(*)与(*)两式合并称为ErgUn公式p = 150vsL(l-)2 1.75PV/Ll-Dj 3DP 3应用上颗粒的不规则常使有效直径的计算困难,有将上式改写成p _ 4.2vsL 4 03pv幺LAP 一飞丁+飞式中
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 过滤程序理论doc 14 过滤 程序 理论 doc 14