过滤程序理论Word下载.docx

1、 3.真空过滤器（vacuum filters） ; 4.离心过滤器 （ce ntrifugal filters） 。（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 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 ）。填充床包 括粒子与其间的微小孔隙，又称为孔隙介质（ porous media） 1 一 ； 1.75：、鳥

2、1 -2 3 3L Dp 二 Dp因此（三）应用自来水净水程序的快滤池为深层澄清过滤的例子。 快滤池以细沙 与级配卵石做过过滤层。 过滤后用清水反冲洗，以浮动床方式将 细沙间的过滤杂质洗出。（一）滤块的阻力：Ruth建立的过滤公式:滤液以缓慢的流速通过滤块的孔隙，其流动在层流的范围，cf:Blake-Kozeny eq.）Carma n-Koze ny将流动的阻力表示成（k vs So_ 3k为Kozeny常数，几何形状规则的随机堆积粒子 k约为5。v$滤液的表面速度dV / dtA体滤块重）。从滤块固体的质量平衡得:LA （4 - g）Ps = cs（V + gLA ）%是滤块固体的密度。其

3、中；LA 0 ；并以Pc代表滤块阻力，因 此丄 dV = 匚；3 _PCA dt k ； So2 lCsV / A定义：滤块比阻力（specific resista nee）K 1 - ； SO、 = 3PsE滤块比阻力对于不可压缩滤块 （in compressible cake） 为定值， 但大部份生物与农产品通常为可压缩滤块，滤块比阻力会随压力 呈的非线性的增加，以 Ruth公式表示成：n n -W；Pc若将滤块比阻力代入滤液流量公式得：lCsVot akCsV （dVIdY - PcA dtA2 Idt 丿四、定压过滤（constant pressure filtration（一）过滤作

4、业时间在过滤过程中，压力保持固定。（二）比阻力与滤材阻力之测定 取（+）式的倒数得并改写成：4V B以下为一个比阻力与滤材阻力测定数据的实例。 实验中已固定真空压力吸取滤液，并逐时记录下累积的滤液量，如下表之第一、 二两列。以tV对V作图，所得到的斜率为 K,y截距为B。tVtv4.44.98E -8835.304419.51.00E-95000316.31.50E-10866.6724.62.00E-1230034.72.50E-13891.1146.13.00E-15356.4359 3.50E-16857.1473.64.00E -1840089.44.50E-19866.107.35.

5、00E-21460过滤的作业时间固定，五、定量过滤（constant rate filtration（一）过滤压力以定量泵输送定量的滤泥进入过滤器， 但作业压力随滤液增多而变大。dV Vconst - dt t2 岸 GCsdV：或因Y 而得dt非线性阻力随过滤时间而变大，其关系如下: n一 - PCaRcsV fdV-P 0 - Pc Z V1 _n（心 Pc）六、清洗过滤完成时，为了得到更完整的固液分离效果，常用清洗液 将滤块内的残留液体洗出， 此过程称清洗。清洗时滤块厚度不再 增加，因此过滤阻力为定值。清洗速率（单位时间清洗液的流量Qw）如下:1KVf BVf :完成过滤时滤液的体积由上

6、式之清洗流量与最终流量相同， 但对板框式过滤机而言， 清洗面积为过滤面积的一半， 清洗厚度为过滤厚度的两倍， 因而1 14 KVf B七、板框式过滤机最佳作业周期 （Optimal time cycle） 由等压过滤公式t -ECss R m 2 VV 2A- P A P=KV +B作业时间t）与清洗所需时间为ts :t = KV $ + BV 若装设（set-up time 则平均过滤速率QavgKV2 BV ts最佳作业周期为 dQavg dV二0若滤材阻力远小于滤块阻力， BtO，则t = KV2，最佳作业周期为t二ts。八、鼓形真空滤机（大部份为定压）鼓形真空过滤机之作业为稳态作 业。

7、f为过滤区占的比率，o为过滤 机浸入滤泥的角度。过滤机的宽度为 W表面积是A。f = %/2兀A = 2 二 RW因鼓面只有部份时间浸入滤泥中，实际作业时间仅是作业周 期时间tc的一部份， t = ftc二f / N。N为过滤机的转速。由定压过滤公式得Rm! Cs所以可得到单位面积滤液流量 Qr 2 2 n1/2V Rm/tc + IRm/tc+ 2c（Cs（ - AP f t c 卩 Q =At c GCsr 2 2 j i1/ 2VN - RmN RmN 2: Cs - P fN / ,A : cs九、离心过滤机离心过滤机大多是吊篮式的离心机与固液分离之离心机相似，以离心力取代过滤的压力假

8、设离心机的直径较 大，而滤块的厚度不大， 在不同直径位置过滤的 面积改变很小。若液面与滤材界面的 半径分别为丿2 ,A为离心 机外径2所围成的面积，A 二 2nr 2b。在重力场下液体产生的 压力： dp 二 gdz 在离心力场下液体产生 的压力：dp -r dr积分上式得：“2 r； - r 12-P :代入阻力公式得若离心机的直径较小，过滤面积随径向改变很大则必须改用:dV dt其中AL,Aa分别为滤块的几何平均厚度与算数平均厚度:Al = 2b -片 In r2 riAa 二 b ri 2作业二:t sec V m30 060 3.40E-05120 5.80E-180 7.80E-24

9、0 9.60E-300 1.14E -360 1.31E-420 1.47E-480 1.61E-540 1.76E-600 1.90E-660 2.06E -720 2.20E-780 2.33E-1.左列数据取自（Toledo,1990）苹果汁的定压 过滤试验。果汁中加入少量白土为助滤剂，果 汁的浓度为11.9g L，助滤剂量为25g L ;过滤压 力为172.4kPa ；果汁的黏度为1:6cp ；过滤面积为 20cm2。（1）试分析定压过滤数据，并求比阻力与 滤材阻力。（2）若滤块为不可压缩，求以207kPa过 滤30 min所得到的单位面积平均过滤率m3 min m2。2.在一般工厂操作时通常没有先进行实验室的 过滤实验，直接在过滤机上改变操作条件来求 得各参数。有一过滤机用以过滤不可压缩之固 体悬浮液，悬浮液中固体含量为 30kg m3，液体黏度为1.0 10Pa s，以表压98.1kPa过滤20分 钟，得到滤液0.197 m3 m2，再继续20分钟共得 滤液0.287 m3 m2。试求在该压力下的 K值与B 值。Bibliography :1.Svarovsky, L., 1981, Solid-Liquid Separati on., 2 nd. Ed., London:Butterworths.