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第四章液-固分离设备4.1 液-固分离设备概述 4.2 过滤设备及计算 4.3 离心分离设备及计算 4.4 膜分离设备织物介质:又称滤布,是用棉、毛、丝、麻 等天然纤维及合成纤维织成的的织物,以及由 玻璃丝或金属丝织成的网。这类介质能截留颗 粒的最小直径为 。织物介质在工业上 的应用最为广泛。 堆积介质:由各种固体颗粒(砂、木碳、石 棉、硅藻土)或非纺织纤维等堆积而成,多用 于深床过滤中。4.1.1 过滤原理多孔固体介质:具有很多微细孔道的固体材料 ,如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或 板,能拦截的微细颗粒 多孔膜:用于膜过滤的的各种有机高分子膜和 无机材料膜。广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰 胺系两大类有机高分子膜。可用于截留以下的微小颗粒。 4.1.1 过滤原理离心沉降速度 离心设备的一个重要技术指标是其所能达到的离心力与重力的比值,称为分离因数。分离因数是衡量离心程度的参数,用Z表示 式中,r为离心半径,即从旋转轴心到沉降颗粒的距离, N为离心机的转数(s-1) 。为旋转角速度(rad/s)Z越大,越利 于分离Z5000 高速离心机;Z:2104 2106 超速离心机;4.1.2 沉降原理4.1.3 液-固分离设备类别液 固 分 离 设 备沉降设备:重力沉降 离心沉降沉降槽 管式 碟片式等膜分离设备:微滤器 超滤器反渗透器等过滤设备:常压过滤机 加压过滤机真空过滤机 离心过滤机由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。板和框一般制成方形,其角端均开有圆孔,这样板、框装合,压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道。框的两侧覆以滤布,空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼 的空间。 4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机结构组成:机架 压紧机构 过滤机构 4. 2.1 板框式过滤机4. 2.1 板框式过滤机1、止推板 2、头 板 3、滤 板 4、滤 布 5、尾 板 6、压紧板7、横 梁 8、活塞杆 9、液压缸座 10、液压缸 11、液压站 12、电控箱机架:机架是压滤机的基础部件,两端是止推板和压紧机,两侧的大梁将二者连接起来,大梁用以支撑滤板,滤框和压紧板。 止推板它与支座连接将压滤机的一端坐落在地基上,厢式压滤机的止推板中间是进料孔,四个角还有四个孔,上两角的孔是洗涤液或压榨气体进口,下两角为出口。 4. 2.1 板框式过滤机机架:压紧板:用以压紧滤板滤框,两侧的滚轮用以 支撑压紧板在大梁的轨道上滚动。大梁:是承重构件,材料为优质钢板或优质槽 钢,根据使用环境防腐的要求,可选择硬质聚 氯乙烯、聚丙烯、不锈钢包覆或新型防腐涂料 等涂覆。4. 2.1 板框式过滤机压紧机构: 手动压紧:千斤顶 机械压紧:电动机减速器、齿轮、丝杆和固定 螺母。 液压压紧:液压站、油缸、活塞、活塞杆以及 活塞杆与压紧板连接的法兰卡片。4. 2.1 板框式过滤机过滤机构: 滤板 、滤框、滤布4. 2.1 板框式过滤机滤浆由总管入框 框内形成滤饼 滤液穿过饼和布经每板上旋塞排出(明流)从板流出的滤液汇集于某总管排出(暗流)过滤4. 2.1 板框式过滤机横穿洗涤:洗涤液由总管入板 滤布滤饼滤布 非洗涤板排出 洗涤面=(1/2)过滤面积洗涤液行程与滤液相同。洗涤面=过滤面置换洗涤:明流过滤:每个滤板的下方出液孔上装有水咀,滤液直观地从水咀里流出。 暗流过滤:每个滤板的下方设有出液通道孔,若干块滤板出液孔连成一个出液通道,由止 推板下方出液孔相连接的管道排出。 4. 2.1 板框式过滤机说明间歇操作过滤、洗涤、卸渣、整理、装合 主要优缺点构造简单,过滤面积大而占地省,过 滤压力高(可达1.5MPa左右),便于 用耐腐蚀性材料制造,便于洗涤。它 的缺点是装卸、清洗劳动强度较大。型号:例如:XAMZG160/1250-30u型压滤机。X 是厢式压滤机(B是板框式压滤机);A 是指的滤液流出方式是暗流的(M既是明流);Z 是自动(S是手动,Y是液压),G是隔膜滤板;160 既是过滤面积160平方米;1250 是指的滤板的外型尺寸是12501250;30 滤板的厚度,U 塑料 X 橡胶 铸铁省略4. 2.1 板框式过滤机又称真空鼓式过滤机转鼓真空过滤机由转鼓、液槽、抽真空装置和喷气喷水装置组成。核心部件是转鼓和分布装置。 4. 2.2 真空转鼓过滤机(1)滤饼形成区当转鼓上的过滤室转到料浆槽并浸没在料浆液 中时,过虑室与分配器一室相通,一室与真空相连 ,在真空抽吸下,滤液被吸入鼓内,并通过分配器 流出管外,而转鼓表面上则形成滤饼层。此工作区 成为滤并形成区。 (2)洗涤吸干区随着转鼓的转动,滤饼离开料浆液进入滤饼脱 水区,在此区由于抽吸的作用,滤饼脱水,随后又 被洗水淋洗,且被抽吸干燥,在此区,进一步降低 了滤饼中溶质的含量。4. 2.2 真空转鼓过滤机(3)吹松脱落区当已经淋洗干燥了的滤饼转到此区时,过滤室 与分布器的三号气室相通。三号气室与压缩空气 相通,因此,转鼓表面上的滤饼层被吹松,并脱 落下来,随后刮刀开始清除剩余的滤饼。 (4)再生区在此区,压缩空气通过分布器进入再生区的过 滤室,吹落滤布上的微细颗粒,使滤布再生,以 备进行下一轮过滤操作。4. 2.2 真空转鼓过滤机主要优缺点:优点:连续操作,易实现自动,对处理量大 而容易过滤的料浆特别适宜。缺点:转筒体积庞大而过滤面积相形之下嫌 小;用真空吸液,过滤推动力不大,悬浮液 中黏度不能高,颗粒尺寸不能太小;辅助设 备多,能耗大。 4. 2.2 真空转鼓过滤机生产能力:首先取决于转筒的面积(国产GP型固式 过滤机过滤面积由1、2、5、20m2四种);对于特定的过滤机,提高转速和浸入角 度均可提高其生产能力。但浸入角度过大会引起其它操作的面积 减小,甚至难以操作;若转速过大,则每一 周期中的过滤时间很短,使滤饼太薄,难于 卸渣,且功率消耗也很大。合适的转速需要 通过实验来确定。 4. 2.2 真空转鼓过滤机一.分类F按作用原理分类过滤式:(分离机):转鼓壁上有孔并装滤布(三足式) 沉降式:(澄清机):转鼓壁上无孔无滤布,碟片式、管 式 F按离心分离因素分类常速离心机,分离因素f小于3000中速离心机,分离因素f 3000-50000高速离心机,分离因素f大于50000超高速离心机,分离因素f大于20万; 4.3 离心分离设备管式离心机 优点:转速可 达2104r/min,离心力较大, 设备简单,分离效率高,操作 稳定; 缺点:沉降面积小,处理能力 低(可达10m3/h)碟片式离心机 优点:沉降面 积大(碟片),提高处理能力( 最大300m3/h);缺点:转速较管式离心机低,约 1104r/min,结构复杂 4.3 离心沉降设备4.3.1 管式离心机管式离心机转鼓的直径小而长度较长。其特点: l结构简单,运转可靠;(D 40150mm,H/D 48) l转速高;一般在10000转/分以上 l分理效果好;离心分离因数可达1500065000缺点:处理能力低由于直径小,不 致使转鼓内壁产生 过高的应力适于处理直径0.1100m;固液 密度差大于10Kg/m3,固相浓度小 于5的难分离的悬浮液和液液 两相密度差较小的乳浊液F国产离心机有GQ型两种(沉降机 悬浮 液) ,GF型(分离机 乳浊液)F国产离心机有GQ型两种(沉降机 悬浮 液) ,GF型(分离机 乳浊液)管式离心机型号标记 GQ105NA改型设计:A第一次设计材料:N不锈钢;碳钢不标记转鼓内经(mm)澄清用(Q);分离用(F) 管式离心机(G)管式离心机的技术规格 型号 项项目GQ75GF75GQ105GF105GFX105GQ150GF150转转 鼓内径mm7575105105105142142有效高度mm450450730730730730730沉积积容积积L2.672.676661010转转速r/min21000210001900019000190001500015000最大分离因数22500225002100021000210001800018000进进料口喷喷嘴直径mm3,5,73,5,74,6,84,6,84,6,8,104,6,8,104,6,8,10物料进进口压压力Mpa0.05MPa生产产能力L/h (水通过过能力)67067016001700140032003200电动电动 机功率kw1.51.52.22.22.23.03.0外型尺寸(长长宽宽高 )mm500700 1300500700 13006001000 16006001000 16006001000 16006001000 16006001000 1600机器重Kg300300350350350380380冷 却 管散热热面积积m2-承受压压力 Mpa-管式离心机的计算4.3 离心沉降设备4.3.2 碟片式离心机l结构复杂,价格昂贵; l转速较管式离心机低;400012000r/min l分理效果较好;离心分离因数300013000l沉降面积大;可达10000200000m2,生产能力可达100m3/h。4.3 离心沉降设备4.3.2 碟片式离心机离心澄清机:依据离心沉降速度的不同将悬浮液中 的液、固相分开的离心机。离心分离机:依据离心沉降速度的不同将轻重不同或 互不溶解的两种液体分开的离心机。区别是离心分离机的每只碟片在离开轴线一定距离的圆周上 开有几只对称分布的圆孔,许多 这样的碟片叠置起来时,对应的园孔就形成垂直的通道。 碟片式离心机的计算ug:取决于系统的性质(料液粘 度、密度,固体粒子大小、密 度等),与离心机特性无关。:取决于离心机特性(离心机 碟片数、间距,转速N及半径R 等),与系统的性质无关。离心分离设备的放大 以等效时间放大等效时间:依据离心 力和离心时间的乘积来 估计离心分离的难易程 度。 以几何特征参数放大对于管式离心机,其 几何特征参数对于碟片式离心机,其 几何特征参数f:分离因数 f愈大,t愈 短离心分离设备的放大例2:现生产一种新型蛋白质,需选用离心机,已知在实验室所用离心管内外经分别 为5cm和15cm,在2000r/min的转速下离心分离30min,请推荐一种工业离心机,每小时处理10立方米,性质与实验所用性质相同的悬浮液。板式膜过滤器类似于板筐过滤机 为减少浓差极化,滤 板的表面为凹凸型, 以形成湍流4.4 膜分离设备1. 滤过液体 2. 滤板 3. 刚性多孔支撑板 4. 超滤膜4.4 膜分离设备管式膜过滤器类似于列管式换热气,管子为 膜的支撑体 特点:优点:结构简单,适应性强,清洗,安装方便,单根管子可以 更换,耐高压,无死角,适于处 理高黏度和固体含量高的料液。缺点:压降大,单位体积所含过滤面积小。 中空纤维式膜分离器4.4 膜分离设备内经 0.51.4mm 外经 1.12.3mm内压式和外压式操作 特点:单位体积膜面积大,操作压力低(0.3MPa)单根损坏,需更换整个膜件,易堵塞,需预处理 螺旋卷式膜分离器4.4 膜分离设备主要元件:螺旋卷膜它是将膜,支撑材料,膜间隔材料依 次叠好,绕一中心管 卷紧即成一个膜组, 若干膜组顺次连接装 一外壳内。操作时,料液在膜表面通过间隔材料 沿轴线流动,透过液 流向中心管。特点: 优点:膜面积大,湍流状况好,换膜 容易,适于反渗透; 缺点:流体阻力大,清洗困难
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