工程3过滤及设备操作学习任务2学习任务2生产工艺参数确实定计划学时职业能力目标专业能力社会能力1、理解悬浮液别离原理；2、掌握过滤设备工艺结构；3、掌握过滤别离生产工艺参数确实定方法团队工作能力沟通能力小组成员的协作能 力扩展相应的信息收集能力制定工作计划能独立使用各种媒介完成学 习任务工作结果的评价与反思方法能力学习情境描述接到车间主任指令：根据给定的别离任务，确定流程图，简述工艺过程，指出该 流程原理，介绍流程中的主要工艺设备及选择方法。组长接受任务后组织学员通过 资讯、计划、决策、实施和检查、评估等过程完成学习任务。教学环境分析石油化工岗位操作技能实训中心、教材、辅导资料、化工工艺设计手册、化工 单元操作学习光盘、学习软件、可以上网查阅资料的电脑、工作台、拆装工具等教学方法采用角色扮演法交代任务；用引导文和小组讨论法完成决策和计划的制定，采用 任务驱动法实施工作任务。分组，分工，协作共同完成，分成6个小组，每组6人教学组织要做好记录，由各小组长展示学习成果评议各小组展示的学习成果教师对每个小组及每个学生进行监视，做好记录，作为成绩评定的依据。实施步骤资讯过滤图2-5饼层过滤示意图.基本概念(-)过滤概念过滤是以某种多孔性物质为介质，在外力作用下使悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留，从而实现固一液别离的一 种操作。过滤操作中采用的多孔物质称为过滤介质，被过滤的悬浮液 称为滤浆，被截留的固体物质称为滤饼或滤渣，得到的澄清液体称为 滤液。（二）饼层过滤和深层过滤工业上的过滤操作可分为两大类：饼层过滤和深层过滤。1 .饼层过滤：饼层过滤是固体粒子沉积于过滤介质的外表，形成滤饼。过滤介质的孔径可能大于悬浮液中局部颗粒，因而过滤初期会有些 细小粒子穿过介质，使滤液浑浊。随后较大颗粒在介质外表形成滤饼层，使固体粒子在滤饼层的孔 道中和孔口堆积，发生“架桥”现象，使细小的粒子也能被截留，在后面的过滤中滤液变得逐渐澄 清，而过滤初期得到的浑浊液应返回重新过滤。可见饼层过滤真正发挥截留作用的主要是滤饼层而 不是过滤介质。例如：啤酒生产中的糖化醪的过滤，就是利用醪液中的麦糟所形成的滤饼层进行过 滤，从而得到澄清的麦汁。2 .深层过滤固体颗粒并不形成滤饼，而是沉积于过滤介质的内部，通常颗粒的粒径小于介质的孔径，一般 适用于悬浮液中颗粒小，而含量少的场合。如污水处理厂，水的净化。由于饼层过滤在工业领域中应用较为广泛，故本节着重讨论饼层过滤。（一）过滤介质工业用的过滤介质应具有以下特性：1）多孔性，液体通过的阻力要小，但为了截留住固体颗粒，孔径要适宜；2）根据所处理悬浮液的性质，要有相应的耐腐蚀性、耐热性；3）有足够的强度，因过滤时要承受一定的压力，且操作中拆装、移动；4）用于食品工业中的过滤介质那么应无毒，易于清洗消毒。最常用的过滤介质为织物，即用棉、毛、麻、合成纤维、玻璃丝、金属丝等织成滤布；用沙 粒、碎石、炭屑等堆积成层，亦可作过滤介质；此外还有专门的多孔陶瓷、金属板等。(一)助滤剂助滤剂是一种坚硬而形状不规那么的小颗粒，能形成结构疏松、而且儿乎是不可压缩的滤饼。这 样可减小过滤阻力。常用作助滤剂的物质有：1)硅藻土，这是一种单细胞水生植物的沉积化石，骨架为多孔结构，需经过干燥或燃烧，再 经粉碎而成。它可吸附细菌和胶体微粒。2)珍珠岩，是一种玻璃状的火山岩石，熔融后倾入水中，得到中空的小球，再打碎而成。助滤剂使用的方法有：一是配成悬浮液先在过滤介质外表滤出一薄层由助滤剂构成的滤饼， 然后进行正式过滤。此法为预涂，可以防止滤布被颗粒堵死；另外一种方法是将助滤剂加到滤浆中, 所得到的滤饼有较坚硬的骨架，抗压性增强，孔隙率增大。但假设过滤的目的是为了得到滤饼，此法 那么不适用。二.过滤操作中液体通过颗粒层的流动滤饼层是由许多固体颗粒组成的，这些固体颗粒通常尺寸很小而且大小不均，使饼层中形成的 孔道很不规那么。这样造成滤液通过颗粒饼层和过滤介质的流动与流体在管内的流动有着很大的区 别。过滤操作中，滤液是在狭窄曲折且相互交联，形成不规那么的网状结构通道中流动的；由于滤饼 的厚度不断增加，会使滤液流动所受的阻力逐渐加大，因而过滤是不稳态操作；由于通道狭窄，且 液一固之间有很大的接触外表，使滤液流动产生很大的阻力，滤液通过颗粒层时的速度较慢，因此 一般为层流流动。为了能用数学表达式对滤液通过颗粒层的流动状况加以描述，将实际颗粒床层简化为下面简 单模型：(1)床层由许多互相平行的细小孔道组成，孔道长度与床层高度成正比；(2)孔道内外表积之和等于全部颗粒的外表积；(3)孔道全部流动空间等于床层空隙的容积。这样就可以仿照哈根一泊谡叶方程来描述滤液通过滤饼层的流动。w,oc力(Ac)L(2-14)式中：41滤液在床层孔道中的流速，m/so空隙体积与床层总体积之比为空隙率_床层空隙体积=V。_ J床层总体积一一,(2-15)式中：u滤液的平均流速，m/so单位体积颗粒所具有的外表积称为比外表积0C二单位体积颗粒所具有的外表积称为比外表积0C二颗粒的外表积颗粒体积由非圆形管当量直径的定义, 流道截面积流道截面积x流道长度流道容积。1,d QT - - - (91( 润湿周边润湿周边X流道长度流道外表积(1-钻a故/ 、Pcu oc -a (1-0L即线(2-K 4(1 02 匹式中：K为系数，通常取值为5。三.过滤基本方程式(一)过滤基本方程式单位时间获得的滤液的体积称为过滤速率，由于过滤是不稳定的流动，任一瞬间的过滤速率写成微分形式如下dV3AApc=uA = -z7()dO5cr(l-) /jL23假设令厂5 a (1-8)/ ,那么(2-18)变为(2-18)dV ( Ap I I dO rL R(2-19)式中：pc滤饼层的压强降，Pa,V 滤液的体积，加3；A过滤面积，m2；0过滤时间，s；r滤饼的比阻，即单位厚度的滤饼的阻力，1/m2；R滤饼的阻力，1/m, R=r L。同样，对于过滤介质，也可写出相应的公式dV = AAPe = AA%dO rL jLiRe(2-20)式中：过滤介质两测的压强降，Pa；Le过滤介质的当量滤饼厚度，m；Re过滤介质阻力，1/mo通常滤布与滤饼的面积相同，所以式(2-19)、式(2-20)式可以改写为dV _ A(A/乙 + bp。) _ ApdO jli - r(Le + L) jli - r(L + Le)式中：p为过滤介质与滤饼总压强降，Pa.假设每获得1 m3的滤液所形成的滤饼体积为U m3,那么滤饼的总体积=vu = LA , 因而L = (2-22)A(2-21)同理，对过滤介质也可写成LeLe(2-23)将式(2-22)、式(2-23)带入式(2-21)得dVde 49(v+匕)(2-24)此式适用于不可压缩滤饼。对可压缩滤饼，其比阻r与压强差有关。通常用以下经验方程表示两者之间的关系。r - r (bp)s(2-25)式中：r单位压强差下的比阻，1/m2；滤饼的压缩性指数，其值介于0和1之间，对不可压缩滤饼，5=0。几种典型物料的压缩指数值见表2-1物料S物料S硅藻土0.01粘土0. 560. 6碳酸钙0. 19硫酸锌0. 69高岭土0. 33氢氧化铝0.9滑石0.51钛白(絮凝)0. 27表2-1几种物料的压缩指数值将式(2-25)代入式(2-24)得dO jLi-ru(V + Ve)(2-26)此式称为过滤基本方程式，它是过滤计算的基本依据。实施步骤计划与决策1、引导学生熟悉“学习任务单2-1”中的“一，并完成学习任务单中“二”项的“(一)”内容。接受任务完成基础知识学习2、监视学生进行小组讨论，并做出决策和计划对学习进行决策制定学习计划（提交计划，组长汇报）对学员的计划进行可行性分析实施步骤学习工作任务的实施教学组织教学内容教学过程设计及时间分配1、各组介绍准备情况2、分组织进行生产工艺参数确实定训练3、各组指派一名同学介绍本组任务的完成情况，进 行考核4、根据考核情况进行归纳总结：非均相物系别离设 备的选择5、布置下次任务：板框压滤机的操作。学生汇报，同学互动，教师提问，20min 学生进行操作训练练习，120min通过学生现场讲解进行考核，30min教师讲授,PPT, 60min教师讲授、PPT, lOmin实施步骤检查与评估检查学生工作是否完整完成？归档是否完整？专业能力、社会能力和方法能力是否提高?工作态度、工作质量情况平安、环保及6s情况填写任务工单的评价表格