第三章过滤计算课堂版.docx

1、第三章过滤计算课堂版j03a10044 某悬浮液在一台过滤面积为0.4m2的板框过滤机中进行恒压过滤，2小时后得滤液35m3，若过滤介质阻力忽略不计，求： 其它情况不变，过滤1.5小时所得的滤液量。 其它情况不变，过滤2小时后用4m3水对滤饼进行横穿洗涤：洗涤所需时间。答：(1)V2KA2 KV2/(A2)352/(0.4223600)1.06m2/s 0.4(1.061.53600)1/230.3m3(2) w Vw（dV/d）w 4 Vw（dV/d）E (dV/d)E=KA2(2 V)1.060.42/(235)=2.4310-3m3/s w4/(1/4)2.4310-3)6584s1.8

2、3h j03a10051 用一叶滤机恒压过滤某种悬浮液，已知操作条件下过滤常数K=2.510-3m2/s，过滤介质阻力可以忽略，滤饼不可压缩。试求：(1)若每平方米过滤面积上获得2m3滤液，计算所需过滤时间；(2)若将此过滤时间延长一倍，每平方米过滤面积可再得滤液为多少？(3)若过滤终了时q=2.85m3/m2，洗涤与过滤终了时的操作条件相同，洗液的粘度相近，每平方米洗涤面积上用0.5m3洗液，所需的洗涤时间为多少？ 解：(1) q2/K22/2.510-31600s (2) 3200s， q =2.83 m3/m2 qq0.83 m3/m2(3) （dq/d）EK/(2q)2.510-3/(

3、22.85)=0.00439 m3/m2.s对于叶滤机 （dq/d）E（dq/d）W W5/0.004391140s j03a15059 用板框过滤机恒压差过滤钛白(TiO2)水悬浮液。过滤机的尺寸为：滤框的边长810mm（正方形），每框厚度42mm，共10个框。现已测得：过滤10分钟得滤液1.31m3,再过滤10分钟共得滤液1.905 m3。已知滤饼体积和滤液体积之比=0.1，试计算：(1)将滤框完全充满滤饼所需的过滤时间；(2)若洗涤时间和辅助时间共45分钟，求该装置的生产能力（以每小时得到的滤饼体积计）。解：(1)过滤面积A=1020.812=13.12m，滤饼体积Vs=100.8120

4、.0420.276m3，滤液体积V=Vs/=2.76m3， q=V/A=0.21m3/m2， 1=600s，q1=V1/A=0.1 ，2=1200s，q2=0.1452 (0.1qe)2=K(600e) (1) (0.1452qe) 2=K(1200e) (2) qe2=Ke (3)由方程1、2、3得K=210-5m2/s， qe=0.01， e=5s (0.210.01) 2/(210-5)=2415s=0.671h (2) Qs=Vs/(DW)=0.194 m3/h j03b10060拟用一板框过滤机处理某一悬浮液，获每m3滤液得滤饼量0.04m3。在1.5atm操作压力下，过滤常数2.7

5、310-5m2/s，过滤介质阻力可忽略不计。滤饼为不可压缩。（1） 若要求过滤1获取0.41m3的滤饼，试求所需的过滤面积。（2） 若选用板框长宽的规格为0.810.81m2，试确定框数及框的厚度。（）若滤饼不需洗涤，拆装时间需45min，试求为使上述板框过滤机生产能力达到最大时，其操作压力应提高至多少？解：（） V0.410.0410.25m3 V2KA2 AV/（K）10.25/(2.7310-53600)32.7 m2（）An20.810.81， n = 25， VS n0.810.81 ， = 0.025 m（）D 则A 为最大 22（2）（2）；kP （ ）（60/45）1.52.0

6、atmj03b10065 一小型板框压滤机有框10块，长宽各为0.2m，在2at（表压）下作恒压过滤共2小时，滤框充满共得滤液160l，每次洗涤与装卸时间为hr，若介质阻力可忽略不计，求: (1)过滤常数K，洗涤速率m3/hr。 (2)若表压增加一倍，其他条件不变，此时生产能力为若干？m3滤液/hr。解：(1) 2at，A=0.20.2102 =0.8m2 ，V2 = KA2； q=V/A0.16/0.80.2 m3/m2 ， K0.22/20.02 m2/h洗涤速率(dq/d)W=(1/4)(K/(2q)=0.02/(420.2)0.0125 m3/m2.s (2)当增加一倍时， K 2K，

7、 0.22K ， (0.20.2)(20.02)h故生产能力为0.16/(11)0.08m3 /h j03b10066 某板框压滤机的过滤面积为0.4m2，在恒压下过滤某悬浮液，4hr后得滤液80m3，过滤介质阻力可略去不计。试求： 若其它情况不变，但过滤面积加倍，可得多少滤液？ 若其它情况不变，但操作时间缩短为hr，可得多少滤液？ 若在原表压下过滤hr后，再用m3 水洗涤滤饼，需多长洗涤时间？设滤液与水性质相近。 解：（1）V2KA2，V2/8020.820.42 V802160m3（2） V280224 V55.6m3（3）KA2 V280241600m3/h dVdKA2(2(e )）K

8、A22 ww/(1/4)(dV/d)E）w/(1/4)KS2/(2V)）5/(1/4)1000/(280)）2hj03b10070 在实验室用一过滤面积为0.1m2的滤叶对含钛白的水悬浮进行试验，过滤压强差为500mmHg。由实验测得K810-7m2/s，滤饼压缩性指数S0.3，且知每获得升滤液使在滤布表面积累mm厚滤饼。今拟用 BMS20/635-25板框压滤机以atm的恒压差过滤此悬浮液，忽略滤布阻力，求过滤至滤框全部充满滤渣所需时间。（滤框内尺寸为635635 25mm，总框数为26）。解：K K(/) s-1810-7（3(500/760）)1-s2.31410-6m2/s板框总容积V

9、c0.6350.6350.025260.262 m3 ，过滤面积A0.6350.63522620.97m2v0.10.002/0.0010.2m3/m3 ， 总滤液量V=Vs/v0.262/0.21.31 m3 q=V/A1.31/20.970.0625 m3/m2 ，依恒压过滤方程q2K q2K0.06252(2.31410-6)1687 s 0.47 h j03b10115 实验室中在与生产条件相同的压差下对某种颗粒在水中的悬浮液进行恒压过滤实验，测得qe0.01m3m2，K=1.57910-4m2/s。悬浮液中，固相质量分率为0.07，固相密度为2000kg/m3，滤饼不可压缩，其含水量

10、为30%（质量）。今选用一台直径1.5m，长10m的转筒真空过滤机处理此种料浆，所用滤布与试验时相同，转筒浸没角为1200，转速为0.5转分，操作真空度为8.0104Pa，试求：(1)该过滤机的生产能力（以每小时获滤液体积计）(2)滤饼厚度。解：(1) q22qqeK ， K1.57910-4m2/s ， （60/n）（/360）60/0.5120/36040s ，q220.01q1.57910-440 解得q0.07 m3/m2 ， 过滤机生产能力60nq600.51.5100.0799 m3 /h (2)以1000kg悬浮液为基准得滤饼体积，滤渣量10000,0770kg70/20000.

11、035 m3滤饼中含水量70307030kg0.03 m3 ，则滤饼体积0.0350.030.065 m3过滤得到的滤液量悬浮液量滤饼量1000（7030）900kg0.9 m3则每得m3滤液量截留的滤饼体积0.065/0.90.0722 m3/m2 每平方米过滤面积上截留的滤饼体积0.070.07220.00506 m3/m2 滤饼厚度0.00506mj03b15069 用板框过滤机加压过滤某悬浮液。一个操作周期内过滤20分钟后，共得滤液4m3(滤饼不可压缩，介质阻力忽略不计）。若在一操作周期内共用去辅助时间为30分钟。求(1)该机的生产能力；(2) 若操作表压加倍，其他条件不变（物性、过滤

12、面积、过滤与辅助时间不变），该机的生产能力提高了多少？(3)现改用回转真空过滤机，其转速为转/min，若生产能力与(1)相同，则其在一个操作周期内所得滤液量为多少？解：(1) 生产能力：QV/（D）4/(20+30)604.8 (m3/h)(2)V22KPA2 知 ，（V1/V2）2（2KPA2）/（2k 2PA2） V2V16.79 (m3/hr)，提高(6.79-4.8)/4.8100%41.4%(3)设在一个操作周期内得m3，则4.860V， 0.08 m3 j03b15075 用板框过滤机来过滤某悬浮液。已知过滤面积为10m2，操作压力0.2MPa(表压)。过滤15分钟后，共得滤液2.

13、91m3（介质阻力不计，滤饼不可压缩）。试问：(1)若已知该过滤机的生产能力为4.8m3/h ，计算洗涤、卸料等辅助时间。(2)若过滤时间与滤液量均不变，而操作压力降至0.1MPa（表压），需增加多少过滤面积才能维持生产能力不变？(3)如改用转筒真空过滤机，若其在一操作周期内共得滤液量为0.2m3，该机的转速为多少方能维持生产能力不变？ 解：（） 已知V=2.91 m3 ，=15min=900s，Q=4.8m3/h=0.00133m3/s 生产能力Q=V/(D)； 0.001332.91/(900D） D1288 s 21.47 min（）若Q、V、不变，V2=2kPA2 V2=2kPA2 2

14、kPA2=2kPA2，得A2PA2P=2102/1=200A=14.14m2 增加面积 A=14.14-10=4.14m2（） 转筒真空过滤机的生产能力Q =Q，设转速为n r/minQ=V/T，0.001330.2/(60/n） n=0.4 r/min j03b15116 拟用一板框过滤机在0.3MPa的压强差下过滤某悬浮液。已知过滤常数K=710-5m2/s，qe=0.015m3/m2，现要求每一操作周期得到10m3滤液，过滤时间为0.5h，设滤饼不可压缩，且滤饼与滤液体积比v=0.03m3/m3。试问：(1)需要多大的过滤面积；(2)如操作压强差提高至0.6MPa，现有一台板框过滤机，每

15、一个框的尺寸为63563525（长宽厚，单位为mm），若要求每个过滤周期得到的滤液量仍为10m3，过滤时间不得超过0.5h，则至少需用多少个框才能满足要求？解：(1)恒压过滤q22qqeK，q220.015q710-53060=0，q=0.3403m3/m2 ， q=V/A， AV/q10/0.3403=29.39m2(2)新工况K=K(P/P)710-56/31.410-4 ，一个周期得10 m3滤液，可得滤饼量为100.030.3m3，每个框可装滤饼量为0.6350.6350.025=0.01008 m3 ，所需框数为0.3/0.01008=29.76个，取框数为30个q22qqeK ，

16、q220.015 q1.410-41800=0， q=0.4872 m3/m2，A=10/0.4872=20.53 m2 ，每个框的过滤面积为：0.6350.63520.80645 m2，从过滤面积方面看所需框数20.53/0.80645=25.5个，结合考虑应取30个框，总过滤面积为：A=300.8064524.2 m2， q=10/24.2=0.4132m3/m2，q22qqeK， 0.4132220.0150.4132=1.410-4 =1308.1s=21.8min j03b15118某悬浮液在一板框式过滤机中进行恒压过滤。过滤面积为4m2,操作压差为1.5105Pa，过滤常数K0.0

17、4m2/s，一个操作循环中，辅助时间为1000s，滤饼 勿需洗涤。假设滤饼不可压缩，过滤介质阻力可以忽略不计，试求： （）最大生产能力m3； （）有一回转真空过滤机，每回转一周提供的过滤面积为4m2，转速为0.003 转秒，沉浸度0.3。若要求此回转真空过滤机达到板框过滤机的最大生产能力，回转真空过滤机的真空度为多少？解：（） 最大生产能力 FWD1000 （W0） V2KA20.04421000640 25.298m3生产能力QV（FD）25.298（10001000） 0.012653 （） QT ，周期 T1/n1/0.003333.33VQT0.01265333.334.217m3 ，

18、 T333.330.3100，V2KA2 4.2172K42100 ， K4.2172/（42100）0.01111m2/ K2kP ， 即KP ，K回K板P真P板0.011110.04P真（1.5105）， P真41662.5（真空度） j03c10067一板框式过滤机，过滤面积为2m2 ，在1.5at（表压）下恒压过滤操作2hr，得滤液36m3，装卸时间为30min，滤液粘度为2cP，滤饼不可压缩。试求：(1)此过滤机的最大生产能力是多少？(不洗涤)。（2）若过滤2h后，又以5m3水洗涤饼，洗涤时间及生产能力又为多少？(水的粘度为1cP）。（3）若采用一台过滤面积相同，转数为0.5转分的回

19、转式真空连续过滤机代替板框过滤机。真空度为600mmHg，转筒沉浸度为1/3，过滤机的生产能力可提高到多少m3/h？（上述全部计算均忽略介质阻力，大气压为at） 解：D时，生产能力最大。恒压过滤，不计介质阻力时：V2KS2 KV2/（S2）362/（227200）0.045D30min 1800sec 时 V30min（KS2）（0.045221800）18 m3Qm a x 18/（3030）0.3 m3 /min 18 m3 /hr（1） 122 dV/d=KS2/2V=P S2/rV (dV/d)2=(dV/d)1(1/2)=2(dV/d)1 (dV/d)W=(dV/d)1/2 WVW/

20、( dV/d)W2VW/(dV/d)1=2VW/(KS2/2V)=4VW/V=457200/364000s V/(WD )36(7200+1800+4000）/36009.97 m3 /hr（2） K /KP/P K K（P P）0.045600/(1.5735.5)0.0245V（KS2） QVT 于是 （KS2T） 1/n n为rps 所以Qs（Kn）2（0.0245（0.5/60）/3）0.0165m3s59.4m3/hr j03c10071有一板框过滤机，在一定压力下，过滤某种悬浮液。当滤渣完全充满滤框时的滤液量为10m3，过滤时间为hr。 随后在相同压力下，用10%滤液量的清水（物性

21、可视为和和滤液相同）洗涤，每次拆装需时间8min，且已知在这一操作中Ve 1.5m3。 （1） 求该机的生产能力，以m3 （滤液）h 表示。 （2） 如果该机的每一个滤框厚度减半、长宽不变，而框数加倍，仍用同样滤布，洗涤水用量不变，但拆装时间增为15min 。试问在同样操作条件下进行上述过滤，则其生产能力将变为若干m3（滤液）h ？解：2e 22（2e ）（22101.5）130 m6/h （1） （）w（）（）（）2（(e )） (1/4)130（2(10+1.5)）1.413 0.110/1.4130.708 hh（DW）10（1+0.708+8/60）5.42 m3 /h （） 条件改变

22、后， 即 2 （ ）W（） 2（(e )）(1/4)4130（2(10+21.5)） W 0.110/50.2 h 过 （2e ）2（2210(21.5)）（4130）0.308 h h10（0.308+0.2+15/60）13.2 m3/h j03c10073有一板框压滤机，过滤某种悬浮液，当滤渣完全充满滤框时得滤液m3，过滤时间为hr，随后用滤液量的清水（物性可视为和滤液相同）洗涤，每次拆装时间为分钟。（1） 在上述操作中e=3m3， 试求该机的生产能力，以m3（滤液）/h表示之。 （2） 如果将该机的每一个滤框的厚度减半，长度不变，而框数加倍， 仍用同样的滤布, 清水洗涤量也不变，每次拆

23、装时间增到min ，试问在同样操作条件下进行上述过滤，生产能力将变为若干m3（滤液）h？ 已知： m3 D分钟. e m3 W.m3 （1） 2e 2 2（2e ） 2 m6 /h WW（）W （e ）W（2）8(40+3)4/1840=0.7478 h （）WD1+0.7478+0.251.998 h （）40/1.998m3 /h （）按题意 m3 21 D分. 滤饼不可压缩 21 （2）2（2）1 m6 /h VeS, Ve变为 23=6m6f（2e ）（2） （402 2403）73600.282h WW（）W8(40+6)4/73600.2h （）WD0.282+ 0.2+ 0.5

24、0.982h （）40/0.98240.73m3/h j03c15068用一过滤面积为m2的板框压滤机在1.5kgf/cm2的表压下，对某悬浮液进行恒压过滤，在该操作条件下的过滤常数1.510-5m2/s，滤饼与滤液体积之比0.12m3/m3，装卸时间需30min，滤饼不可压缩，过滤介质阻力可忽略不计。 （1） 求过滤36min后所得的滤液量；（2） 若用滤液量的10（体积百分比）的洗水。在相同压力下对滤饼进行横穿洗涤，洗水粘度近似与滤液粘度相等，求在一个最佳过滤周期中所获得的滤饼体积； （3） 若洗水与滤液量之比不变，将过滤与洗涤压力均降至kgf/cm2表），问过滤机的最大生产能力将发生什么

25、变化？求变化的倍率。 解：（） 忽略介质阻力时，22 分 （2）（1.510-52523660）4.5 m3（） FWD （最佳过滤周期） 分 横穿洗涤时：(dV/d)W=(dV/d)E/4 (dV/d)E=KS2/2V V2=KS2FW=VW/( KS2/8V)=0.8V2/ KS2 （10.8）FDF D（10.8）3060（1+0.8）1000 s V（2）（1.5101000）3.062 m3 饼0.123.0620.367 m3Qm a xV（2D）36003.062/(23060)=3.0062 m3/hr （） 2 （21） 分 1221（1.51）1.5 211.51.010-

26、5 m2/s VW0.1V不变，最佳生产周期不变，D不变 生产能力： VV（K K） 即 21（21）21（21）（11.5）10.8161即:生产能力减为原来的0.816倍。 采用板框式压滤机进行恒压过滤，操作1小时后，得滤液15m3,然后用2m3的清水在相同压力下对滤饼进行横穿洗涤。假设清水的黏度和滤液的相同。辅助时间为0.5小时。滤布的阻力可以忽略。试求： 1.洗涤时间。 2.生产能力。3.若不进行洗涤，继续恒压过滤2小时，可另外得滤液多少m3。（1）， （10分）(2) （5分）(3) （5分） 有一板框过滤机，恒压下过滤某悬浮夜，过滤1小时后，得滤夜60m3，然后用5m3的清水（物性

27、与滤夜相近）进行洗涤，拆装时间为20min，已测得Ve=4m3。试球：（1） 该机生产能力为若干m3滤液/h？（2） 若将每个框的厚度减半，而框数加倍，拆装时间相应增到40min，其他条件不变，问生产能力变为若干m3滤液/h？解：已知V=60m3 =1h D=20min Ve=4m3 Vw=5m3(1) V2+2VVe=KA2KA2=( V2+2VVe)/ =(602+2604)=4080m6/h(dV/d)E=4080/(2(60+4)=31.875m3/h(dV/d)W=31.875/4=7.97 m3/hE=5/7.97=0.63hQ=V/(+W+D)=60/(1+0.63+20/60)=30.6m3滤液/h （2）K2=K1 A2=A1所以 K2A22=4K1A12=44080=16320 m3/h因为 Le不变由 Le=Ve/A 可知 Ve2=2Ve1=24=8所以 2=( V2+2VVe)