?第三章 机械分离
一, 定义
1,分散物系：由一种或几种物质的微粒分散在另一种物质中所组成的物系 。
2,分散相 （ 分散物质 ）,处于分散状态的物质 。
3,连续相 （ 分散介质 ）,处于连续状态的物质 。
4,均相物系：内部无相界面的分散物系 。
5,非均相物系：内部有相界面的分散物系。
一, 分类
悬浮液, 固液
乳浊液, 液液
非均相物系 泡沫液, 气液
含尘气体, 固气
含雾气体，液气
一, 方法
重力沉降
沉降,利用力场
离心沉降
重力过滤
加压过滤
过滤,利用过滤介质
真空过滤
离心过滤
一, 目的
1,收集分散物质：回收分散物质和环境保护和安全生产
2,净化分散介质
第一节 颗粒及颗粒床层的特性
一, 颗粒的特性
1,直径 （ 大小 ）
(1) 球形颗粒
— 比表面积,
（ 2） 非球形颗粒
令
则 — （ 体积 ） 当量直径
1,形状系数 （ 形状 ）
(1) 定义
形状系数 （ 球形度 ）,颗粒当量表面积与其实际表面积之比, 即
224 drS ?? ??
dVSa 6?? 32 /mm
36 ep dV ???
3 6?pe Vd ?
(1) 球形颗粒
(2) 非球形颗粒
二, 颗粒群的特性
1,粒度分布 （ 粒径分布 ）
(1) 定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量
（ 2） 测定方法 标准筛法,, 目数与孔径的对应关系见表 3-1
透射电镜法,
2,平均粒径
以球形颗粒为例，如图所设，则
6666 21 nssss SSSS ???? ???? ?
32
22
1
11 6666 VSmVSmVSmVmS nn???? ?
6666 2211 nn amamamma ???? ?
6666 2211 nn axaxaxa ???? ?
???????? ni iinna dxdxdxdxdd 1221111 ?
3．粒子密度
（ 1）真密度：单位体积颗粒所具有的质量，即
（ 2）堆积密度（表观密度）：单位体积床层所具有的质量，即
三, 颗粒床层的特性
1,空隙率 ?：单位体积床层所具有的空隙体积, 即
2,比表面积 ab,单位体积床层所具有的颗粒表面积，即
－（ 3-7）
或
所以 －（ 3-8）
3,方向性
各向同性：床层截面上的空隙面积与床层截面积之比等于 ?。
各向异性：出现壁效应，即壁面附近的空隙率较大，生产壁流。
第二节 重力沉降
一, 沉降速度
1,球形颗粒的自由沉降 （ 单个颗粒沉降 ）
设某个球形颗粒在流体中自由沉降, 则该颗粒所受力有：
重力
浮力
阻力
由牛顿第二定律 ( ),得
当 时, 解得
－沉降速度
2,阻力系数 ?
通过量钢分析并结合实验测试, 得出
式中
对球形颗粒（ ?s=1） 的曲线，可按 Ret分为三个区，各区的曲线可用相应的经验关联式表达：
层流区或 Stokes定律区（ 10-4<Ret<1）
? ? 过渡流区或 Allen定律区 (1<Ret<103)
0.44，湍流区或 Newton定律区 (103<Ret<2?105)
所以
层流区
过渡流区
湍流区
3,影响沉降速度的因素
(1) 颗粒的体积浓度
浓度较高时, 便发生干扰沉降
(2) 器壁效应
当容器直径较小时，便发生受阻沉降
在 Stokes定律区，可按下式修正：
(3) 颗粒形状
对非球形颗粒，其沉降得慢一些。修正如下：
图 3－ 2
?
4,沉降速度的计算
(1) 试差法
假设沉降属于某一流型, 则按该流型选择相应的公式计算 ut； 再算 Ret校核流型 。
流型 ? ut ? Ret ? 流型 ? 再设流型 ??
（ 2）摩擦数群法
由
得
而
相乘得
由
知
作图 3-3：任取一 ut ?
计算：
求颗粒直径也可用类似的方法：
相除得
同理
作图 3-3：任取一 d ?
计算：
此外，也可用无因次数群 K值判别流型：
将 代入
得
当 Ret=1 时,K=2.62
同理将 代入
得
当 Ret=1000 时,K=69.1
<2.62,层流
? K =2.62~69.1,过渡流
>69.1,湍流
二, 降尘室
1,结构 见图 3-4(a)
2,原理
如图所设, 且设颗粒水平分速度
与气体的流速 u相等，则
沉降时间为：
停留时间为：
当颗粒的停留时间等于或大于其沉降时间时，该颗粒便能沉降至室底而被分离，所以,
或
而
所以 与 H无关
或
而
H
b l
u
tu
所以 — 能完全分离的最小粒径 — 临界粒径
三, 沉降槽
1,沉降槽的构造与操作
(1) 间歇沉降槽
(2) 连续沉降槽, 见图 3-6
2,浓悬浮液的沉聚过程
当悬浮液浓度较高时, 则属干扰沉降：
（ 1）大颗粒相对于小颗粒进行沉降，因而介质的有效密度和粘度均大于纯液体，而沉降速度与
介质密度和粘度成反比。
(2) 液体被沉降颗粒置换而上升的速度大, 因而颗粒受到的阻力大 。
(3) 大颗粒的拖曳, 微细粒子的絮凝, 使小颗粒的沉降被加速 。
总之，大颗粒受阻，小颗粒加速。
沉聚过程：
均匀悬浮液 ? 四区（清液区、等浓区、变浓区、沉聚区） ?等浓区消失 ?变浓区消失 ?沉
聚区压紧。见图 3-7。
五、分级器：利用重力沉降来分离悬浮液中不同密度或不同粒度的粒子的设备。
第三节 离心沉降
一, 离心沉降速度
设某个球形颗粒在流体中自由离心沉降，则该颗粒在径向所受力有：
惯性离心力
向心浮力
向心阻力
三力平衡时，得
所以 — 离心沉降速度
在层流区（ 10-4<Rer<1），
所以
而
所以 — 离心分离因数
二, 旋风分离器
1,结构
2,原理：颗粒离心沉降到内壁后, 靠重力沿内壁落入灰斗 。
3,临界粒径：能完全分离下来的最小粒径。
假定：
(1) 颗粒平均切向速度等于进口气体平均速度 ui
(2) 气体入器后仍以入口形状沿园简旋转 Ne圈, 离心沉降距离为 B。
（ 3）颗粒在层流下作自由离心沉降
由
得 （ Rm为旋转平均半径）
所以沉降时间为
又停留时间为
由停留时间等于沉降时间，得
所以 — 临界粒径 （ 3-26）
对标准旋风分离器,Ne=5。
4,分离效率
（ 1）总效率：全部颗粒中被分离下来的质量分率，即：
式中 C1,C2 — 进、出口气体含尘浓度,g/m3。
（ 2）粒级效率：某个尺寸范围的颗粒中被分离下来的质量分率，即：
式中 C1i,C2i — 进、出口气体中第 i段尺寸范围的含尘浓度,g/m3。
（ 3）粒级效率曲线：图 3-10、图 3-11
（ 4）总效率与粒级效率的关系
显然
式中 xi — 第 i段尺寸范围的颗粒占全部颗粒的质量分率；
n — 粒径划分的总段数。
5,压力降
仿阻力系数法
对水平局部阻力
所以 （ 3-31）
对标准旋风分离器,?=8.0，一般 ?p=500~2000Pa
6,型式 （ 类型 ）
标准型, 图 3-8
CLT/A型, 图 3-12
CLP/A,CLP/B 型, 图 3-13
扩散型，图 3-14
7,选择
物性 形式（类型）
生产能力
型号
允许压力降
三、旋液分离器
结构和原理与旋风分离器相似，旋液分离器的结构特点是直径小而圆锥部分长，而且旋液分离
器应采用耐磨材料制造或采用耐磨材料做内衬以延长使用期限。
第四节 过滤
一, 基本概念
1,定义
（ 1）滤浆（料浆） — 悬浮液
（ 2）滤饼（滤渣） — 被截留的固体物质
（ 3）过滤介质 — 多孔物质
（ 4）滤液（母液） — 通过过滤介质的液体
2,过滤方式
（ 1）饼层过滤：滤饼层为有效过滤介质（的过滤）
当悬浮液中所含颗粒较多时（固相体积分率 >1%），常用滤布、滤网做过滤介质进行过滤。
当粒径大于过滤介质孔径时，显然会形成滤饼；当粒径小于过滤介质孔径时，通过, 架桥现象,
也会形成滤饼。随着滤饼的增厚，滤饼层就成为有效的过滤介质，所以这种过滤称为饼层过滤。
常用于化工生产
（ 2）深床过滤：粒状床层孔道为有效过滤介质（的过滤）。
当悬浮液中所含颗粒很小，且含量很少时（固相体积分率 <0.1%），常用较厚的粒状床层做
过滤介质进行过滤。颗粒在经过床层内细长而弯曲的孔道时，靠静电、分子间力、毛细管力等
的作用而附着在孔道壁上，没有滤饼形成，所以这种过滤称为深床过滤。常用于自来水净化和
污水处理。
3,过滤介质
（ 1）织物介质：由纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网。
（ 2）堆积介质：由砂、木炭等堆积而成的床层。
（ 3）多孔介质：由多孔陶瓷、多孔金属和多孔塑料制成的管和板。
4,滤饼的压缩性
不可压缩滤饼：颗粒坚硬, 阻力不变
可压缩滤饼：颗粒较软，阻力增大
5,助滤剂：某种质地坚硬、粒度均匀的颗粒，如硅藻土、珍珠岩等。
（ 1）作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质的孔隙。
（ 2）使用方法：
A, 在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。
B,先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才正式过滤。
应予注意，一般以获得清净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。
（ 3）要求
A.能形成多孔饼层刚性颗粒
B.物理、化学性质稳定
c.具有不可压缩性（在使用的压力范围内）
二, 过滤基本方程
1,定义
（ 1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积,?,m3/m3。
（ 2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积,a,m2/m3。
2,孔道当量直径
3,过滤速度：
由 得
所以
而 — 滤液在孔道中的流速,m/s
所以
层流时
所以 — 过滤速度 （ 3-35a）
即单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积,m/s。
4,过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积
显然
所以
5,滤饼的阻力
令 — 滤饼的比阻
则
令 — 滤饼阻力
则
6,过滤介质的阻力
设 过滤介质的阻力
则 Le — 与过滤介质阻力相等的滤饼厚度，即当量滤饼厚度,m
同理
所以
相加，得
所以
7,基本方程
设 v — 获得单位体积滤液所形成的滤饼体积,m3/m3
则
所以
同理
所以 －过滤速率基本方程式
又
所以 — 过滤速率基本方程式
式中 S — 压缩指数,S = 0~1；
r’ — (单位压力差下，即 ?ps=1时 )的滤饼比阻
三, 恒压过滤
衡压过滤是最常见的过滤方式，过滤过程中推动力 ?p 恒定，因而过滤速率逐渐变小。
令 则
k— 表征过滤物料特性的常数,m4/(N.s)
所以
令 — 过滤常数,m2/s 则
或
所以
相加 — 恒压过滤方程
令 m3/m2
介质常数
?e s
则
相加 — 恒压过滤方程
当过滤介质的阻力可以忽略时
则 或
四, 恒速过滤
由不可压缩滤饼过滤基本方程
得
恒速过滤
所以
而
所以
或
五, 先恒速后恒压过滤
同恒压过滤
所以
或
六, 过滤常数的测定
1,恒压 K,qe,?e的测定
由
微分得
整理得
所以
或由
得
而
所以
2,压缩指数 S的测定
由
取对数
令
则
七, 过滤设备
间歇过滤机 压滤机
吸滤机
连续过滤机 离心过滤机
1,板框压滤机
（ 1） 结构，图 3-20、图 3-21
（ 2） 原理，图 3-22
2,加压叶滤机
（ 1）结构，图 3-23
（ 2）原理
3,转筒真空过滤机
（ 1）结构，图 3-24
（ 2）原理，图 3-25
八, 滤饼的洗涤
洗涤速率：单位时间内消耗的洗水体积 m3/s。
由于洗涤过程中滤饼厚度不增加，所以当洗水路径与滤液路径相同时，洗涤速率大致等于过滤
终了时的过滤速率，即
在板框压滤机中，洗水流径的长度为滤液流径长度的 2倍，而洗水流径的面积却为滤液流径面积的
一半，所以
当洗水粘度、洗涤压差与滤液粘度、过滤压差有明显差异时，则洗涤时间需校正
九, 过滤机的生产能力
1,间歇过滤机
操作周期, s
生产能力,m3/h
2,连续过滤机（转筒真空过滤机）
浸没度：转筒表面浸入滤浆中的分数
即
操作周期
每周期过滤时间
由
得 m3/转
所以
当 时
则
第五节 离心机
一、一般概念
离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。根据分离方式可分为：
过滤式 ；分离式 ； 沉降式。若被处理的物料为悬浮液就称为离心沉降；若被处理
的物料为乳浊液称为离心分离。
离心力与重力之比（即 U2T /Rg） 称为分离因数 KC。根据 KC 分为
常速 KC <3000
高速 KC =3000~50000
超速 KC >50000
间歇
根据操作方式
连续
立式
根据转鼓轴线的方向
卧式
二、离心机的结构与操作
1,三足式离心机
2,卧式刮刀卸料离心机
3,活塞推料离心机
4,管式高速离心机
一, 定义
1,分散物系：由一种或几种物质的微粒分散在另一种物质中所组成的物系 。
2,分散相 （ 分散物质 ）,处于分散状态的物质 。
3,连续相 （ 分散介质 ）,处于连续状态的物质 。
4,均相物系：内部无相界面的分散物系 。
5,非均相物系：内部有相界面的分散物系。
一, 分类
悬浮液, 固液
乳浊液, 液液
非均相物系 泡沫液, 气液
含尘气体, 固气
含雾气体，液气
一, 方法
重力沉降
沉降,利用力场
离心沉降
重力过滤
加压过滤
过滤,利用过滤介质
真空过滤
离心过滤
一, 目的
1,收集分散物质：回收分散物质和环境保护和安全生产
2,净化分散介质
第一节 颗粒及颗粒床层的特性
一, 颗粒的特性
1,直径 （ 大小 ）
(1) 球形颗粒
— 比表面积,
（ 2） 非球形颗粒
令
则 — （ 体积 ） 当量直径
1,形状系数 （ 形状 ）
(1) 定义
形状系数 （ 球形度 ）,颗粒当量表面积与其实际表面积之比, 即
224 drS ?? ??
dVSa 6?? 32 /mm
36 ep dV ???
3 6?pe Vd ?
(1) 球形颗粒
(2) 非球形颗粒
二, 颗粒群的特性
1,粒度分布 （ 粒径分布 ）
(1) 定义：不同粒径范围内所含粒子的个数或质量
（ 2） 测定方法 标准筛法,, 目数与孔径的对应关系见表 3-1
透射电镜法,
2,平均粒径
以球形颗粒为例，如图所设，则
6666 21 nssss SSSS ???? ???? ?
32
22
1
11 6666 VSmVSmVSmVmS nn???? ?
6666 2211 nn amamamma ???? ?
6666 2211 nn axaxaxa ???? ?
???????? ni iinna dxdxdxdxdd 1221111 ?
3．粒子密度
（ 1）真密度：单位体积颗粒所具有的质量，即
（ 2）堆积密度（表观密度）：单位体积床层所具有的质量，即
三, 颗粒床层的特性
1,空隙率 ?：单位体积床层所具有的空隙体积, 即
2,比表面积 ab,单位体积床层所具有的颗粒表面积，即
－（ 3-7）
或
所以 －（ 3-8）
3,方向性
各向同性：床层截面上的空隙面积与床层截面积之比等于 ?。
各向异性：出现壁效应，即壁面附近的空隙率较大，生产壁流。
第二节 重力沉降
一, 沉降速度
1,球形颗粒的自由沉降 （ 单个颗粒沉降 ）
设某个球形颗粒在流体中自由沉降, 则该颗粒所受力有：
重力
浮力
阻力
由牛顿第二定律 ( ),得
当 时, 解得
－沉降速度
2,阻力系数 ?
通过量钢分析并结合实验测试, 得出
式中
对球形颗粒（ ?s=1） 的曲线，可按 Ret分为三个区，各区的曲线可用相应的经验关联式表达：
层流区或 Stokes定律区（ 10-4<Ret<1）
? ? 过渡流区或 Allen定律区 (1<Ret<103)
0.44，湍流区或 Newton定律区 (103<Ret<2?105)
所以
层流区
过渡流区
湍流区
3,影响沉降速度的因素
(1) 颗粒的体积浓度
浓度较高时, 便发生干扰沉降
(2) 器壁效应
当容器直径较小时，便发生受阻沉降
在 Stokes定律区，可按下式修正：
(3) 颗粒形状
对非球形颗粒，其沉降得慢一些。修正如下：
图 3－ 2
?
4,沉降速度的计算
(1) 试差法
假设沉降属于某一流型, 则按该流型选择相应的公式计算 ut； 再算 Ret校核流型 。
流型 ? ut ? Ret ? 流型 ? 再设流型 ??
（ 2）摩擦数群法
由
得
而
相乘得
由
知
作图 3-3：任取一 ut ?
计算：
求颗粒直径也可用类似的方法：
相除得
同理
作图 3-3：任取一 d ?
计算：
此外，也可用无因次数群 K值判别流型：
将 代入
得
当 Ret=1 时,K=2.62
同理将 代入
得
当 Ret=1000 时,K=69.1
<2.62,层流
? K =2.62~69.1,过渡流
>69.1,湍流
二, 降尘室
1,结构 见图 3-4(a)
2,原理
如图所设, 且设颗粒水平分速度
与气体的流速 u相等，则
沉降时间为：
停留时间为：
当颗粒的停留时间等于或大于其沉降时间时，该颗粒便能沉降至室底而被分离，所以,
或
而
所以 与 H无关
或
而
H
b l
u
tu
所以 — 能完全分离的最小粒径 — 临界粒径
三, 沉降槽
1,沉降槽的构造与操作
(1) 间歇沉降槽
(2) 连续沉降槽, 见图 3-6
2,浓悬浮液的沉聚过程
当悬浮液浓度较高时, 则属干扰沉降：
（ 1）大颗粒相对于小颗粒进行沉降，因而介质的有效密度和粘度均大于纯液体，而沉降速度与
介质密度和粘度成反比。
(2) 液体被沉降颗粒置换而上升的速度大, 因而颗粒受到的阻力大 。
(3) 大颗粒的拖曳, 微细粒子的絮凝, 使小颗粒的沉降被加速 。
总之，大颗粒受阻，小颗粒加速。
沉聚过程：
均匀悬浮液 ? 四区（清液区、等浓区、变浓区、沉聚区） ?等浓区消失 ?变浓区消失 ?沉
聚区压紧。见图 3-7。
五、分级器：利用重力沉降来分离悬浮液中不同密度或不同粒度的粒子的设备。
第三节 离心沉降
一, 离心沉降速度
设某个球形颗粒在流体中自由离心沉降，则该颗粒在径向所受力有：
惯性离心力
向心浮力
向心阻力
三力平衡时，得
所以 — 离心沉降速度
在层流区（ 10-4<Rer<1），
所以
而
所以 — 离心分离因数
二, 旋风分离器
1,结构
2,原理：颗粒离心沉降到内壁后, 靠重力沿内壁落入灰斗 。
3,临界粒径：能完全分离下来的最小粒径。
假定：
(1) 颗粒平均切向速度等于进口气体平均速度 ui
(2) 气体入器后仍以入口形状沿园简旋转 Ne圈, 离心沉降距离为 B。
（ 3）颗粒在层流下作自由离心沉降
由
得 （ Rm为旋转平均半径）
所以沉降时间为
又停留时间为
由停留时间等于沉降时间，得
所以 — 临界粒径 （ 3-26）
对标准旋风分离器,Ne=5。
4,分离效率
（ 1）总效率：全部颗粒中被分离下来的质量分率，即：
式中 C1,C2 — 进、出口气体含尘浓度,g/m3。
（ 2）粒级效率：某个尺寸范围的颗粒中被分离下来的质量分率，即：
式中 C1i,C2i — 进、出口气体中第 i段尺寸范围的含尘浓度,g/m3。
（ 3）粒级效率曲线：图 3-10、图 3-11
（ 4）总效率与粒级效率的关系
显然
式中 xi — 第 i段尺寸范围的颗粒占全部颗粒的质量分率；
n — 粒径划分的总段数。
5,压力降
仿阻力系数法
对水平局部阻力
所以 （ 3-31）
对标准旋风分离器,?=8.0，一般 ?p=500~2000Pa
6,型式 （ 类型 ）
标准型, 图 3-8
CLT/A型, 图 3-12
CLP/A,CLP/B 型, 图 3-13
扩散型，图 3-14
7,选择
物性 形式（类型）
生产能力
型号
允许压力降
三、旋液分离器
结构和原理与旋风分离器相似，旋液分离器的结构特点是直径小而圆锥部分长，而且旋液分离
器应采用耐磨材料制造或采用耐磨材料做内衬以延长使用期限。
第四节 过滤
一, 基本概念
1,定义
（ 1）滤浆（料浆） — 悬浮液
（ 2）滤饼（滤渣） — 被截留的固体物质
（ 3）过滤介质 — 多孔物质
（ 4）滤液（母液） — 通过过滤介质的液体
2,过滤方式
（ 1）饼层过滤：滤饼层为有效过滤介质（的过滤）
当悬浮液中所含颗粒较多时（固相体积分率 >1%），常用滤布、滤网做过滤介质进行过滤。
当粒径大于过滤介质孔径时，显然会形成滤饼；当粒径小于过滤介质孔径时，通过, 架桥现象,
也会形成滤饼。随着滤饼的增厚，滤饼层就成为有效的过滤介质，所以这种过滤称为饼层过滤。
常用于化工生产
（ 2）深床过滤：粒状床层孔道为有效过滤介质（的过滤）。
当悬浮液中所含颗粒很小，且含量很少时（固相体积分率 <0.1%），常用较厚的粒状床层做
过滤介质进行过滤。颗粒在经过床层内细长而弯曲的孔道时，靠静电、分子间力、毛细管力等
的作用而附着在孔道壁上，没有滤饼形成，所以这种过滤称为深床过滤。常用于自来水净化和
污水处理。
3,过滤介质
（ 1）织物介质：由纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网。
（ 2）堆积介质：由砂、木炭等堆积而成的床层。
（ 3）多孔介质：由多孔陶瓷、多孔金属和多孔塑料制成的管和板。
4,滤饼的压缩性
不可压缩滤饼：颗粒坚硬, 阻力不变
可压缩滤饼：颗粒较软，阻力增大
5,助滤剂：某种质地坚硬、粒度均匀的颗粒，如硅藻土、珍珠岩等。
（ 1）作用：防止滤饼压缩及细小颗粒堵塞过滤介质的孔隙。
（ 2）使用方法：
A, 在悬浮液中加入助滤剂后一起过滤。
B,先把助滤剂配成悬浮液并过滤，形成助滤剂层后，才正式过滤。
应予注意，一般以获得清净滤液为目的时，采用助滤剂才是适宜的。
（ 3）要求
A.能形成多孔饼层刚性颗粒
B.物理、化学性质稳定
c.具有不可压缩性（在使用的压力范围内）
二, 过滤基本方程
1,定义
（ 1）空隙率：单位体积床层中的空隙体积,?,m3/m3。
（ 2）比表面：单位体积颗粒所具有的表面积,a,m2/m3。
2,孔道当量直径
3,过滤速度：
由 得
所以
而 — 滤液在孔道中的流速,m/s
所以
层流时
所以 — 过滤速度 （ 3-35a）
即单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积,m/s。
4,过滤速率（体积流量）：单位时间内获得的滤液体积
显然
所以
5,滤饼的阻力
令 — 滤饼的比阻
则
令 — 滤饼阻力
则
6,过滤介质的阻力
设 过滤介质的阻力
则 Le — 与过滤介质阻力相等的滤饼厚度，即当量滤饼厚度,m
同理
所以
相加，得
所以
7,基本方程
设 v — 获得单位体积滤液所形成的滤饼体积,m3/m3
则
所以
同理
所以 －过滤速率基本方程式
又
所以 — 过滤速率基本方程式
式中 S — 压缩指数,S = 0~1；
r’ — (单位压力差下，即 ?ps=1时 )的滤饼比阻
三, 恒压过滤
衡压过滤是最常见的过滤方式，过滤过程中推动力 ?p 恒定，因而过滤速率逐渐变小。
令 则
k— 表征过滤物料特性的常数,m4/(N.s)
所以
令 — 过滤常数,m2/s 则
或
所以
相加 — 恒压过滤方程
令 m3/m2
介质常数
?e s
则
相加 — 恒压过滤方程
当过滤介质的阻力可以忽略时
则 或
四, 恒速过滤
由不可压缩滤饼过滤基本方程
得
恒速过滤
所以
而
所以
或
五, 先恒速后恒压过滤
同恒压过滤
所以
或
六, 过滤常数的测定
1,恒压 K,qe,?e的测定
由
微分得
整理得
所以
或由
得
而
所以
2,压缩指数 S的测定
由
取对数
令
则
七, 过滤设备
间歇过滤机 压滤机
吸滤机
连续过滤机 离心过滤机
1,板框压滤机
（ 1） 结构，图 3-20、图 3-21
（ 2） 原理，图 3-22
2,加压叶滤机
（ 1）结构，图 3-23
（ 2）原理
3,转筒真空过滤机
（ 1）结构，图 3-24
（ 2）原理，图 3-25
八, 滤饼的洗涤
洗涤速率：单位时间内消耗的洗水体积 m3/s。
由于洗涤过程中滤饼厚度不增加，所以当洗水路径与滤液路径相同时，洗涤速率大致等于过滤
终了时的过滤速率，即
在板框压滤机中，洗水流径的长度为滤液流径长度的 2倍，而洗水流径的面积却为滤液流径面积的
一半，所以
当洗水粘度、洗涤压差与滤液粘度、过滤压差有明显差异时，则洗涤时间需校正
九, 过滤机的生产能力
1,间歇过滤机
操作周期, s
生产能力,m3/h
2,连续过滤机（转筒真空过滤机）
浸没度：转筒表面浸入滤浆中的分数
即
操作周期
每周期过滤时间
由
得 m3/转
所以
当 时
则
第五节 离心机
一、一般概念
离心机是利用惯性离心力分离液态非均相混合物的机械。根据分离方式可分为：
过滤式 ；分离式 ； 沉降式。若被处理的物料为悬浮液就称为离心沉降；若被处理
的物料为乳浊液称为离心分离。
离心力与重力之比（即 U2T /Rg） 称为分离因数 KC。根据 KC 分为
常速 KC <3000
高速 KC =3000~50000
超速 KC >50000
间歇
根据操作方式
连续
立式
根据转鼓轴线的方向
卧式
二、离心机的结构与操作
1,三足式离心机
2,卧式刮刀卸料离心机
3,活塞推料离心机
4,管式高速离心机
