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国内外厢式隔膜压滤机过滤模型研究现状

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国内外厢式隔膜压滤机过滤模型研究现状
固液分离经典过滤理论首先是由1856年达西研究堆积床层中压力降与流量的关系。达西假设流体处于层流时提出了著名的达西定律,即认为流速与压降存在线性关系。颗粒床层由多孔物质组成,有其相对应的孔隙率,称为多孔介质。厢式隔膜压滤机流体流经多孔介质间隙时,受到两方面的阻力:一方面来自于液体与固体颗粒表面摩擦形成的乳性阻力,另一方面来自于当流速或方向发生变化时与多孔介质内部的几何障碍相关的形状阻力。两者都会导致压力损失。而且当流速较高时,后者阻力占优势,会破坏流速与压降间的线性关系。但大多数实际情况中,流体通过多孔介质的流速很低,可以忽略流体流经多孔介质时形成的形状阻力,假设为层流。在达西定律中,影响过滤的主要因素就是多孔介质的渗透率,故之后很多学者研究多孔介质中颗粒的形状、孔隙率和渗透率之间的关系,其中最著名的是Kozeny提出的半经验Kozeny-armanCKC)方程。随后,过滤理论的微观本质引起人们的重视,从而提出一系列相对成熟的理论和研究方法。
利用分形几何的方法构建同性多孔介质中微观几何模型计算其有效渗透率,并分析影响渗透性的微观结构(分形维数,孔隙率和最大孔径),研究发现KC常数是孔隙率和分形维数的函数,且随孔隙率的增加而增大。
提出将滤饼形成过程假想分割成许多增量,开发相应的计算机程序模拟可压缩滤饼的形成过程,计算滤饼厚度,局部压力和半局部过滤比阻并与实际测量值进行比较,研究发现该种方法模拟的滤饼厚度可信度高,过滤阻力的变化趋势也相同,但靠近过滤介质的阻力偏低,在靠近滤饼的表面区域的阻力偏高。
隔膜式板框压滤机利用时间增量的方式通过visualbasic程序设计语言模拟滤饼过滤过程随时间、压力、浓度的变化规律,由于假定了整个过滤过程中过滤介质阻力Rm保持不变以及新生成的滤饼性质(含固量和滤饼比阻)近似于整个滤饼的性质导致模拟结果略高于实验数据,但能反映过滤过程的总体趋势。
利用恒压过滤常数测定实验装置测取不同过滤压力下恒压过滤常数以及滤饼的物料常数和压缩性指数,研究发现在相同过滤面积、过滤压力下,过滤常数随原料质量分数增大而减小;在相同原料质量分数、过滤压力下,过滤常数随过滤面积增大而增大;相同过滤面积以及原料质量分数下,过滤常数随过滤压力增大而增大。
依据过滤理论分析恒速过滤和恒压过滤的特点,全自动隔膜压滤机利用达西定律推导恒压过滤下压降公式,计算恒压过滤阶段滤饼比阻和过滤介质阻力,但由于计算过程中把原料固体的密度作为滤饼的固含量从而造成滤饼比阻在恒压过滤阶段较恒速过滤阶段稍大,与理论趋势存在偏差。
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