液體過濾中濾餅結構和特性參數的研究

李占鋒 馮 庸

（1.煙臺職業學院機械工程系，山東 煙臺 264670；2.山東孚德環保有限公司，山東 煙臺 264000）

0 前言

液體過濾中濾餅過濾過程占有重要位置，在濾餅過濾過程中濾餅的結構，包括濾餅的孔隙率，顆粒與顆粒之間、顆粒與過濾介質之間的接觸以及過濾介質的結構特性均會影響流體流動時的阻力和流體流場的變化。這些參數都會影響濾餅過濾中濾餅形成的速率和流體流動的速度，這又直接關系到單位過濾面積濾餅的質量與時間的關系，因此這個問題一直備受關注。而濾餅結構又與顆粒的平均直徑、顆粒的形狀、顆粒本身的強度和顆粒的粒徑分布有關。由于過濾過程的特殊性，除了建立必要的物理模型來描述這一過程外，還須進行大量的試驗測試工作。

1 濾餅的結構與顆粒形狀的關系

德國有學者提出一個帶有涂層的顆粒形狀為球形和針形的濾餅結構的特點，研究對象分別為三氧化鋁（球形顆粒）和鈣硅石（針形顆粒），試驗中對這2 種顆粒表面加以涂層后在不同的水和乙醇比例的混合液組成懸浮液，測定它們的濾餅形成時間。

試驗的計算結果如下。

濾餅阻力使用達西定律，如公式（1）所示。

而濾餅的孔隙率計算采用公式（2）：

式中：為濾餅孔隙率；V為濾餅的體積；V為顆粒的體積。

表1 為隨著水和乙醇的比例不同時的孔隙率變化，可見隨著乙醇含量的增加孔隙率下降，表2 為鈣硅石在相似的試驗條件下（但是固體體積濃度為0.15）所得的結果，結果表明在乙醇濃度由20%增加到60%時，孔隙率明顯下降，但是當大于60%之后變化不大。……