一、恒压过滤常数测定实验
化工原理实验报告
实验名称：恒压过滤常数测定实验
学院：化学工程学院
专业：化学工程与工艺
班级：
姓名：学号：
指导教师：
日期：
一、 实验目的
1、熟悉板框压滤机的构造和操作方法；
2、通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；
3、学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数S 的方法；
4、了解操作压力对过滤速率的影响。
二、 实验原理
1、过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。
2、影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为： (q+q e )2=K(τ+τe ) （1） K 、q 、q e 三者总称为过滤常数，由实验测定。
对（1）式微分得： 2(q+q e )dq=Kdτ
e q K
q K dq d 2
2+=τ （2）
该式表明以dτ/dq 为纵坐标，以q 为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K ，截距为2q e /K 。（2）式中可用△τ/△q 代替dτ/dq ，用q 代替q 。
上式可以改写成：
△τ/△q=2/K* q+2/K* q e （3）
在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔△τi ，和对应的滤液质量△M （除水的密度换算成体积△V i ），可计算出一系列△τi 、△q i 、q i ，在直角坐标系中绘制△τ/△q ～q 的函数关系，得一直线，斜率为2/K ，截距为2q e /K ，可求得K 和q e ，再根据τe =q e 2/K ，可得τe 。
三、 实验装置流程
L p
a K u μεε?-=223')1(1
图一、板框压滤机过滤装置图
CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。
四、实验步骤及注意事项
1.开启电源开关，关闭所有手动阀门。配制含CaCO33％～5％（wt%）的
水悬浮液。
2.料液搅拌：开启空压机，关闭阀1、阀4、阀5，打开阀3、阀2，，将压
缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。
3.安装过滤系统：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前用水浸湿。滤
布要绷紧，不能起皱（注意：用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先
慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。
4.重力灌料：等配料槽料液搅拌均匀后，关闭阀3，打开阀5及压力料槽
上的排气阀，使料浆自动由配料桶流入压力料槽至其视镜2/3处，关闭
阀2、阀5。
5.压力料槽搅料：打开阀4，通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断
搅拌。压力料槽的排气阀应不断排气，但又不能喷浆。
6.压力料槽稳压。打开1#气路，打开阀2、阀5、阀7、阀10、阀12、阀
14，开始实验。
7.开启过滤段阀门，开始计时。手动实验时每次实验应在滤液从汇集管刚
流出的时候作为开始时刻，每次△V取0.1~0.5kg左右，滤液量可以由电
子天平处读出。记录相应的过滤时间△τ及滤液量。每个压力下，测量8～
10个读数即可停止实验。
8.切换气路，压力稳定后重复过滤实验。
9.料液压回：实验完毕关闭阀2、阀4，打开阀4、阀6，将压力料槽的悬
浮液压回配料桶。
10.清洗滤布：每次滤液及滤饼均收集在小桶内，滤饼弄细后重新倒入料浆
桶内，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。
11.关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。
五、原始实验数据（附页）
六、数据处理
1、已知：每个框过滤面积0.038m2，框数2个∴A=2×2×0.038=0.152 m2
表6-1、滤液量数据记录
1）、低压△P1, Δt/Δq~q曲线：
低压时得到直线y=24429.97x+2253.5
K=2/24429.97=8.187*10-5 q e=2253.5/24429.97=0.092 τe= q e/K=1126.7
2）、中压△P2, Δt/Δq~q曲线：
2）、中压△P2, Δt/Δq~q曲线:
3）、高压△P3, Δt/Δq~q曲线:
中压时得到直线y=4297.80x+885.6
K=2/4297.80=4.65*10-4 q e=885.6/4297.80=0.2061
τe= q e/K=443.2
3）、高压△P3, Δt/Δq~q曲线：
高压时得到直线y=10374.75x+1215.5
K=2/4297.80=1.93*10-4 q e=885.6/4297.80=0.1172
τe= q e/K=607.2
七、结果分析与讨论
1本实验的目的是通过恒压过滤实验验证过滤基本原理，实验时要注意夹滤布要对牢板上的洞，安装滤板和滤框用螺旋压紧时，千万不要把手指压伤，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧。
1、本实验操作比较简单，但是容易产生误差。误差的来源主要包括：1）、板框
之间连接不紧密，水没有经过滤布就直接流下来被作为滤液；2）、CaCO3没有搅拌均匀；3）、接、到滤液时不慎溅出；4）、计时产生的时间误差；5）、仪器本身的误差；6）、读数时的个人无误差。
八、思考题解答
1、在恒压过滤实验中,为什么随着过滤的进行,所得滤液越来越少？
过滤实验,主要是靠压差滤液过滤进行的，在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力加大，实际提供给滤液作为动力的压差减少，滤液越来越难通过滤饼，甚至在过一段时间后，过滤就会因为阻力大而停滞。
2、为什么过滤开始时，滤液常常有点混浊，过段时间后才变清？
在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始没有滤饼层，过滤效果不佳，随着滤饼层的增厚，滤液就变清了。开始过滤时，滤饼还未形成，空隙较大的滤布使较小的颗粒得以漏过，滤饼形成后且形成较密的滤饼，使颗粒不易通过。
3、影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得的K、q e、τe值后，若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？
过滤压强提高一倍，K提高到原来的2（1-S）倍。qe是由介质决定，与压强无关。根据τe=qe/K知，τe是变为原来的1/2。qe和τe 是反映过滤介质阻力大小的常数，为常数(本实验默认滤饼不可压缩，S=0)。