过滤常数测定
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，验证过滤基本理论。
3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τ
e 及压缩性指数
s 的方法。
4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。
5. 学会有关测量与控制仪表的使用方法。
二、 实验原理
根据恒压过滤方程:(q ＋q e )2＝K(θ＋θe ) (1) 式中: q ─单位过滤面积获得的滤液体积 m 3/m 2; q e ─单位过滤面积的虚拟滤液体积 m 3/m 2; θ─实际过滤时间 S; θe ─虚拟过滤时间 S; K ─过滤常数 m 2/S 。 将(1)式微分得:
e q k
q k dq d 2
2+=θ (2) 此为直线方程，于普通坐标系上标绘
dq
d θ
对 q 的关系，所得直线斜率为: k 2，截距为e q k 2
，从而求出，K ，q e 。在根据θe = q e / K ，求出θe 。
三、 实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项
（1）打开总电源空气开关，打开仪表电源开关。
（2）配制含CaCO38%~13％（质量）的水悬浮液。
（3）开启空压机，打开阀3，阀4，将压缩空气通入配料水槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。
（4）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）。
（5）关闭阀2，在压力料槽排气阀16打开的情况下，打开阀6，使料浆自动由配料桶流入压力槽至1/2~1/3处，关闭阀4，阀6。
（6）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀要不断缓缓排气，但又不能喷浆。
（7）打开1#电磁阀，打开阀2，阀5，阀7，阀10，阀12，阀14，开始实验。（8）手动实验：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。每次△V取为600-700ml左右，记录相应的过滤时间△t。要熟练双秒表轮流读数的方法，量筒交替接液时不要流失滤液。测量8~10个读数即可停止实验。打开2#电磁阀和阀8做中等压力实验。打开3#电磁阀，阀9，阀11做大压力实验。（9）实验完毕关闭阀12，阀14，打开阀4，阀6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶，关闭阀4。
（10）关闭阀2，阀5，打开排气阀16。
（11）关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源。
五、实验原始数据
六、 数据处理
已知： △τ=20s A=0.038m 2×2＝0.076m 2
根据公式△q=△V ／A 可算得以下数据：
由表可以得到低压下的q-q ??τ
图：
P=0.12MPa
P=0.15MPa
P=0.22MPa 序号 △V ／L V ／L △V ／L V ／L △V ／L V ／L 1 5.522 5.522 3.899 3.899 4.474 4.474 2 5.178 10.70
3.873 7.772
4.452 8.952 3
5.172 15.872 3.862 11.634 4.412 13.338 4 5.161 21.033 3.777 15.411 4.405 17.743 5 5.064 2
6.097 3.767 19.178 4.397 22.14 6
4.965 31.062 3.743 22.921 4.377 26.517 7 4.963 36.025 3.717 26.638 4.351 30.868 8 4.770
40.795
4.315
35.183
P=0.12MPa
P=0.15MPa
P=0.22MPa
序号 △q
q
△τ／△q
△q
q
△τ／△q
△q
q △τ／△q 1 0.0727 0.0727 275.26 0.0513 0.0513 389.84 0.0589 0.0589 339.74 2 0.0681 0.1408 587.10 0.0510 0.1023 784.92 0.0586 0.1174 682.84 3 0.0681 0.2088 881.67 0.0508 0.1531 1180.7 0.0581 0.1755 1033.5 4 0.0679 0.2768 1178.0 0.0497 0.2028 1609.7 0.0580 0.2335 1380.3 5 0.0666 0.3434 1500.8 0.0496 0.2523 2017.5 0.0579 0.2913 1728.5 6 0.0653 0.4087 1836.9 0.0493 0.3016 2436.5 0.0576 0.3489 2083.6 7 0.0653 0.4740 2143.9 0.0490 0.3505 2862.5 0.0573 0.4062 2445.4 8
0.0628 0.5368 2549.3
0.0568 0.4629
2818.1
图一 低压时q-q ??τ
图
由图一可以得到：Y=4814.97283X-112.69164
其中K 2=4814.97283，e q K
2
=112.69164；
所以4101537.4-?=K ，02346.0=e q ，4810.56==K q e τ
同理可得中压时的q-q ??τ
图：
图二 中压时q-q ??τ
图
由图二可以得到：Y=8281.613X-61.1018 其中K 2=8281.613，e q K
2
=61.1018；
所以4104150.2-?=K ，007378.0=e q ，5508.30==K q e τ
同理，高压时的q-q ??τ
图为：
图三 高压时q-q ??τ
图
由图三可以得到：Y=6114.99163X-37.06018
其中K 2=6114.99163，e q K
2
=37.06018；
所以4102707.3-?=K ，006061.0=e q ，5299.18==K q e τ
七、 实验结果分析与讨论
误差分析：1.碳酸钙悬浮液搅拌不够充分2.滤布压的不够紧，出来的液体不够澄清3.读数时由于液体还在往下留，存在误差4.实验仪器本身存在误差5.过滤介质的阻力较大
6.实验中滤板和滤框间有严重漏水现象，使得实验误差很大。
八、 思考题解答
1.当你在某一恒压下所测得的k 、q e 、τ
e 值后，若将过滤压强提高一倍，问上述
三个值将有何变化?
由s
p k K -?=1)(2，得：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 = q e / K 知，τe 是变为原来的
1/2。qe 和τ
e 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）
2.影响过滤速率的主要因素有哪些？ 1.过滤面积、2.压强降、
3.滤液粘度
3.为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？
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。
恒压过滤常数测定实验报告
一、 实验课程名称：化工原理 二、实验项目名称：恒压过滤常数测定实验 三、实验目的和要求： 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。 四、实验内容和原理 实验内容：测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K 及压缩性指数S 。 实验原理：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。 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： L p a K u μεε?-=223')1(1 (1) 由此可以导出过滤基本方程式： )('12Ve V v r p A d dV s +?=-μτ (2) 恒压过滤时，令k=1/μr ’v ，K=2k △p 1-s ，q=V/A ，q e =Ve/A ，对(2)式积分得： (q+q e )2=K(τ+τe ) (3) K 、q 、q e 三者总称为过滤常数，由实验测定。 对（3）式微分得： 2(q+q e )dq=Kdτ e q K q K dq d 22+=τ (4) 用△τ/△q 代替dτ/dq ，用q 代替q 。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 。 改变过滤压差△p ，可测得不同的K 值，由K 的定义式两边取对数得： lgK=(1-S)lg(△p)+lg(2k) (5) 在实验压差范围内，若k 为常数，则lgK ～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S ，进而确定物料特性常数k 。 五、主要仪器设备 实验装置如图1-1所示：
实验三 纤维过滤常数测定实验
实验三纤维过滤常数测定实验 一、试验目的 掌握过滤器的过滤常数K’及过滤效率η的检测手段；加深对过滤除菌作用机理的理解。 二、实验任务 1、测量棉花纤维过滤器在不同气速时的过滤效率及压力降。 2、用显微镜测量棉花和超细玻璃纤维的纤维直径。 二、实验装置 本实验装置主要有空气压缩机、空气粗滤器、棉花纤维过滤器、空气计量器、U型压差计和尘埃粒子计数器等组成。 棉花过滤器：器身为内径44cm的玻璃圆筒。棉花相对密度为1.45，按填充密度8%计量并进行安装，滤层厚度为8cm。 尘埃粒子计数器：本实验采用粒子计数器测量空气过滤及过滤后所含的微粒数，该仪器的工作原理简述如下： 当含有尘埃（及微生物）颗粒的空气由仪器内的抽气泵抽入散射腔并通过小光区时，尘埃颗粒既发出散射光，其光通量与颗粒直径及数量成一定比例。该散射光由集光透镜组收集聚焦再投射到光电倍增管上，光电倍增管就输出一电讯号，经两级放大后，根据颗粒大小不同形成的讯号幅度亦不同，经过分挡，模数转换，有五位数码管显示在一定体积内、粒径在某指定值以上的尘埃颗粒总数。由于尘埃的分布是随机的，尘埃本身形状、性质也各不相同，因此所测得的数据只能作为一个相对的统计性数据，但作为净化效果的检测还是极有效和方便的。 四、实验原理及方法 空气通过厚层纤维过滤器时，空气中的微粒即被截流，其作用机理为惯性冲
击、拦截、布朗扩散、重力沉降及静电吸引，并以前两种作用机理为主，气速不同，起主导作用的机理不同。不论何种机理起主导作用，好的过滤器就要有高的过滤效率（过滤阻力则要低）而过滤效率受很多因素影响，如纤维直径和充填密度、空气中的粒子直径及密度、空气的黏度和速度等。但对于已定的过滤系统，影响其过滤效率的主要为操作气速。本实验就是测取模拟的棉花纤维过滤器在不同操作气速下的过滤效率以及过滤阻力，具体操作如下： 1、粒子计数器的校正与使用 ①接上电源②设置参数③自净 2、测量 ①启动压缩机 ②测量过滤前粒子数 ③接通实验装置 ④调整空气流速 ⑤用U型压差计测量不同空气流速的过滤压力降 ⑥测量空气过滤后所含的粒子数 ⑦用显微镜测微尺观测棉花的平均直径 五、实验结果 将实验测得的数据记录于下表 表1 原始数据记录表 数据整理及分析
实验三 恒压过滤及洗涤实验
6 恒压过滤常数的测定 6.1 实验目的 （1）了解恒压板框压滤机的结构，学会恒压过滤的操作方法，验证过滤基本原理。 （2）掌握测定恒压过滤常数K 、滤布阻力当量滤液量q e 、当量过滤时间τe 、及滤饼压缩性指数S 的方法。 （3）学会板框压滤机洗涤操作。 6.2 实验原理 以多孔介质截留悬浮于流体中的颗粒，从而实现固体颗粒与流体的分离的操作称为过滤。若悬浮液中固体浓度较高，固体颗粒在多孔介质表面会形成滤饼，因此，除刚开始过滤外，过滤主要是滤饼层起过滤介质作用，此种过滤称为滤饼过滤。（以上为原理部分） （以下为数据处理部分）滤饼过滤的推动力是压差，由于设备耐压等原因，过滤一般都是情况下都是在恒压条件下进行。在恒压滤饼过滤过程中，由于滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，过滤速率越来越小，因此，恒压过滤尽管其操作压差在过滤过程可保持恒定，但它是一个非定态过程，过滤速率微分式如下： ) (2e q q K d dq +=τ （3-1） 上式中的过滤常数表达式为： K=φ μγ01) (2S m p -? （3-2） 对式（3-1）在恒压条件下积分，得如下恒压过滤方程： )()(2e e k q q ττ+=+ （3-3） 式（3-1）、（3-2）、（3-3）中的K 、q e 、S 、τe 须通过恒压过滤实验测定。 取式（3-1）的倒数得： e q K q K dq d 2 2+=τ （3-4） 由于式（3-4）仍然是一个微分式，因此，为了便于测定和计算，用差分代替微分，式（3-4） 改写成如下形式： e q K q K q 2 2+=??τ （3-5） 在某一压力1m P ?条件下进行过滤实验，用量筒和秒表分别测量和记录一系列滤液体积 i V ?和其相对应的时间间隔i τ?，由i V ?除以过滤面积得i q ?。i q 的取值的方法如下： ∑?+?=-i i i i q q q 1 12 （i=1~8, 00=?q ） (3-6) 在二维坐标系中以i q 为横坐标, 以i i q ??τ为纵坐标绘制一条直线, 由该直线的斜率可计算 出某一压力1m P ?下的过滤常数K 1, 由该直线的截距可计算出滤布阻力当量滤液量q e1, 根据 K q e e 2= τ, 可求出相应的当量过滤时间τe1。 用压力定值调节阀调节过滤压差（一般三个31~m m P P ??），测定并计算出相应压差下
恒压过滤常数测定实验------实验报告
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、qe 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： 2 e = 2(V+V )dV KA d τ 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m 2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： () 2 2=(+)e e V V KA ττ+ 再将式（7）微分，得： 22()=e V V dV KA d τ+ 将式（8）写成差分形式，则
22 =+e q q q K K τ?? 式中： q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3 / m 2 ； τ?— 每次测定的滤液体积所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3 / m 2 。 以 q τ ??为纵坐标，q 为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率： 2=S K 截距： 2=e I q K 则， 2 =K S ，m 2 /s == 2e KI I q S ，m 3 22 2 == e e q I K KS τ ，s 改变过滤压差P ?，可测得不同的K 值，由K 的定义式（2）两边取对数得： lg =(1-s)lg(p)+B K ? 在实验压差范围内，若B 为常数，则lgK ～lg(P ?)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-s)，可得滤饼压缩性指数s 。 三、实验装置与流程 本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。
恒压过滤实验常数测定实验报告
恒压过滤实验
一、实验目的
1、掌握恒压过滤常数 K、通过单位过滤面积当量滤液量 qe 、当量过滤时间 ? e 的测定方法； 加深 K、 qe 、 ? e 的概念和影响因素的理解。 2、 学习滤饼的压缩性指数 s 和物料常数 k 的测定方法。 3、 学习
d? ——q 一类关系的实验测定方法。 dq
4、 学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度的减小实验工作量的目的。 5、 学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试 验指标随各因素的变化趋势，了解适宜操作条件的确定方法。
二、实验内容
1、设定试验指标、因素和水平。因可是限制，分 4 个小组合作共同完成一个正交表。 故同意规定实验指标为恒压过滤常数 K，设定的因素及其水平如表 6-1 所示。假定各因素之 间无交互作用。 2、为便于处理实验结果，应统一选择一个合适的正交表。 3、按选定正交表的表头设计，填入与各因素水平对应的数据，使它变成直观的“实验 方案”表格。 4、分小组进行实验，测定每个实验条件下的过滤常数 K、q 5、对试验指标 K 进行极差分析和方差分析；之处各个因素重要性的大小；讨论 K 随其 影响因素的变化趋势；以提高过滤速度为目标，确定适宜的操作条件。
三、实验原理
1.恒压过滤常数 K、 qe 、 ? e 的测定方法。 在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固 体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤 的进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。 恒压过滤方程
(q ? qe ) 2 ? K (? ? ? e )
式中 q———单位过滤面积获得的滤液体积， m / m ；
3 2
（1）
化工原理恒压过滤常数测定实验报告
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动围，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： （1） 式中：u —过滤速度，m/s ； V —通过过滤介质的滤液量，m 3 ； A —过滤面积，m 2 ； τ —过滤时间，s ； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2 ； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ； r —滤渣比阻，1/m 2 ； C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3 /m 3 ； Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3； r ′ —滤渣比阻，m/kg ；
C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3）式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即V2+2VV e=KA2τ （5） 和从0到积分，则： 将式（4）的积分极限改为从0到V e V e2=KA2τ （6）将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e)dv= KA2(τ+τe) (7) 所需时间，s。 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 再将式（7）微分，得： 2(V+V e)dv= KA2dτ （8）将式（8）写成差分形式，则 （9）式中：Δq—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； Δτ—每次测定的滤液体积所对应的时间，s； —相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 以Δτ/Δq为纵坐标，为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率：S= 截距：I= q e 则，K= ,m2/s
实验三恒压过滤常数测定实验
实验三 恒压过滤常数测定实验 1．实验目的 （1）熟悉板框压滤机的结构和操作方法。 （2）测定恒压过滤常数K 、q e 、θ e 。 （3）测定滤饼的压缩性指数s 。 2．基本原理 由恒压过滤方程： θK q q q e =+22 式中：q — 单位过滤面积所得滤液体积，m 3/ m 2 ； θ— 过滤时间，s ； K － 恒压过滤常数，m 2/s; q e － 反映过滤介质阻力的常数，m 3/ m 2 。 微分得： ()θKd dq q q e =+2 将上式写成差分形式，则： e q K q K q 2 2+=??-θ 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积，m 3/ m 2； θ?— 每次测定滤液体积q ?所对应的时间间隔，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。 以q ??/θ为纵坐标，q 为横坐标，将上式标绘成一直线，由该直线的斜率和截距可求出过 滤常数K 和q e ，而虚拟过滤时间 θe ＝q e 2/K 也可将恒压过滤方程变为： K q q K q e 21 += θ 以q /θ为纵坐标，q 为横坐标，绘成一直线，由直线的斜率和截距求出过滤常数K 和q e 。 改变过滤压差△p ，可测得不同的K 值，由K 的定义式s p k K -?=1) (2两边取对数得： ()()lg(2k)p lg s 1lgK +?-= 在实验压差范围内，若k 为常数，则lgK ～lg(△p)的关系在直角坐标上是一条直线，斜率为 （1-s ），可得滤饼压缩性指数s 。 3．实验装置与流程 本实验装置由空压机、配料槽、压力贮槽、板框过滤机（板框厚度25mm ，每个框过滤面积 0.024m 2，框数2个）等组成，其流程如图2-3所示。 4．实验步骤 （1）在配料槽内配制含CaCO 3约10％（质量）的水悬浮液。 （2）开启空压机，将压缩空气通入配料槽，使CaCO 3悬浮液搅拌均匀。 （3）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）。
D668-化工原理-恒压过滤常数测定实验指导书
恒压过滤常数测定实验指导书
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： ()()()() e s e s V V C r p A V V C r p A d dq Ad dV u +'?'?=+??===--μ?μ?ττ11 （1） 式中：u —过滤速度，m/s ； V —通过过滤介质的滤液量，m 3； A —过滤面积，m 2； τ —过滤时间，s ； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ；
r —滤渣比阻，1/m 2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3； Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3； r ' —滤渣比阻，m/kg ； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令： ()C r p K s ??=-μ?12 （2） 于是式（1）可改写为： ) (22 Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2 。 将式（3）分离变量积分，整理得： ()()?? =+++τ τ022 1d KA V V d V V e e V V V e e （4） 即 τ222KA VV V e =+ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到e τ积分，则： e e KA V τ22= （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： ()()e e KA V V ττ+=+22 （7） 式中：e τ—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e 所需时间，s 。 再将式（7）微分，得： ()τd KA dV V V e 22=+ （8） 将式（8）写成差分形式，则 22 e q q q K K τ?=+? （9） 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3/ m 2； τ?— 每次测定的滤液体积q ?所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。
恒压过滤常数的测定实验报告
实验二 恒压过滤常数的测定 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) 测定过滤常数K 、qe 、θ； (4) 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二． 实验原理 如图一所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在2-4%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液在计量桶内计量。 过滤、洗涤管路如图二示 图一 恒压过滤实验流程示意图 1─调速器;2─电动搅拌器;3、4、6、11、14─阀门; 5、7─压力表8─板框过滤机; 9─压紧装置;10─滤浆槽; 12─旋涡泵；13-计量桶 。
三．主要仪器设备 (1)旋涡泵: 型号: (2)搅拌器: 型号: KDZ-1 ; 功率: 160w 转速: 3200转/分 (3)过滤板: 规格: 160*180*11（mm） (4)滤布：型号工业用；过滤面积0.0475m2 (5)计量桶：第一套长275 mm、宽325mm 四．操作方法与实验步骤 (1)系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10内浆液搅拌 均匀。 (2)板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。用 压紧装置压紧后待用。 (3)使阀门3处于全开、阀4、6、11处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力 表5达到规定值。 (4)待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时 按表计时。记录滤液每增加高度20mm时所用的时间。当计量桶13读数为160 mm 时停止计时，并立即关闭入口阀6。 (5)打开阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽 内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。 (6)改变压力，从（2）开始重复上述实验。
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，在低雷诺数围，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 。 L p a K u μεε?-=223') 1(1
过滤常数的测定
实验四 过滤常数的测定 一、实验目的 1、 熟悉板框压滤机的结构和操作方法； 2、 测定在恒压操作时的过滤常数K ，q e ，τe ，测定物料压缩指数s ； 3、 了解操作条件对过滤速度的影响。 二、实验原理 1、过滤常数的测定 过滤是借助于外界推动力的作用，使悬浮液通过某种多孔性介质，从而实现固液分离的操作。单位时间通过单位过滤面积的滤液量称为过滤速度。过滤速度的大小与压力差、滤饼厚度、悬浮液和滤饼的性质、悬浮液的温度等有关。故过滤速度方程式可表示为： ) (2) (e e q q K q q rv p d dq Ad dV u += +?= == μτ τ （4－1） 式中：V ——滤液量，m 3 ； A ——过滤面积，m 2； τ——得到滤液V 所需的过滤时间，s ； K ——过滤常数，rv p K μ?=2，m 2/s ； q=V/A ，即单位过滤面积的滤液量，m ； q e =V e /A ，即单位过滤面积的虚拟滤液量,m ； V e ——虚拟滤液的体积，它是形成相当于过滤介质阻力的一层滤饼时，应得到的滤液量，m 3； r ——滤饼的比阻，m -2; μ——滤液的粘度，Pa.s ； v ——获得单位体积滤液所形成的滤饼，m 3/m 3。 在恒压过滤情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示： τK qq q e =+22 e e K q τ=2 （4－2） 将过滤方程式微分后得 e q K q K d dq 22+ =τ 实验过程中，可用增量比τ τd dq q 代替??，则有下式 e q K q K q 22+ =??τ （4－3）
标绘出Δτ/Δq 对q (q 取各时间间隔内的平均值)的直线,如上图所示,直线斜率为2/K,截距2q e /K ，由此可求出K 和q e 。 图4－1 Δτ/Δq 与q 的关系 2、滤饼压缩性指数s 及比阻 滤饼的比阻与压差的关系为，s p r r ?=0，带入过滤常数的定义式可得 s s p k v r p K --?=?= 10122μ 两边取对数：)2lg()lg()1(lg k p s K +?-= （4－4） 因常数常数，== =ν μ01 r k s ，故K 与Δp 的关系在双对数坐标上标绘是一条直线， 斜率为（1-s ），由此可计算出压缩性指数s ，读取Δp ～K 直线上任一点处的K 值，将K 、Δp 数据一起代入过滤常数定义式计算物料特性常数k 及比阻。 三、实验装置 本实验装置由板框压滤机、滤浆桶、搅拌桨、计量筒、螺杆泵等组成。滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液，用电动搅拌器进行搅拌（浆液不出现漩涡为好）。滤浆在滤浆槽中经搅拌均匀后，启动螺杆泵，使系统内形成一定的压力。滤浆经板框压滤机，清液进入计量筒，固相被留在板框压滤机上逐渐生成滤饼。定时读取计量筒的液位，并记录。系统压力可由板框压滤计前的进口阀和泵的出口阀、回流阀等进行调节。
恒压过滤常数测定实验实验报告
恒压过滤常数测定实验 1 实验目的 1.1 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。 1.2 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。 1.3 学会测定过滤常数K、q e、τe及压缩性指数s的方法。 1.4 了解过滤压力对过滤速率的影响。 2 基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）p，滤饼厚度L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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： 式中：u—过滤速度，m/s； V—通过过滤介质的滤液量，m3； A—过滤面积，m2； τ—过滤时间，s； q—通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； p—过滤压力（表压）pa； s—滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s； r—滤渣比阻，1/m2；
C—单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3； Ve—过滤介质的当量滤液体积，m3； r‘—滤渣比阻，m/kg； C—单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： 于是式（1）可改写为： 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2 / s。 将式（3）分离变量积分，整理得： 即 将式（4）的积分极限改为从0到V e和从0到τe积分，则： 将式（5）和式（6）相加，可得： 式中：τe—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 将式（8）写成差分形式，则 式中：△q—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； q—相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 △τ—每次测定的滤液体积 q所对应的时间，s；
实验四 恒压过滤常数的测定
实验四 恒压过滤常数测定实验 实验学时:4 实验类型：综合 实验要求：必修 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，验证过滤基本理论。 3.学会测定过滤常数K 、q e 及压缩性指数s 的方法。 4.了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、实验内容 1. 由恒压过滤实验数据求过滤常数K 、q e 。 2. 比较几种压差下的K 、q e 值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。 3. 直角坐标系中绘制θ/q ～q 的关系曲线 4. 在坐标系坐标纸上绘制lgK~lg △p 关系曲线，求出s 。 三、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： ()()()() e s 1e s 1V V C r p A V V C r p A d dq Ad dV u +'?'?=+??===--μ?μ?θθ（1） 式中：u —过滤速度，m/s ； V —通过过滤介质的滤液量，m 3； A —过滤面积，m 2； θ—过滤时间，s ； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ； r —滤渣比阻，1/m 2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3；
恒压过滤实验常数测定实验报告
恒压过滤实验 一、实验目的 1、掌握恒压过滤常数K 、通过单位过滤面积当量滤液量e q 、当量过滤时间e θ的测定方法；加深K 、e q 、e θ的概念和影响因素的理解。 2、 学习 dq d θ ——q 一类关系的实验测定方法。 二、实验内容 1、测定实验条件下的过滤常数K 、e q 三、实验原理 1.恒压过滤常数K 、e q 、e θ的测定方法。 在过滤过程中，由于固体颗粒不断地被截留在介质表面上，滤饼厚度增加，液体流过固体颗粒之间的孔道加长，而使流体阻力增加，故恒压过滤时，过滤速率逐渐下降。随着过滤的进行，若得到相同的滤液量，则过滤时间增加。 恒压过滤方程 )()(2e e K q q θθ+=+ （1） 式中q —单位过滤面积获得的滤液体积，2 3 /m m ； e q —单位过滤面积上的当量滤液体积，2 3 /m m ； e θ—当量过滤时间，s ； θ—实际过滤时间，s ； K —过滤常数，m 2 /s 。 将式（1）进行微分可得： e q K q K dq d 2 2+=θ （2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。其斜率为K 2 ，截距为 e q K 2 ，从而求出K 、e q 。至于e θ可由下式求出： e e K q θ=2 （3） 当各数据点的时间间隔不大时， dq d θ可用增量之比q ??θ来代替. 在本实验装置中，若在
计量瓶中手机的滤液量达到100ml 时作为恒压过滤时间的零点，再次之前从真空吸滤器出口到计量瓶之间的管线中已有的滤液在加上计量瓶忠100ml 滤液，这两部分滤液课视为常量（用'q 表示），这些滤液对应的滤饼视为过滤介质意外的另一层过滤介质。在整理数据是，应考虑进去，则方程式变为 q ??θ=K 2q+K 2（e q +q ′ ） （4） 以 q ??θ与相应区间的平均值q 作图。在普通坐标纸上以q ??θ 为纵坐标，q 为横坐标标绘q ??θ~q 关系，其直线的斜率为：K 2；直线的截距为：K 2（e q +q ′）。 过滤常数的定义式：s p k K -?=12 (5) 两边取对数： )2lg(lg )1(lg k p s K +?-= (6) 因常数='= ν μr k 1 ，故K 与p ?的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为s -1，由此可得滤饼的压缩性指数s ，然后代入式（4-5）求物料特性常数k 。 四、实验方法 操作步骤： 1、开动电动搅拌器将滤浆桶内滤浆搅拌均匀（不要使滤浆出现打旋现象）。将真空吸滤器安装好，放入滤浆桶中，注意滤浆要浸没吸滤器。 2、打开进气阀，关闭调节阀5，然后启动真空泵。 3、调节进气阀，使真空表读数恒定于指定值，然后打开调节阀5进行抽滤，待计量瓶中收集的滤液量达到100ml 时，按表计时，作为恒压过滤零点。记录滤液每增加100ml 所用的时间。当计量瓶读数为800ml 时停表并立即关闭调节阀5. 4、 打开进气阀10和8，待真空表读数降到零时停真空泵。打开调节阀5，利用系统内大气压将吸附在吸滤器上的滤饼卸到桶内。放出计量瓶内滤液，并倒回滤浆槽内。卸下吸滤器清洗干净待用。 5、 结束试验后，切断真空泵、电动搅拌器电源，清晰真空吸滤器并使设备复原。 五、实验装置与流程
化工原理恒压过滤常数测定实验报告
化工原理恒压过滤常数测定实验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K、q e 、τ e 及压缩性指数s的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p，滤饼厚度L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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： （1） 式中：u —过滤速度，m/s； V —通过过滤介质的滤液量，m3； A —过滤面积，m2； τ —过滤时间，s； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，； r —滤渣比阻，1/m2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；
Ve —过滤介质的当量滤液体积，m3； r′ —滤渣比阻，m/kg； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3） 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即 V2+2VV e =KA2τ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到积分，则： V e 2=KA2τ （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e )dv= KA2(τ+τ e ) (7) 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 2(V+V e )dv= KA2dτ （8） 将式（8）写成差分形式，则
化工原理实验 恒压过滤
浙江科技学院 实验报告 课程名称：化工原理 实验名称：恒压过滤常数测定实验学院：生物与化学工程学院专业班：化学工程与工艺111 姓名：王建福 学号：5110420006 同组人员：杨眯眯张涛 实验时间: 2013 年11月14日 指导教师：诸爱士
一、实验课程名称：化工原理 二、实验项目名称：恒压过滤常数测定实验 三、实验目的和要求： 1.熟悉板框压滤机的构造和操作方法； 2.通过实验,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。 四、实验内容和原理 实验内容：测定时间与滤液量的变化关系，绘制相关图表，求出过滤常数K 及压缩性指数S 。 实验原理：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。 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： L p a K u μεε?-=22 3')1(1 (1) u ：过滤速度，m/s K ’：康采尼常数，层流时，K ’＝5.0 ε：床层空隙率，m 3/m 3 μ：滤液粘度，Pas a ：颗粒的比表面积，m 2/m 3 △p ：过滤的压强差，Pa L ：床层厚度，m 恒压过滤时，令k=1/μr ’v ，K=2k △p 1-s ，q=V/A ，q e =Ve/A ，对(2)式积分得： (q+q e )2=K(τ+τe ) (3) K 、q 、q e 三者总称为过滤常数，由实验测定。 对（3）式微分得： 2(q+q e )dq=Kdτ e q K q K dq d 22+=τ (4) 用△τ/△q 代替dτ/dq ，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔△τi ，和对应的滤液体积△ 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 。 改变过滤压差△p ，可测得不同的K 值，由K 的定义式两边取对数得： lgK=(1-S)lg(△p)+lg(2k) (5) 在实验压差范围内，若k 为常数，则lgK ～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S ，进而确定物料特性常数k 。
恒压过滤常数测定装置说明书
恒压过滤常数测定 说明书
恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、q e 、τe 及压缩性指数s 的方法。 4. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 过滤是以某种多孔物质为介质来处理悬浮液以达到固、液分离的一种操作过程，即在外力的作用下，悬浮液中的液体通过固体颗粒层（即滤渣层）及多孔介质的孔道而固体颗粒被截留下来形成滤渣层，从而实现固、液分离。因此，过滤操作本质上是流体通过固体颗粒层的流动，而这个固体颗粒层（滤渣层）的厚度随着过滤的进行而不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速度不断降低。 过滤速度u 定义为单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量。影响过滤速度的主要因素除过滤推动力（压强差）△p ，滤饼厚度L 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。 过滤时滤液流过滤渣和过滤介质的流动过程基本上处在层流流动范围内，因此，可利用流体通过固定床压降的简化模型，寻求滤液量与时间的关系，可得过滤速度计算式： ()()()() e s e s V V C r p A V V C r p A d dq Ad dV u +'?'?=+??===--μ?μ?ττ11 （1） 式中：u —过滤速度，m/s ； V —通过过滤介质的滤液量，m 3； A —过滤面积，m 2； τ —过滤时间，s ； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m 3/m 2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s ；
r —滤渣比阻，1/m 2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m 3/m 3； Ve —过滤介质的当量滤液体积，m 3； r ' —滤渣比阻，m/kg ； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令： ()C r p K s ??=-μ?12 （2） 于是式（1）可改写为： ) (22 Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2 。 将式（3）分离变量积分，整理得： ()()?? =+++τ τ022 1d KA V V d V V e e V V V e e （4） 即 τ222KA VV V e =+ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到e τ积分，则： e e KA V τ22= （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： ()()e e KA V V ττ+=+22 （7） 式中：e τ—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e 所需时间，s 。 再将式（7）微分，得： ()τd KA dV V V e 22=+ （8） 将式（8）写成差分形式，则 22 e q q q K K τ?=+? （9） 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3/ m 2； τ?— 每次测定的滤液体积q ?所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。
实验四 板框压滤机过滤常数的测定
实验四 板框压滤机过滤常数的测定 一、实验目的 1、了解板框压滤机的结构； 2、掌握板框压滤机的操作方法； 3、掌握恒压过滤条件下过滤常数（K 、q e ）的测定方法； 4、掌握采用最小二乘法回归直线方程的方法。 二、实验装置 板框过滤机是常见的间歇式过滤设备，图1为工业生产中常见的几种板框式过滤机。 图1 常见的几种板框式过滤机 本试验所用板框过滤机的整套装置由调浆桶、压缩空气系统、板框过滤机和贮液量筒组成。在调浆桶内配制一定浓度的碳酸钙（CaCO 3）悬浮液，启动搅拌装置，维持悬浮液在过滤过程中不发生沉降。用压缩空气将悬浮液送入板框过滤机进行过滤，调节阀门开度以维持恒压过滤时所需要的恒定压力，滤液流入贮液量筒计量，洗涤水由自来水管送至板框压滤机进行洗涤，洗涤水也用贮液量筒计量其液量。实验完毕后，拆卸板框压滤机，将滤框内的滤渣回收。 实验设备如图2示，实验装置实物见图3。 千斤顶压紧压滤机 自动拉板压滤机 液压压紧压滤机 液压压紧压滤机
图 三、实验设备的性能与主要技术参数 1、本实验装置主要由板框过滤机、空压机、计量槽、压力容器、控制阀等设备组成。 2、板框过滤机的过滤面积大约为0.01m 2（以实测的数据为准），用帆布作为多孔性过滤介
质。由空压机提供压力，通过减压阀调节配料罐内的压力。以碳酸钙和水混合成悬浮液，可完成过滤常数的测定实验。 3、空压机采用Z-0.036微型空气压缩机，排气量0.036m 3/h ，压力为0.7MPa ，功率为0.75kW ，转速为1200rpm ，气体容积30L 。 4、在压力容器上面装有空压机入口给悬浮液加压，通过视镜观察容器内液位的高低。 5、电控箱装有电源开关和空压机开关，按下开关旋钮指示灯亮，即表示相应的工作正在进行，沿开关旋钮上的箭头方向旋转则为关。 6、滤饼可回收利用。 四、实验原理 过滤是一种使流体通过多孔介质，而将固体颗粒物截留，使其从液体或气体中分离出来的单元操作。因此过滤在本质上是流体通过固体颗粒层的流动，所不同的是这种固体颗粒层的厚度会随着过滤过程的进行而不断增加。因此在压强差不变的情况下，单位时间内通过过滤介质的液体量也在不断下降，即过滤速度不断降低。 过滤速度u 的定义是单位时间单位过滤面积内通过过滤介质的滤液量，即： τ τ d dq Ad dV u == （1） 式中：A ——过滤面积，m 2； τ——过滤时间，s ； V ——通过过滤介质的滤液量，m 3。 由分析可知，在恒定压差下，过滤速度dq /d τ与过滤时间τ之间有如图4所示的关系，单位面积的累计滤液量q 和τ的关系，如图5所示。 影响过滤速度的主要因素除压强差(Δp )、滤饼厚度外，还有滤饼、悬浮液(含有固体粒子的流体)的性质、悬浮液的温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。 比较过滤过程与流体通过固体床层的流动过程可知：过滤速度为流体通过固定床层的表观速度u 。同时，液体在由细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于层流。 因此，可利用流体通过固体床压降的简化模型，寻求滤液量q 与时间τ的关系。在层流 图4 过滤速率与时间的关系 过滤速率d q /d τ 时间τ 时间τ 累计滤液量q 图5 累计滤液量与时间的关系