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 。

五、主要仪器设备

实验装置如图1所示：

图1 板框压滤机过滤流程

1-可移动框架2-阀2 3-止回阀4-压力料罐5-排污阀6－放空阀7－玻璃视镜8－压力表9-压紧手轮10-板框组11-板框进口压力表12-阀12 13-阀13 14-压力定值调节阀15-阀8 16-阀7 17-阀6 18-配料槽19-出液口20-指示尺21-进水口22-阀9 23－阀10 24－阀11 25－阀5 26－阀4 27－阀3 28－阀1

控制柜面板图如图2：

图2 控制柜面板图

1-仪表电源开关2-空压机电源开关6-电子天平通讯串口7-智能仪表通讯串口8-压力显示仪9-空气开关

板框压虑机的结构尺寸：框厚度11mm，过滤总面积0.0471m2。

空气压缩机规格型号：V－0.08/8，最大气压0.8MPa。

六、操作方法与实验步骤

（一）实验步骤：

1.配制含CaCO33％～5％（wt%）的水悬浮液。

2.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.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.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.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.调节压力料槽的压力到需要的值。主要依靠调节压力料槽出口处的压力定值调节阀来控制出口压力

恒定，压力料槽的压力由压力表读出。一般可以用一个阀调节不同的三个压力来做实验，具体压力根据操作情况现场决定，一般取20~40kPa左右。考虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。打开阀7、阀10及阀12、阀13，开始加压过滤。

7.放置好电子天平，按下电子天平上的“on”开关，打开电子天平，将料液桶放置到电子天平上。做

好准备工作，可以开始实验。

8.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0.1~0.2kg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20个以上读数即可停止实验。关闭阀12。

9.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，实验结束后要在水桶中冲洗滤框、

滤板及滤布，滤布不要折，应用刷子刷。

七、实验数据记录与处理

实验原始数据列于表1中,本实验称质量，再换算成体积。计算结果列于表2中。

计算示例

八、实验结果与分析

绘制不同压力情况下的关系线，求出K及s。

表3 不同压力下的K值

压缩性指数s=

Y=37396x+3237.3

斜率2/K=37396, 所以K=2/37396=5.3482*(10^-5) (2/K)*qe=3237.3, 所以qe=3237.3/37396=0.086568