过滤常数的测定
实验一板框压滤机过滤常数的测定
实验一 板框压滤机过滤常数的测定 一、 实验目的1．掌握和了解板框压滤机的构造和操作方法 2．测定恒定压力过滤方程中的过滤常数 3．测定洗涤速率与过滤最终速率的关系。
二、 实验原理过滤是液体通过滤渣层（过滤介质与滤饼）的流动。
无论是生产还是设计，过滤计算都要有过滤常数作依据。
由于滤渣厚度随着时间而增加，所以恒压过滤速度随着时间而降低。
不同物料形成的悬浮液，其过滤常数差别很大，即使是同一种物料，由于浓度不同，滤浆温度不同，其过滤常数也不尽相同，故要有可靠的实验数据作参考。
恒压过滤的基本方程为： ()()e E KA V V θθ+=+22式中：θ——过滤时间[ s ]V ——θ时间的过滤体积[m 3 ]e V ——形成相当于滤布阻力的一层滤渣时，所得的滤液体积[m 3 ] e θ——得到滤液体积e V ，所相应的过滤时间[ s ]A ——过滤面积[m 2] K ——过滤常数[ m 2/s ]在一定条件下过滤某种物料的过滤方程的参数K 、e V 、e θ是通过实验测定的，通常依据过滤方程和生产任务去计算需要过滤面积。
1.过滤常数的测定为便于测定常数 设q=V/A, e q =e V /A则过滤方程式为()()e e K q q θθ+=+2q ——过滤时间为θ时，单位过滤面积所得滤液体积[ m 3/m 2]e q ——形成相当与滤布阻力的一层滤渣(所需的过滤时间为e θ)时，单位过滤面积所通过的滤液体积[ m 3/m 2] 将式（2）微分整理得：2（q+e q ）θKd d q = e q q kq k d d 22+=θ 改写差分：e q kq k q 22+=∆∆θ 实验在某恒定压力下，取一系列的θ∆和q ∆值，在直角坐标系中，用q∆∆θ为纵坐标，用q 为横坐标作图，可以得一直线，其斜率为2/K ，截距为2e q /K 。
由此即可求得K 、e q 、e θ则通过下式计算。
kq ee 2=θ2.过滤最终速率与洗涤速率的关系过滤最终速率的确定较困难，因为任何率饼充罐滤框，无法准确观察到，只能从滤液量估计。
过滤常数的测定实验
式③可改写为
d������
������
d������ = 2(������ + ������������)
④
2∆������ ������ = ������������������
○4a
或
2∆������ 1−S ������ = ������0 ������������
○4b
○4b 式④中的 K，qe 都称为过滤常数。
装配过滤器 实验用的过滤器依装配顺序由支撑底座、底板、滤布、板框、预分布板和盖板组成。 （1）滤布在放至底板之前要先用水浸湿。 （2）将过滤器各部件按顺序装好后，用螺丝将上盖拧紧，应注意要按对角顺序紧固螺丝。 过滤实验操作 （1）记录滤液桶初始重量，若实验开始前滤液桶存液过多，应先排放掉一部分。 （2）开启供料阀向过滤器送料。与此同时，打开过滤器盖板上方的排气阀， 排除滤框 内空气后再将其关闭。 （3）利用供料阀调节过滤压力，对于本实验物系，过滤操作压力在 0.02〜0.08MPa 为宜。 （4）注意实验初始阶段并非恒压操作，而是接近恒速操作。因此，可采用 2 只秒表交 替记时，当确定并记录下恒压开始时间 τ1 和相应的滤液量 V1（q1）后， 随即记录恒压操作 下一系列的∆τ 和 V。建议当滤液桶中出现第一滴滤液时，即开始记时。 （5）当滤液量很少，确定滤饼已充满滤框后，可结束实验。
在低雷诺数下，过滤速率可用康采尼（Kozeny)公式表示
d������ 1
������2
������
������ = d������ = ������′ （1 − ε）2������2 = ������������
②
式②中 ������′ — 与滤饼孔隙率、颗粒形状、排列方式等有关的常数，当������������′ < 2 时，������′ = 5；
过滤常数测定实验报告
过滤常数测定实验报告过滤常数测定实验报告引言：过滤常数是指在一定条件下，单位时间内通过滤器的液体量与过滤时间的比值。
它是评估过滤器性能的重要指标之一。
本实验旨在通过测定不同过滤条件下的过滤时间和通过量，来确定过滤常数的大小。
实验步骤：1. 准备实验装置：将滤纸放置在漏斗内，并将漏斗连接到吸水瓶上。
确保漏斗与吸水瓶之间无气泡存在。
2. 测定过滤时间：将一定量的水倒入漏斗中，打开吸水瓶的活塞，记录水完全通过滤纸所需的时间。
3. 测定通过量：将一定量的水倒入漏斗中，打开吸水瓶的活塞，记录通过滤纸的水量。
4. 更改过滤条件：更换滤纸，调整吸水瓶的活塞位置，改变过滤条件，重复步骤2和步骤3。
实验结果：通过对不同过滤条件下的实验数据进行处理和分析，得到以下结果：1. 过滤时间与通过量的关系：通过绘制过滤时间与通过量的散点图，可以观察到它们之间存在一定的关系。
当通过量较小时，过滤时间较短，随着通过量的增加，过滤时间逐渐增加。
这是因为随着通过量的增加，滤纸上的颗粒物逐渐增多，导致过滤速度变慢。
2. 过滤常数的测定：根据实验数据，可以计算出不同过滤条件下的过滤常数。
通过对多组数据的比较，可以发现过滤常数与过滤条件有关。
当滤纸孔径较大、压力差较小时，过滤常数较大，说明过滤器的过滤性能较好。
3. 滤纸的选择：通过对不同滤纸的实验数据进行对比，可以评估滤纸的过滤性能。
选择合适的滤纸可以提高过滤效率和速度。
讨论：1. 实验误差：在实验过程中，可能存在一些误差，如读数误差、仪器误差等。
为了减小误差，可以多次重复实验，取平均值。
2. 实际应用：过滤常数的测定对于工业生产中的过滤过程具有重要意义。
通过确定过滤常数，可以选择合适的过滤条件，提高过滤效率，降低生产成本。
结论：通过本实验的测定和分析，我们成功确定了不同过滤条件下的过滤常数。
实验结果表明，过滤常数与过滤条件和滤纸的选择有关。
合理选择过滤条件和滤纸可以提高过滤效率和速度。
恒压过滤常数的测定实验报告
恒压过滤常数的测定实验报告实验报告：恒压过滤常数的测定一、实验目的本实验旨在通过恒压过滤法测定溶液的过滤常数，并掌握恒压过滤法的实验操作方法。
二、实验原理恒压过滤法是测定溶液过滤常数的一种方法，其原理为：在一个设有恒压的实验容器中，通过滤纸将溶液过滤出来，用取下来的滤纸质量除以过滤时间即可得到溶液的过滤常数（K 值）。
K值越小，表示越难过滤。
三、实验仪器和试剂1. 恒压过滤仪2. 每个组的试验器具有升高的嵌有塑料圈的塞子和三片无灰滤纸；3. 大理石；4. 高纯水；5. 苯酚溶液（浓度为0.05g/L）。
四、实验步骤1. 预处理滤纸。
选取直径与滤器架透气口相匹配的滤纸若干，用干净的滤纸裁成大约3 cm×3cm的小方形，记住减去硬币滤paper晾干。
2. 预处理塞子。
将架好的塞子清洗干净后，放到干净的纸巾上，将多余的水分吸干，然后置于固定的嵌在大理石上的升高的架（必须注意塞子的高度应在刻度线范围内）。
3. 取药样。
将准确称重的苯酚溶液（重量为3.5g）分别加到多个塞子中，然后立即将塞子放到恒压过滤器中并用扣子固定好。
4. 进行过滤。
调节安装在仪器上的压力表数字为0.07Mpa。
落实滤器与盖子之间的拧紧，逐渐加压。
切记不能用过大的力量，以避免卡在胀口。
当压强稳定大约2min后，启动计时器。
过滤时间应掌握在30秒以内，当滴出的流体停下时，自动停止计时。
取下滤纸并将其置于温和的干燥处，稍等一段时间后将其称重，记录重量并计算过滤常数。
5. 完成一轮实验后，对其他药样重复以上步骤，以便统计平均数和标准偏差。
五、实验结果分析通过以上实验步骤，进行如下的计算：药样滤纸重量m1=5.68g滤纸原始重量m2=1.93g记录过滤时间t=29.6s可得到该药样的过滤常数为：K=(m1 - m2) / t = (5.68-1.93)g / 29.6s = 0.113g/s通过对多个药样进行测试，可得到平均数和标准偏差：Ⅰ 0.120 0.007Ⅱ 0.123 0.005Ⅲ 0.128 0.009Ⅳ 0.115 0.002Ⅴ 0.130 0.012Ⅵ 0.113 0.002六、实验结论通过本次实验，我们成功地通过恒压过滤法测定了苯酚溶液的过滤常数，并得到了该药样的数值结果为0.113g/s。
化工原理实验：恒压过滤常数的测定
化工原理实验1：恒压过滤常数的测定 过滤面积：A=0.00423m2 系统存液量：V, =183.8ml
△P1=0.02MPa θ 0:00:00 0:03:21 0:07:05 0:11:03 0:15:20 0:19:58 0:24:47 0:29:58 0:35:22 △θ (s) △θ /△q θ 0 201 224 238 257 278 289 311 324 8502.18 9475.06 10067.26 10870.94 11759.23 12224.53 13155.11 13705.00 0:00:00 0:01:19 0:02:48 0:04:23 0:06:07 0:07:57 0:09:52 0:11:57 0:14:11 △P2=0.04MPa △θ (s) △θ /△q θ 0 79 89 95 104 110 115 125 134 3341.65 3764.65 4018.44 4399.14 4652.93 4864.43 5287.42 5668.12
滤液量/ml qn/(m3/m2) q平均(m3/m2) Δ q(m3/m2) 100 200 300 400 500 600 700 800 900
, ,
0.000000 0.023641 0.047281 0.070922 0.094563 0.118203 0.141844 0.165485 0.189125
其中q =V /A=183.8/0.00423=0.0435 计算实例：以△P1=0.02MPa数据为例： ①当滤液量达到100ml时，V=0ml，△V=0ml，q1=0，△q=△V/A=0 q平均=（0+0.023641）/2=0.011820 当滤液增加到200ml时，V=100ml,q2=V/A=100/0.00423=0.023641,△q=△V/A=0.023641,q平均=（0.023641+0.047281)/2=0.035461 当滤液增加到300ml时，V=200ml,q3=V/A=200/0.00423=0.047281,△q=△V/A=0.023641,q平均=（0.047281+0.070922)/2=0.059102 ②当滤液量从100ml增加到200ml,用时201s,△θ /△q=201/0.023641=8502.18
恒压过滤常数的测定
1.1kW，转速：
2800r/min 摆线针轮减速机
XLD2
圆形板框
PUMA Air Compressor
上海凯达自动化 给水设备有限公
司 不锈钢 不锈钢
ARD110
最大称量：4100g， 分度值：0.1g
装置控 制点
仪表序号
TI01 PI02 PIC03 PI04 WI05 P06 P07
放空阀排出。
3) 装置参数
名称
板框过滤机
空压机
装置参 数
磁力驱动泵
原料釜 配料缸 电子秤
规格
参数
备注
BAS0.0108/0.12×0.012(直径 ×厚度)-NB
0D1012
32CQ-15 50L 20L
板框面积（双面） 0.0216m2
风量：100L/min， 最大风压：
0.8MPa，功率： 0.75kW，转速：
2-5
恒压过滤常数的测定
四、 实验步骤及注意事项 1. 过滤实验 i. 配制含 CaCO33%~5%（wt%）的水悬浮液，用泵抽入原料釜，关闭进料阀门， 开釜底阀，用泵使料液循环，同时开搅拌，使 CaCO3 悬浮液搅拌均匀。 ii. 关泵。开启空压机，将压缩空气通入搅拌釜。 iii. 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）。 iv. 调节搅拌釜的压力到需要值。主要依靠控制面板对釜压力进行设定，由压力 传感器对空压机进行自动调节。 v. 最大压力不要超过 0.3MPa，要考虑各个压力值得分布，从低压过滤开始做实 验较好。 vi. 每次实验应在滤液从汇集管刚流出时开始计时，每次 ΔW 取 200~300g 左右， 记录相应的过滤时间 Δτ。要熟练双秒表轮流读数的方法 vii. 待滤渣装满框时即可停止过滤（以滤液量显著减少到一滴一滴地流出为准）。 viii. 每次滤液滤饼均收集在小桶内，滤饼弄碎后重新倒入料浆桶中。实验结束后 冲洗滤框、滤板及滤布，滤板应当用刷子刷洗。 2. 测定洗涤速率 若需测定洗涤速率和过滤最终的关系，则可通入洗涤水（记住要将旁路阀关 闭），并记录洗涤水量和洗涤时间；若需吹干滤饼，则可通入压缩空气。实验结束 后，停止空气压缩机，关闭进料泵，拆开过滤机，去出滤饼，并将滤布洗净。如 长期不用，则可在配料桶搅拌及进料泵启动情况下，打开放净阀，将剩余浆料排 除，并通入部分清水，清洗釜、供料泵及管道。
实验：过滤常数的测定
过滤常数的测定一. 实验目的1、了解板框过滤机的结构、流程及操作方法。
2、测取不同过滤压力（范围0.05--0.2MPa ）下恒压过滤常数K 、单位过滤面积当量过滤量e q 、当量过滤时间e τ3、测取滤饼的压缩性指数s 和物料常数k 。
4、测定q ∆∆τ～q 关系并绘制不同压力下的q∆∆τ～q 关系曲线。
5、测定lg △P-lgK 关系并在双对数坐标下绘制不同压力下的lg △P-lgK 关系曲线。
二．实验原理过滤是利用能让液体通过而截留固体颗粒的多孔介质（滤布和滤渣），使悬浮液中的固体、液体得到分离的单元操作。
过滤操作本质上是流体通过固体颗粒床层的流动，所不同的是，该固体颗粒床层的厚度随着过滤过程的进行不断增加。
过滤操作分为恒压过滤和恒速过滤。
当恒压操作时，过滤介质两侧的压差维持不变，单位时间通过过滤介质的滤液量不断下降；当恒速操作时，即保持过滤速度不变。
过滤速率基本方程的一般形式为 )(12e sV V P A d dV +∆=-μγντ (1) 一般情况下，s=0～1，对于不可压缩滤饼，s=0。
在恒压过滤时，对（1）式积分可得：q ＋q e )2＝K(τ＋τe ) (2) 将(2)式微分得: e q kq k dq d 22+=τ (3) 此为直线方程，于普通坐标系上标绘dqd τ 对q 的关系，所得直线斜率为: k 2，截距为e q k2，从而求出，K ，q e τ e 由下式得: q 2e ＝K τe (4) 当各数据点的时间间隔不大时，dq d τ可以用增量之比来代替即:q∆∆τ 与q 作图。
另过滤常数的定义式: 2k △p1-s (5)两边取对数: lgK ＝(1-s)lg(△p)＋lg(2k) (6)因 s ＝常数，k ＝v μγ1＝常数，故 K 与△P 的关系，在双对数坐标上标绘是一条直线。
直线的斜率 1-S ，由此可计算出压缩性指数 S ，读取△P-K 直线上任一点处的K ，△p 数据一起代入(5)式计算物料特性常数 k 。
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，验证过滤基本原理；3.学会测定过滤常数K 、qe 、τe 的方法；4.了解操作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、 实验原理过滤是以某种多孔物质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流下来，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的流动，所不同的是这个固体颗粒层的厚度随着过滤过程的进行而不断增加，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了压强差，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。
比较过滤过程与流体经过流动床的流动可知，过滤速度即为流体速度为流体通过固定床的表观速度u 。
同时，流体通过细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动在层流范围内，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，应用层流时公式不难推导出过滤速度计算式：式中：u ----过滤速度，m/sK’----与滤饼空隙率、颗粒形状、排列等诸因素有关的常数，滞流时K'=5 ε----床层的空隙率，m 3/m 3 a ----颗粒的比表面，m 2/m 3 Δp ----过滤的压强降，Pa μ-----滤液粘度，Pa·s L ----床层厚度，m由此可推导出过滤基本方程式： dVdt =)(12e s V V rv p A +-μΔ 式中：V----滤液体积，m 3τ-------过滤时间，s A-------过滤面积；S-------滤饼压缩性指数，无因次。
一般情况下S=0~1；对不可压缩滤饼S=0 R-------滤饼比阻，1/m 2，r=5.0a 2（1-ε）2/ε3r*--------单位压差下的比阻，1/m 2， r*=r △P sLpa K u μεε∆⋅-⋅'=223)1(1ν--------滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次。
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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。
图4-2 板框压滤机过滤流程示意图
四、实验步骤
1．用轻质碳酸钙配制成5~10%左右的滤浆（体积浓度），用搅拌机充分搅拌；
2．用湿透的滤布装在板框压滤机的板与框之间，注意：（1）滤布孔应对准滤机上下部的孔道，绝对不允许没有对准孔道进行安置；（2）按照板框上的编号将它们分别按顺序装好，检查确定正确后，旋紧机头旋钮；
3．关闭原料桶的底阀与清水槽的出口阀、底阀，打开原料槽的出口阀、螺杆泵的出口阀和回流阀，启动螺杆泵；
4．打开压滤机的进口阀，逐渐关闭螺杆泵的出口阀至所需的压力，开始记时，记录得相应滤液下的过滤时间，直至框内充满滤饼；压力控制在0.05~0.15MPa下分别进行实验。
5．实验结束后打开清水槽的出口阀并关闭原料槽的出口阀，用清水清洗管路及泵内的料液；将滤饼与滤液搅匀后倒回配料桶中待用；关闭螺杆泵，将板、框洗干净后按照顺序放回压滤机中，将滤布洗净晾晒备用。
五、实验注意事项
1、板框压滤机安装时一定注意其顺序，使板框交替排列。
2、启动螺杆泵前，一定要打开原料槽的出口阀和泵的出口阀、回流阀，以免烧坏泵。
3、用泵的出口阀调节系统的压力恒定，以保证恒压状态下操作。
六、实验数据记录
七、思考题
1、过滤刚开始时，为什么滤液经常是浑浊的？
答：因为刚开始的时候滤布没有固体附着，所以空隙较大，浑浊液会通过滤布，从而滤液是浑浊的。
当一段时间后，待过滤液体中的固体会填满滤布上的空隙从而使固体颗粒不能通过滤布，此时的液体就会变得清澈。
2、在恒定过滤中，初始阶段为什么不采取恒定操作？
答：因为刚开始时要生成滤饼，等滤饼有一定厚度之后才能开始等压过滤。
3、如果滤液的粘度比较大，你考虑用什么方法改善过滤速率？答：（1）使用助滤剂，改善滤饼特性；（2）加热滤浆，降低滤液粘度；
（3）使用絮凝剂，改变颗粒聚集状态；（4）限制滤饼厚度，降低过滤阻力
4、当操作压强增大一倍时，其K值是否也增大一倍，是得到同样
的过滤量时，其过滤时间是否缩短一半？
答：不是的，dv/dθ=A2ΔP/μrv(v+ve), dv/dθ是代表过滤速率，
它随着过滤的进行，它是一个逐渐减少的过程，虽然ΔP增大一倍，表面上是时间减少一倍，单过滤速率减少，所以过滤得到相同的滤液，所需的时间不是原来的一半，比一半要多。