过滤实验 实验报告

实验三 过滤实验

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一、

实验目的

1． 熟悉板框过滤机的结构。 2． 学全板框压滤机的操作方法。

3．测定一定物料恒压过滤方程中的过滤常数K 和q e ，确定恒压过滤方程。 二、 实验原理

过滤是一种能将固体物截流而让流体通过的多孔介质，将固体物从液体或气体中分离出来的过程。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：

u=dV/(Ad 式中A 代表过滤面积m 2, 代表过滤时间s,代表滤液量m 3

.

比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度，即为流体经过固体床的表现速度u.同时，液体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺范围。因此，可利用流体通过固体压床压降的简化模型，寻求滤液量q 与时间 的关系。在低雷诺数下，可用Kozney 的计算式，即：

()322

11dq p u d K L

a ετμε∆==⨯⨯- 对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速度的计算式为：

()()

2e e dp p K

d r q q q q τνμ∆==

++

式中：q e =Ve/A,Ve 为形成与过滤介质阻力相等的滤饼层所得的滤液量m 3

; 为滤饼的比阻1/m 2;v 为单位体积滤液所得到的滤饼的体积m 3/m 3; 为滤液的粘度Pa s;K 为过滤常数m 2/s. 在恒压差过滤时， 上述微分方程积分后可得：22e q qq K τ+=。 将上述方程变换成如下的形式:

12

e q q q

K K

τ

=

+ 因此,实验时只要维持操作压强恒定,计取过时间和相应的滤液量以 q~q 作图得直

线。读取直线斜率1/K 和截距2q e /K 值,进而计算K 和q e 值。

若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面积的滤液q 1,则在 及q 1~q 2范围内将上述微积分方程积分整理后得：

()()1

111

12

e q q q q q q K K

ττ-=

-++- 上表明q-q 1和( q-q 1)为线性关系，从而能方便地求出过滤常数K 和q e .

三、 实验装置和流程

1． 装置

实验装置由配料桶、供料泵、圆形过滤机、滤液计量筒及空气压缩机等组成。可进行过滤、洗涤和吹干三项操作过程。碳酸钙（CaCO3）或碳酸镁（MgCO3）的悬浮液在配料桶内配制成

一定浓度后，为阻止沉淀，料液由供料泵管路循环。配料桶中用压缩空气搅拌，浆液经过滤后，滤液流入计量筒。过滤完毕后，亦可用洗涤水洗涤和压缩空气吹干。

2．实验流程

本实验的流程图如下所示。图中给了两套实验装置的流程。

四、实验数据记录

序号时间间隔（s) 间隔中的滤液量（L）

1（恒压前）19.44 0.640

2 20.18 0.600

3 20.73 0.600

4 21.13 0.600

5 24.77 0.600

6 27.26 0.600

7 31.71 0.600

8 34.73 0.600

9 37.33 0.600

10 41.51 0.600

11 43.34 0.600

12 46.88 0.600

13 49.56 0.600

14 53.58 0.600

15 56.51 0.600

五、实验数据处理

处理数据如下图所示，以序号2为例写出计算全过程

序号间隔

时间

△

s

间隔滤

液量

△V

m3

△q

m3/m2

累积滤

液量V

m3

累积q

m3/m2

累积

时间

s

(t-t1)/(q-q

1)

(q-q1)

m3/m2

1 19.44 0.000640 0.036

2 0.000640 0.0362 19.44 0 0

2 20.18 0.000600 0.0340 0.001240 0.0702 39.62 593.5

3 0.034

3 20.73 0.000600 0.0340 0.001840 0.1042 60.35 601.62 0.068

4 21.13 0.000600 0.0340 0.002440 0.1382 81.48 608.24 0.102

5 24.77 0.000600 0.0340 0.003040 0.1722 106.25 638.31 0.136

6 27.26 0.000600 0.0340 0.003640 0.2062 133.51 671.00 0.170

7 31.71 0.000600 0.0340 0.004240 0.2402 165.22 714.61 0.204

8 34.73 0.000600 0.0340 0.004840 0.2742 199.95 758.45 0.238

9 37.73 0.000600 0.0340 0.005440 0.3082 237.68 802.35 0.272

10 41.51 0.000600 0.0340 0.006040 0.3422 279.19 848.86 0.306

11 43.34 0.000600 0.0340 0.006640 0.3762 322.53 891.44 0.340

12 46.88 0.000600 0.0340 0.007240 0.4102 369.41 935.75 0.374

13 49.56 0.000600 0.0340 0.007840 0.4442 418.97 979.24 0.408

14 53.58 0.000600 0.0340 0.008440 0.4782 472.55 1025.14 0.442

15 56.51 0.000600 0.0340 0.009040 0.5122 529.06 1070.63 0.476

序号2

∆V=V/1000=600/1000= 0.000600 m3

∆q=∆V/A=0.000600*4/(0.785*0.15*0.15)= 0.0340 m3/m2

V=0.000640+0.000600=0.001240 m3

q=V/A=0.001240/0.785X0.152=0.0702 m3/m2

=19.44+20.18=39.62s

(t-t1)/(q-q1)=（39.62-19.44）/（0.0702-0.0362）=593.53

(q-q1)=0.0702-0.0362=0.034m3/m2

六、实验结果及讨论

1．将表中数据描点，根据直线的斜率和截距求出K和q e，并写出恒压过滤方程。