真空过滤实验2010new
实验三过滤实验
实验三过滤实验（一）板框过滤实验本实验设备由我校化工原理实验室与天津大学化工基础实验中心共同研制。
该设备由过滤板、过滤框、旋涡泵等组成，是一种小型的工业用板框过滤机。
本套装置可进行设计型、研究型、综合型实验。
由于设备接近工业生产状况，通过实验可培养学生的工程观念、实验研究能力、设计能力以及解决生产实际问题的能力。
一、实验任务根据实验指导教师要求，从下列实验任务中选择其中一项实验。
1．板框压滤机选型：工业用过滤机选型的依据是物料的性能、分离任务和要求。
为使过滤机的选型最为恰当，通常是用同一悬浮液在小型过滤实验设备中进行实验，以取得必要的过滤数据作为主要依据，然后从技术和经济两方面进行综合分析，确定过滤机的种类和型号。
现有某一工厂需过滤含CaCO3 5.0~5.5 % 的水悬浮液，过滤温度为25℃，固体CaCO3的密度为2930kg/m3。
工业过滤机在0.28MPa的压强差下进行过滤，规定每一操作循环处理悬浮液10m3，过滤时间为30min，滤饼不洗涤，过滤至框内全部充满滤渣时为止，卸饼、清洗、重装等辅助时间为20min。
请你利用实验室的小型板框压滤机（详见设备流程部分，该过滤机的最高过滤推动力（表压力）为0.2Mpa）进行实验，测定有关的过滤参数，根据表1所提供的过滤机型号与规格，从中选择一种合适型号的压滤机，并确定滤框的数目，求出该过滤机的生产能力，为工厂提供选型的技术依据。
表1 过滤机的型号与规格表1中板框压滤机型号如BMS20/635-25的意义为：B表示板框压滤机，M表示明流式（若为A，则表示暗流式），S表示手动压紧（若为Y，则表示液压压紧），20表示过滤面积为20m2，635表示滤框边长为635mm的正方形，25表示滤框的厚度为25mm。
2．回转真空过滤机设计：设计工业用过滤机时，必须先测定有关的过滤参数，这项工作一般是用同一悬浮液在小型过滤实验设备中进行。
现有某一工厂需过滤含CaCO 3 5.0 ~ 5.5 % 的水悬浮液，过滤温度为25℃，固体CaCO 3的密度为2930kg/m 3。
实验 过滤实验
实验四筛分实验过滤也是给水处理的基础实验之一，被广泛地用于科研、教学、生产之中，通过过滤实验不仅可以研究新型过滤工艺，还可以研究滤料的级配、材质、过滤运行最佳条件等等，本实验包括两个内容。
目的1．测定天然河砂的颗粒级配；2．绘制筛分级配曲线，求d10、d80、K80；3．按设计要求对上述河砂进行再筛分；4．求定滤料孔隙率。
原理滤料级配是指将不同大小粒径的滤料按一定比例加以组合，以取得良好的过滤效果。
滤料是带棱角的颗粒，其粒径是指把滤料颗粒包围在内的球体直径（这是一个假想直径）。
在生产中简单的筛分方法是用一套不同孔径的筛子筛分滤料试样，选取合适的粒径级配。
我国现行规范是以筛分孔孔径0.5mm及1.2mm两种规格的筛子过筛，取其中段。
这虽然简便易行，但不能反映滤料粒径的均匀程度，因此还应考虑级配情况。
能反映级配情况的指标是通过筛分级配曲线求得的有效粒径d10，以及d80和不均匀系数K80。
d10是表示通过滤料重量10%的筛分孔孔径，它反映滤料中细颗粒尺寸，即产生水头损失的“有效”部分尺寸；d80系指通过滤料重量80%的筛孔孔径，它反映粗颗粒尺寸；K80为d80与d10之比，即K80= d80/ d10。
K80越大表示粗颗粒尺寸相差越大，滤料粒径越不均匀，这样的滤料对过滤及反冲洗不利。
尤其是反冲洗时，为了满足滤料粗颗粒的膨胀要求就会使细颗粒因过大的反冲洗强度而被冲走；反之，若为满足细颗粒不被冲走的要求而减少反冲洗强度，粗颗粒可能因冲不起来而得不到充分清洗。
故滤料需经过筛分级配。
设备及仪器1．圆孔筛一套，直径0.177~1.68mm，筛孔尺寸如下表所示；2．托盘天平，量程300g，感量0.1g；3．烘箱；4．带拍摇筛机；5．浅盘和刷；6．量筒1000ml。
步骤及记录1．取样：取天然河砂300g，取样时要先将取样部位的表层铲去，然后取样。
将取样器中的砂样洗净后放在浅盘中，将浅盘置于105℃恒温箱中烘干，冷至室温备用；2．称取冷却后的砂样100g，选用一组筛子过筛。
实验三过滤实验
实验三过滤实验一、实验目的1．了解板框过滤机的构造、流程和操作方法；2．测定某一压强下过滤方程式中过滤常数k、q e、θe，增进对过滤理论的理解；3．测定洗涤速率与最终过滤速率的关系。
二、实验内容用板框过滤机在恒定压力(0.05Mpa，0.1MPa)下分离10—15%碳酸钙溶液，测定滤液量与过滤时间的关系并求得过滤常数。
三、基本原理过滤是将悬浮液送至过滤介质的一侧，在其上维持比另一侧高的压力，液体则通过介质而成滤液，而固体粒子则被截流逐渐形成滤渣。
过滤速率由过滤压差及过滤阻力决定，过滤阻力由二部分组成，一为滤布，一为滤渣。
因为滤渣厚度随时间而增加，所以恒压过滤速率随着时间而降低。
对于不可压缩性滤渣，在恒压过滤过情况下，滤液量与过滤时间的关系可用下式表示：(V+V e)2=K·A2·(θ+θe）（3－1）式中：Ｖ———θ时间内的滤液量ｍ３；V e———虚拟滤液量ｍ３；Ａ———过滤面积ｍ２；Ｋ———过滤常数ｍ２／ｓ；θ———过滤时间ｓ；θe———相当于得到滤液V e所需的过滤时间s。
过滤常数一般由实验测定。
为了便于测定这些常数，可将（3－1)式改写成下列形式：23－2）θ时，单位过滤面积的滤液量，m3/m2；q e时间内，单位过滤面积虚拟滤液量，m3/m2。
1e e将式（3－2）进行微分，得2（q+q e)dq=Kdθ3－3）此式形式与Y=A·X+B相同，为一直线方程。
若以dθ/dq为纵坐标，q为横坐标作图，可得一直线，其斜率为2/K，截距为2q e/K，便可求出K、q e和θe。
但是dθ/dq难以测定，dθ/dq可用增量比∆θ/∆q代替，即：3—4）因此，在恒压下进行过滤实验，只需测出一系列的∆θ、∆q值，然后以∆θ/∆q为纵坐标，以q为横坐标（q取各时间间隔内的平均值）作图，即可得到一条直线。
这条直线的斜率为2/K，截距为2q e/K，进而可算出K、q e的值。
再以q=0，θ=0代入式（3—2）即可求出θe。
真空过滤实验
实验报告课程名称： 过程工程原理实验（甲）Ⅰ 指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称： 真空过滤实验 实验类型：________________同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1、熟悉真空过滤机的构造和操作方法。
2、通过真空过滤实验，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、实验内容和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 ；专业： 化学工程与工艺 姓名：学号：日期： 2014-10-27地点： 教十2111装订线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。
真空过滤实验2010new
e q Kq K dq +=（3）这是一个直线方程式，以d τ/dq 对q 在普通坐标纸上标绘必得一直线，它的斜率为2/K ，截距为2qe/K ，但是d τ/dq 难以测定，故实验时可用Δτ/Δq 代替dt/dq 即e q Kq K q 22+=∆∆τ （4）因此，我们只需在某一恒压下进行过滤，测取一系列的q 和Δτ、Δq 值，然后在笛卡儿坐标上以Δτ/Δq 为纵坐标，以q 为横坐标（由于Δτ/Δq 的值是对Δq 来说的，因此图上q 的值应取其此区间的平均值）。
即可得到一直线，这条直线的斜率为2/K ，截距即为2q e /K ，由此可求出K 及q e ，再以q=0, τ=0带入式（2）即可求得τe 。
三、主要设备仪表及实验装置流程图 （一）主要设备：规格尺寸：1、原料槽φ300×200满13升，有效11升约160高2、滤液计量桶φ65×5×600 满1.3升，有效1.1升约500高3、缓冲罐φ76×3004、过滤器φ80/φ100布氏漏斗5、ZXZ-2旋片真空泵220V370W1400rpm抽量2l/s极限真空0.06Pa 6、搅拌 5IK90RA-CF 220V90W，90--1350rpm速度控制电机（二）主要仪表1、温度计：Pt1002、差压传感器（0—10kPa ），数字型使用3、秒表：机械或电子0.1S（三）实验装置流程图四、实验操作步骤开始状态：所有阀们均关闭状态，上下水、电均接好，容器设备内为空均处于正常状态。
连接后电脑，并运行抽滤在线，按下开始试验，准备在线采集数据。
1.配置一定浓度的轻质碳酸镁悬浮液，先放入原料槽中大概4/5水（约14升），接上电源，启动电动搅拌器，使槽内水搅拌均匀，最好不出现明显旋涡（转速一般控制在200—450rpm之间）。
加入一定量的轻质碳酸镁（约500克），具体浓度可以根据情况决定。
2. 启动真空泵，通过阀F3可以调节系统真空度（一般调节在0.80-0.85-0.90MPa），并达到稳定值。
实验报告一：恒压过滤参数的测定
恒压过滤参数的测定实验报告前言1.过滤介质过滤是在推动力的作用下，位于一侧的悬浮液（或含尘气）中的流体通过多孔介质的孔道向另一侧流动。
颗粒则被截留，从而实现流体与颗粒的分离操作过程。
被过滤的悬浮液又称为滤浆，过滤时截留下的颗粒层称为滤饼，过滤的清液称为滤液。
过滤介质即为使流体通过而颗粒被截留的多孔介质。
无论采用何种过滤方式，过滤介质总是必须的，因此过程介质是过滤操作的要素之一。
多ZJ系列真空净油机过滤介质的共性要求是多空、理化性质稳定、耐用和可反复利用等。
可用作过滤介质的材料很多，主要可以分为：（1）织物介质织物是非常常用的过滤介质。
工业上称为滤布（网），由天然纤维、玻璃纤维、合成纤维或者金属丝组织而成。
可截留的最小颗粒视网孔大小而定，一般在几到几十微米的范围。
（2）多孔材料制成片、板或管的各种多孔性固体材料，如素瓷、烧结金属和玻璃、多孔性塑料以及过滤和压紧的毡与棉等。
此滤油机类介质较厚，孔道细，能截留1~3μm 的微小颗粒。
（3）固体颗粒床层由沙、木炭之类的固体颗粒堆积而成的床层，称为率床。
用做过滤介质使含少量悬浮物的液体澄清。
（4）多孔膜过滤是使水通过滤料时去除水中悬浮物和微生物等的净水过程。
滤池通常设在沉淀池或澄清池之后。
目的是使滤后水的浊度达到水质标准的要求。
水经过滤后，残留的细菌、病毒失去了悬浮物的保护作用，从而为过滤后消毒创造了条件。
所以，在以地面水为水源的饮用水净化中，有时可省去沉淀或澄清，但过滤是不可缺少的。
由特殊工艺合成的聚合物薄膜，最常见的是醋酸纤维膜与聚酰胺膜。
膜过滤属精密过滤（ultrafiltration），可分离5nm的微粒。
2.滤饼过滤与深层过滤根据过滤过程的机理有滤饼过滤和深层过滤之分。
滤饼过滤又称为表面过滤。
使用织物、多孔材料或膜等作为过滤介质。
过滤介质的孔径不一定要小于最小颗粒的粒径。
过滤开始时，部分小颗粒可以进入甚至穿过介质的小孔。
但很快由颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。
近代物理实验十五真空获得与真空镀膜
实验十五真空获得与真空镀膜压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空。
真空的分为自然真空和人为真空。
自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇宙空间。
人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。
1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli)首创著名的大气压实验，获得真空。
在真空状态下，由于气体稀薄，分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污染小，汽化点低，高真空的绝缘性能好等等．真空技术是基本实验技术之一，真空技术在近代尖端科学技术，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有日益广泛的应用。
薄膜技术在现代科学技术和工业生产中有着广泛的应用．例如，光学系统中使用的各种反射膜、增透膜、滤光片、分束镜、偏振镜等；电子器件中用的薄膜电阻，特别是平面型晶体管和超大规模集成电路也有赖于薄膜技术来制造；硬质保护膜可使各种经常受磨损的器件表面硬化，大大增强表面耐磨程度；在塑料、陶瓷、石膏和玻璃等非金属材料表面镀以金属膜具有良好的美化装饰效果，有些合金膜还起着保护层的作用；磁性薄膜具有记忆功能，在电子计算机中用作存储记录介质而占有重要地位。
薄膜制备的方法主要有真空蒸发、溅射、分子束外延、化学镀膜等．真空镀膜，是指在真空条件中采用蒸发和溅射等技术使镀膜材料气化，并在一定条件下使气化的原子或分子牢固地凝结在被镀的基片上形成薄膜．真空镀膜是目前用来制备薄膜最常用的方法，真空镀膜技术目前正在向各个重要的科学领域中延伸，引起了人们广泛的注意。
实验目的：1．了解真空技术的基本知识；2．掌握低、高真空的获得和测量的基本原理及方法；3．了解真空镀膜的基本知识；4．学习掌握蒸发镀膜的基本原理和方法．实验原理：1、真空度与气体压强真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数越少，表明真空度越高．由于气体分子密度不易度量，通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高．按照国际单位制(SI)，压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa）。
2010真空的获得和测量 实验报告
真空的获得与测量摘要真空技术主要包括真空获得、测量及检漏。
对于不同的真空范围，分别采用不同的仪器设备。
本实验用机械泵与扩散泵串联而成的高真空机组来获得真空，由复合真空计测量被抽容器所能达到的真空度。
高频火花探漏器可用以判断非金属部件是否漏气，并可粗略地估计一定的真空范围。
关键字真空的获得真空的测量真空检漏引言“真空”泛指低于一个大气压的气体状态。
目前，真空技术在近代尖端科学技术，如高能粒子加速器、大规模集成电路、表面科学、薄膜技术、材料工艺和空间技术等工作中都占有关键的地位，在一般工业生产中的应用则种类繁多，包括化学工业，医学工业，制盐制糖工业，食品工业，电子工业等。
超高真空还促进了半导体器件、大规模集成电路和超导材料、纳米材料等的发展。
为了了解真空技术的基本知识，掌握高真空的获得和测量的基本原理和方法，我们进行真空技术的基本功训练。
正文一、真空技术的发展1643年，意大利物理学家托里拆利发现，真空和自然空间有大气和大气压力存在。
1650年，德国的盖利克制成活塞真空泵。
1654年，他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验，这个试验证明，空间有大气存在，且大气有巨大的压力。
19世纪中后期，英国工业革命的成功，促进了生产力和科学实验发展，同时也推动了真空技术的发展。
1850年和1865年，先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，从而研制成了白炽灯泡（1879）、阴极射线管（1879）、杜瓦瓶（1893）和压缩式真空计（1874）。
压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。
20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。
1935～1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。
这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。
1940年以后，真空应用扩大到核研究（回旋加速器和同位素分离等）、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面，真空技术开始成为一个独立的学科。
第二次世界大战期间，原子物理试验的需要和通信对高质量电真空器件的需要，又进一步促进了真空技术的发展。
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e q K
q K dq +=
（3）
这是一个直线方程式，以d τ/dq 对q 在普通坐标纸上标绘必得一直线，它的斜率为2/K ，截距为2qe/K ，但是d τ/dq 难以测定，故实验时可用Δτ/Δq 代替dt/dq 即
e q K
q K q 2
2+=∆∆τ （4）
因此，我们只需在某一恒压下进行过滤，测取一系列的q 和Δτ、Δq 值，然后在笛卡儿坐标上以Δτ/Δq 为纵坐标，以q 为横坐标（由于Δτ/Δq 的值是对Δq 来说的，因此图上q 的值应取其此区间的平均值）。
即可得到一直线，这条直线的斜率为2/K ，截距即为2q e /K ，由此可求出K 及q e ，再以q=0, τ=0带入式（2）即可求得τe 。
三、主要设备仪表及实验装置流程图 （一）主要设备：
规格尺寸：
1、原料槽φ300×200
满13升，有效11升约160高2、滤液计量桶φ65×5×600 满1.3升，有效1.1升约500高3、缓冲罐φ76×300
4、过滤器φ80/φ100布氏漏斗
5、ZXZ-2旋片真空泵220V
370W1400rpm抽量2l/s极限真空0.06Pa 6、搅拌 5IK90RA-CF 220V
90W，90--1350rpm速度控制电机
（二）主要仪表
1、温度计：Pt100
2、差压传感器（0—10kPa ），数字型使用
3、秒表：机械或电子0.1S
（三）实验装置流程图
四、实验操作步骤
开始状态：所有阀们均关闭状态，上下水、电均接好，容器设备内为空均处于正常状态。
连接后电脑，并运行抽滤在线，按下开始试验，准备在线采集数据。
1.配置一定浓度的轻质碳酸镁悬浮液，先放入原料槽中大概4/5水（约14升），接上电源，启动电动搅拌器，使槽内水搅拌均匀，最好不出现明显旋涡（转速一般控制在200—450rpm之间）。
加入一定量的轻质碳酸镁（约500克），具体浓度可以根据情况决定。
2. 启动真空泵，通过阀F3可以调节系统真空度（一般调节在0.80-0.85-0.90MPa），并达到稳定值。
3. 将滤布水湿，放入布氏漏斗内，并按压均匀。
放入滤浆槽中，用手按压在原料槽的篦子上。
然后打开过滤调节阀F2进行抽滤。
此后，应观察计量罐内有滤液积累，大约高度为20—50mm时，启动电脑开始记录数据按钮，电脑自动采集数据（记录滤液每增加30mm或300Pa滤液高度所用的时间）。
根据情况，可以随时停止采集数据（当计量瓶压力高度读数超过5000 Pa时必须停止记录，以免液位过高冲入缓冲罐），并立即关闭过滤调节阀F2，全开阀F3，关闭真空泵。
4．取出滤饼放回滤浆槽回收，开F5放出滤液（一定要在关闭真空泵和全开F3的情况下放液），卸下过滤漏斗洗净待用；
5．改变真空度重复上述实验。
6．实验完毕，停止真空泵和搅拌，放净计量槽滤液，原料槽中原料液根据实际情况处理。
五、注意事项
1、启动真空泵前检查一下真空泵内真空泵油是否在示镜液面以上；
2、过滤漏斗在滤浆中潜没一定深度，让过滤介质平行于液面，以防止空气被抽入造成滤饼厚度不均匀；
4、电动搅拌器不允许高速挡启动，实验完毕后应将调速钮恢复最小位，启动搅拌前，用手旋转一下搅拌轴以保证顺利启动搅拌。
六、实验报告要求
1、作出一定条件下Δτ/Δq与q的关系线，从图中得到其斜率和截距，计算出过滤常数K和虚拟滤液流量qe。
2、分析不同条件（压力、温度、浓度）等可能带来的影响。
原始数据记录表格：（一定条件下过滤常数测定）
计算说明：
1、计量槽内径=55[mm]；
2、过滤面积=过滤器实际内面积=3.1416*0.092/4=0.00637m2；
3、液面实际高度[mm]=压力高度[Pa]/9.81。
七、思考题
本实验装置真空表的读数是否真正反映实际过程过滤推动力？为什么？。