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、τ_e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：

                                                         (1)

[u1] 由此可以导出过滤基本方程式：

                                                              (2)

[u2] 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+τ_e)                                                                    (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

                                                                                                  (4)

用△τ/△q代替dτ/dq，用代替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△τ_i，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△τ_i、△q_i、_i，在直角坐标系中绘制△τ/△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τ_e=q_e²/K，可得τ_e。

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：

图1-1 板框压滤机过滤流程

[u3] CaCO₃的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。

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（20~50kpa）。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。虑各个压力值的分布，从低压过滤开始做实验较好。

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.         做压力实验：打开阀6、阀9及阀12、阀13，开始加压过滤。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。

9.         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0.1~0.5kg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8～10个读数即可停止实验。

10.     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，实验结束后要冲洗滤框、滤板及滤布不要折，应用刷子刷。

七、实验数据记录与处理

实验原始数据列于表1-1中,本实验称质量，再换算成体积。计算结果列于表1-2中。

  计算示例

  △q=△V/  4 7 1 0 0=4 0 0 / 4 7 1 0 0=0 . 0 0 8 4 9（m³/m²）   

 dτ/dq=△τ/△q=16.56/0.00849=1950.53（sm²/m³

八、实验结果与分析

上图所得实验结果为： K=8.6278*10^(-5),qe=0.071

九、讨论、心得

实验结果误差分析，收获等心得；

思考题：      

1．当操作压强增加一倍，K值是否也增加一倍？要得到同样的过滤液，过滤时间是否缩短一半？

2．为什么过滤开始时，滤液常常有点混浊，过段时间后才变清？

1过滤压强提高一倍，K提高到原来的2倍。不是

2在过滤中，主要靠滤饼层。刚开始没有滤饼层，过滤效果不佳，随着滤饼层的增厚，滤液就变清了。

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。

 收获：

1本实验的目的是通过恒压过滤实验验证过滤基本原理，实验时要注意夹滤布要对牢板上的洞，安装滤板和滤框用螺旋压紧时，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。

2处理数据分析时发现一二两组数据存在很大偏差，可能是做实验量水的体积时溢出很多，使数据不准确。以后实验要注意一下。                                        

3影响过滤速率的主要因素有过滤压强、过滤介质、过滤面积。

问题：

1恒压过滤常数的测定为什么会出现恒速的情况？

2在恒压过滤实验中,为什么随着过滤的进行,所得滤液越来越少

尝试回答：过滤实验,主要是靠压差滤液过滤进行的，在恒压过滤中，随着过滤的进行，虽然其压差不变，但是过滤的滤渣积压压缩成滤饼，随着滤饼的增厚，滤液通过的滤饼的阻力加大，实际提供给滤液作为动力的压差减少，滤液越来越难通过滤饼，甚至在过一段时间后，过滤就会因为阻力大而停滞。

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 [u1]实验报告该部分可省略！！

 [u2]实验报告该部分可省略！！

 [u3]实验报告该部分可省略！！

 

第二篇：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d?——q一类关系的实验测定方法。 dq

二、实验内容

1、测定实验条件下的过滤常数K、qe

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；

qe—单位过滤面积上的当量滤液体积，m/m；

?e—当量过滤时间，s； 3232 （1）

?—实际过滤时间，s；

K—过滤常数，m/s。

将式（1）进行微分可得： d?22?q?qe （2） dqKK

d?2?q的关系，可得直线。其斜率为，截dqK2这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘

距为2qe，从而求出K、qe。至于?e可由下式求出： K

qe2?K?e （3） 当各数据点的时间间隔不大时，d???可用增量之比来代替. 在本实验装置中，若在dq?q

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

以??22?=q+（qe+q） （4） ?qKK????与相应区间的平均值作图。在普通坐标纸上以为纵坐标，为横坐标标绘?q?q

??22?~关系，其直线的斜率为：；直线的截距为：（qe+q）。 ?qKK

过滤常数的定义式：K?2k?p1?s

(5) (6) 两边取对数： lgK?(1?s)lg?p?lg(2k)

因k?1?常数，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??r?

率为1?s，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

图一 恒压过滤实验流程示意图

1─滤浆槽; 2─过滤漏斗; 3─搅拌电机; 4─真空旋塞. 5─积液瓶; 6─真空压力表; 7─针型放空阀; 8─缓冲罐.

9─真空泵; 10─放液阀; 11─真空胶皮管.

1000090008000

Δθ/Δq (m3/m2)

7000600050004000300020001000

0.0000.0200.0400.0600.0800.1000.1200.1400.1600.180

q (m3/m2)

第一套Δθ/Δq——q 曲线