恒压过滤常数测定实验1

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。

5. 学会有关测量与控制仪表的使用方法。

二、基本原理

过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力的作用下，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床层的流动，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，其过滤速率不断降低。

影响过滤速度的主要因素除压强差△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，故难以用流体力学的方法处理。

比较过滤过程与流体经过固定床的流动可知：过滤速度即为流体通过固定床的表现速度u。同时，流体在细小颗粒构成的滤饼空隙中的流动属于低雷诺数范围，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，运用层流时泊唆叶公式不难推导出过滤速度计算式：

（1）式中，Δp——过滤的压强差，Pa；

K’——康采尼系数，层流时，K=5.0；

ε——床层的空隙率，m3/m3；

μ——过滤粘度，Pa.s；

a ——颗粒的比表面积，m2/m3；

u ——过滤速度，m/s；

L ——床层厚度，m。

由此可以导出过滤基本方程式：

（2）

式中，V ——滤液体积，m 3 τ——过滤时间，s ； A ——过滤面积，m 2；

S ——滤饼压缩性指数，无因次。一般情况下，S=0~1，对于不可压缩滤饼，S=0； R ——滤饼比阻，1/m 2，r=5.0a 2（1-ε）2/ε3 r’——单位压差下的比阻，1/m 2

ν ——滤饼体积与相应的滤液体积之比，无因次； Ve ——虚拟滤液体积，m 3

在恒压过滤时，对（2）式积分可得：

)()(2

e e K q q ττ+=+

式中，q ——单位过滤面积的滤液体积，m 3/m 2； q e ——单位过滤面积的虚拟滤液体积，m 3/m 2； τe ——虚拟过滤时间，s ；

K ——滤饼常数，由物理特性及过滤压差所决定，m 2/s

K ，q e ，τe 三者总称为过滤常数。利用恒压过滤方程进行计算时，必须首先需要知道K, q e, τe,它们只有通过实验才能确定。 对上式微分得：

???

??

+==+e e q K q K dq d Kd dq q q 22)(2ττ 该式表明以dτ/dq 为纵坐标，以q 为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K ，截距为2 q e /K 。在实验测定中，为便于计算，可用增量?替代，把上式改写成

e

q K q K

q 2

2+=??τ 在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔及对应的滤液体积，由此算出一

系列在直角坐标系中绘制的函数关系，得一直线。由直线的斜率和截距便可求出K 和qe ，再根据τe=qe/K ，求出τe 。

三、实验装置与流程

四、实验步骤

（1）打开总电源空气开关，打开仪表电源开关，关闭所有手动阀门。

（2）配制含CaCO38%~13％（质量）的水悬浮液。

（3）开启空压机，打开阀3，阀4，将压缩空气通入配料水槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。搅拌后，关闭刚才开启的阀门。

（4）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，先慢慢转动手轮使板框合上，然后再压紧）。

（5）关闭阀2，在压力料槽排气阀16打开的情况下，打开阀4、阀6，使料浆自动由配料桶流入压力槽至1/2~1/3处，关闭阀4，阀6。

（6）通压缩空气至压力贮槽，使容器内料浆不断搅拌。压力料槽的排气阀要不断缓缓排气，但又不能喷浆。至浑浊时停止。

（7）打开1# 电磁阀，打开阀2，阀5，阀7，阀10，阀12，阀14，开始实验。

（8）手动实验：每次实验应在滤液从汇集管刚流出的时刻作为开始时刻。每20秒记录一次ΔV变化量。测量8~10个数据即可停止过滤。

（9）切换气路，压力稳定后重复过滤实验。

（10）实验完毕关闭阀2，阀4，打开阀4，阀6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶。（11）打开板框，观察滤饼形状，用过滤出来的清水洗涤滤布，将水倒回料液槽供下次试验

用。

（12）关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源。

五、数据记录与处理

1、过滤面积计算：

实验已知：每个框过滤面积0.038m2，框数2个

∴A=2×2×0.038=0.152 m2

表（一）滤液量数据记录

时间(S)

低压△P1 中压△P2 高压△P3

滤液

量

/Kg

滤液体积

V / m3

滤液体积

增量△V /

m3

滤液体积V

/ m3

滤液体积

增量△V /

m3

滤液体积V

/ m3

滤液体积

增量△V /

m3

20 1.231 1.231*10-3 1.231*10-3 3.022 3.022*10-3 3.022*10-3 2.219 2.219*10-3 2.219*10-3 40 2.465 2.465*10-3 1.234*10-3 6.001 6.001*10-3 2.979*10-3 4.356 4.356*10-3 2.137*10-3 60 3.475 3.475*10-3 1.010*10-38.625 8.625*10-3 2.624*10-3 6.140 6.140*10-3 1.784*10-3 80 4.460 4.460*10-30.985*10-311.23 11.23*10-3 2.605*10-37.880 7.880*10-3 1.740*10-3 100 5.480 5.480*10-3 1.020*10-313.726 13.726*10-3 2.496*10-39.467 9.467*10-3 1.587*10-3 120 6.405 6.405*10-30.925*10-315.879 15.879*10-3 2.153*10-310.990 10.990*10-3 1.523*10-3 140 7.297 7.297*10-30.892*10-318.125 18.125*10-3 2.246*10-312.463 12.463*10-3 1.473*10-3 160 8.145 8.145*10-30.848*10-320.171 20.171*10-3 2.046*10-313.906 13.906*10-3 1.443*10-3

表（二）单位时间过滤面积对应的滤液体积和体积增量（计算公式: q=V/A）

时间间隔(20S)

低压△P1 中压△P2 高压△P3

q/(m3/m2) Δt/Δq/

(s·m2 .m-3)

q/(m3/m2) Δt/Δq/

(s·m2 .m-3)

q/(m3/m2) Δt/Δq/

(s·m2 .m-3)

1 8.099*10-32469.4419.881*10-31005.9814.599*10-31369.96

2 16.217*10-32463.6639.480*10-31020.4628.658*10-31422.58

3 22.862*10-33009.7856.743*10-31158.5540.395*10-31704.01

4 29.342*10-33086.4273.881*10-31166.9951.842*10-31747.18

5 36.053*10-32980.1890.303*10-31217.8862.283*10-31915.52

6 42.138*10-33286.77104.467*10-31412.0372.302*10-31996.21

7 48.007*10-33407.73119.243*10-31353.5581.993*10-32063.77

8 53.585*10-33585.51132.704*10-31485.7791.487*10-32106.59

低压△P1, Δt/Δq~q曲线:

中压△P2, Δt/Δq~q曲线:

高压△P3, Δt/Δq~q曲线

恒压过滤常数测定实验报告

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 、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?-=223')1(1 (1) 由此可以导出过滤基本方程式： )('12Ve V v r p A d dV s +?=-μτ (2) 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 ，用q 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△τi ，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△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1-1所示：

实验三 纤维过滤常数测定实验

实验三纤维过滤常数测定实验 一、试验目的 掌握过滤器的过滤常数K’及过滤效率η的检测手段；加深对过滤除菌作用机理的理解。 二、实验任务 1、测量棉花纤维过滤器在不同气速时的过滤效率及压力降。 2、用显微镜测量棉花和超细玻璃纤维的纤维直径。 二、实验装置 本实验装置主要有空气压缩机、空气粗滤器、棉花纤维过滤器、空气计量器、U型压差计和尘埃粒子计数器等组成。 棉花过滤器：器身为内径44cm的玻璃圆筒。棉花相对密度为1.45，按填充密度8%计量并进行安装，滤层厚度为8cm。 尘埃粒子计数器：本实验采用粒子计数器测量空气过滤及过滤后所含的微粒数，该仪器的工作原理简述如下： 当含有尘埃（及微生物）颗粒的空气由仪器内的抽气泵抽入散射腔并通过小光区时，尘埃颗粒既发出散射光，其光通量与颗粒直径及数量成一定比例。该散射光由集光透镜组收集聚焦再投射到光电倍增管上，光电倍增管就输出一电讯号，经两级放大后，根据颗粒大小不同形成的讯号幅度亦不同，经过分挡，模数转换，有五位数码管显示在一定体积内、粒径在某指定值以上的尘埃颗粒总数。由于尘埃的分布是随机的，尘埃本身形状、性质也各不相同，因此所测得的数据只能作为一个相对的统计性数据，但作为净化效果的检测还是极有效和方便的。 四、实验原理及方法 空气通过厚层纤维过滤器时，空气中的微粒即被截流，其作用机理为惯性冲

击、拦截、布朗扩散、重力沉降及静电吸引，并以前两种作用机理为主，气速不同，起主导作用的机理不同。不论何种机理起主导作用，好的过滤器就要有高的过滤效率（过滤阻力则要低）而过滤效率受很多因素影响，如纤维直径和充填密度、空气中的粒子直径及密度、空气的黏度和速度等。但对于已定的过滤系统，影响其过滤效率的主要为操作气速。本实验就是测取模拟的棉花纤维过滤器在不同操作气速下的过滤效率以及过滤阻力，具体操作如下： 1、粒子计数器的校正与使用 ①接上电源②设置参数③自净 2、测量 ①启动压缩机 ②测量过滤前粒子数 ③接通实验装置 ④调整空气流速 ⑤用U型压差计测量不同空气流速的过滤压力降 ⑥测量空气过滤后所含的粒子数 ⑦用显微镜测微尺观测棉花的平均直径 五、实验结果 将实验测得的数据记录于下表 表1 原始数据记录表 数据整理及分析

实验三 恒压过滤及洗涤实验

6 恒压过滤常数的测定 6.1 实验目的 （1）了解恒压板框压滤机的结构，学会恒压过滤的操作方法，验证过滤基本原理。 （2）掌握测定恒压过滤常数K 、滤布阻力当量滤液量q e 、当量过滤时间τe 、及滤饼压缩性指数S 的方法。 （3）学会板框压滤机洗涤操作。 6.2 实验原理 以多孔介质截留悬浮于流体中的颗粒，从而实现固体颗粒与流体的分离的操作称为过滤。若悬浮液中固体浓度较高，固体颗粒在多孔介质表面会形成滤饼，因此，除刚开始过滤外，过滤主要是滤饼层起过滤介质作用，此种过滤称为滤饼过滤。（以上为原理部分） （以下为数据处理部分）滤饼过滤的推动力是压差，由于设备耐压等原因，过滤一般都是情况下都是在恒压条件下进行。在恒压滤饼过滤过程中，由于滤饼不断增厚，过滤阻力不断增大，过滤速率越来越小，因此，恒压过滤尽管其操作压差在过滤过程可保持恒定，但它是一个非定态过程，过滤速率微分式如下： ) (2e q q K d dq +=τ （3-1） 上式中的过滤常数表达式为： K=φ μγ01) (2S m p -? （3-2） 对式（3-1）在恒压条件下积分，得如下恒压过滤方程： )()(2e e k q q ττ+=+ （3-3） 式（3-1）、（3-2）、（3-3）中的K 、q e 、S 、τe 须通过恒压过滤实验测定。 取式（3-1）的倒数得： e q K q K dq d 2 2+=τ （3-4） 由于式（3-4）仍然是一个微分式，因此，为了便于测定和计算，用差分代替微分，式（3-4） 改写成如下形式： e q K q K q 2 2+=??τ （3-5） 在某一压力1m P ?条件下进行过滤实验，用量筒和秒表分别测量和记录一系列滤液体积 i V ?和其相对应的时间间隔i τ?，由i V ?除以过滤面积得i q ?。i q 的取值的方法如下： ∑?+?=-i i i i q q q 1 12 （i=1~8, 00=?q ） (3-6) 在二维坐标系中以i q 为横坐标, 以i i q ??τ为纵坐标绘制一条直线, 由该直线的斜率可计算 出某一压力1m P ?下的过滤常数K 1, 由该直线的截距可计算出滤布阻力当量滤液量q e1, 根据 K q e e 2= τ, 可求出相应的当量过滤时间τe1。 用压力定值调节阀调节过滤压差（一般三个31~m m P P ??），测定并计算出相应压差下

恒压过滤常数测定实验------实验报告

恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 3. 学会测定过滤常数K 、qe 、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、基本原理 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： 2 e = 2(V+V )dV KA d τ 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m 2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： () 2 2=(+)e e V V KA ττ+ 再将式（7）微分，得： 22()=e V V dV KA d τ+ 将式（8）写成差分形式，则

22 =+e q q q K K τ?? 式中： q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3 / m 2 ； τ?— 每次测定的滤液体积所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3 / m 2 。 以 q τ ??为纵坐标，q 为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率： 2=S K 截距： 2=e I q K 则， 2 =K S ，m 2 /s == 2e KI I q S ，m 3 22 2 == e e q I K KS τ ，s 改变过滤压差P ?，可测得不同的K 值，由K 的定义式（2）两边取对数得： lg =(1-s)lg(p)+B K ? 在实验压差范围内，若B 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 。 三、实验装置与流程 本实验装置由空压机、配料槽、压力料槽、板框过滤机等组成，其流程示意如图1。

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、 学习滤饼的压缩性指数 s 和物料常数 k 的测定方法。 3、 学习
d? ——q 一类关系的实验测定方法。 dq
4、 学习用正交试验法来安排实验，达到最大限度的减小实验工作量的目的。 5、 学习对正交试验法的实验结果进行科学的分析，分析出每个因素重要性的大小，指出试 验指标随各因素的变化趋势，了解适宜操作条件的确定方法。
二、实验内容
1、设定试验指标、因素和水平。因可是限制，分 4 个小组合作共同完成一个正交表。 故同意规定实验指标为恒压过滤常数 K，设定的因素及其水平如表 6-1 所示。假定各因素之 间无交互作用。 2、为便于处理实验结果，应统一选择一个合适的正交表。 3、按选定正交表的表头设计，填入与各因素水平对应的数据，使它变成直观的“实验 方案”表格。 4、分小组进行实验，测定每个实验条件下的过滤常数 K、q 5、对试验指标 K 进行极差分析和方差分析；之处各个因素重要性的大小；讨论 K 随其 影响因素的变化趋势；以提高过滤速度为目标，确定适宜的操作条件。
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 ；
3 2
（1）

实验三恒压过滤常数测定实验

实验三 恒压过滤常数测定实验 1．实验目的 （1）熟悉板框压滤机的结构和操作方法。 （2）测定恒压过滤常数K 、q e 、θ e 。 （3）测定滤饼的压缩性指数s 。 2．基本原理 由恒压过滤方程： θK q q q e =+22 式中：q — 单位过滤面积所得滤液体积，m 3/ m 2 ； θ— 过滤时间，s ； K － 恒压过滤常数，m 2/s; q e － 反映过滤介质阻力的常数，m 3/ m 2 。 微分得： ()θKd dq q q e =+2 将上式写成差分形式，则： e q K q K q 2 2+=??-θ 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积，m 3/ m 2； θ?— 每次测定滤液体积q ?所对应的时间间隔，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。 以q ??/θ为纵坐标，q 为横坐标，将上式标绘成一直线，由该直线的斜率和截距可求出过 滤常数K 和q e ，而虚拟过滤时间 θe ＝q e 2/K 也可将恒压过滤方程变为： K q q K q e 21 += θ 以q /θ为纵坐标，q 为横坐标，绘成一直线，由直线的斜率和截距求出过滤常数K 和q e 。 改变过滤压差△p ，可测得不同的K 值，由K 的定义式s p k K -?=1) (2两边取对数得： ()()lg(2k)p lg s 1lgK +?-= 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是一条直线，斜率为 （1-s ），可得滤饼压缩性指数s 。 3．实验装置与流程 本实验装置由空压机、配料槽、压力贮槽、板框过滤机（板框厚度25mm ，每个框过滤面积 0.024m 2，框数2个）等组成，其流程如图2-3所示。 4．实验步骤 （1）在配料槽内配制含CaCO 3约10％（质量）的水悬浮液。 （2）开启空压机，将压缩空气通入配料槽，使CaCO 3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）。

D668-化工原理-恒压过滤常数测定实验指导书

恒压过滤常数测定实验指导书

恒压过滤常数测定实验 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、基本原理 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 ； 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。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令： ()C r p K s ??=-μ?12 （2） 于是式（1）可改写为： ) (22 Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2 。 将式（3）分离变量积分，整理得： ()()?? =+++τ τ022 1d KA V V d V V e e V V V e e （4） 即 τ222KA VV V e =+ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到e τ积分，则： e e KA V τ22= （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： ()()e e KA V V ττ+=+22 （7） 式中：e τ—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e 所需时间，s 。 再将式（7）微分，得： ()τd KA dV V V e 22=+ （8） 将式（8）写成差分形式，则 22 e q q q K K τ?=+? （9） 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3/ m 2； τ?— 每次测定的滤液体积q ?所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。

一、恒压过滤常数测定实验

化工原理实验报告 实验名称：恒压过滤常数测定实验 学院：化学工程学院 专业：化学工程与工艺 班级： 姓名：学号：

指 导 教 师： 日 期： 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 、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。 二、 实验原理 1、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。 2、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，在低雷诺数围，过滤速率计算式为： (q+q e )2=K(τ+τe ) （1） K 、q 、q e 三者总称为过滤常数，由实验测定。 对（1）式微分得： 2(q+q e )dq=Kdτ e q K q K dq d 2 2+=τ （2） 该式表明以dτ/dq 为纵坐标，以q 为横坐标作图可得一直线，直线斜率为2/K ，截距为2q e /K 。（2）式中可用△τ/△q 代替dτ/dq，用q 代替q 。 上式可以改写成： △τ/△q=2/K* q+2/K* q e （3） 在恒压条件下，用秒表和电子称分别测定一系列时间间隔△τi ，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△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 。 L p a K u μεε?-=223') 1(1

化工原理恒压过滤常数测定实验报告

恒压过滤常数测定实验 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、基本原理 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围，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： （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 ； 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/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3）式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即V2+2VV e=KA2τ （5） 和从0到积分，则： 将式（4）的积分极限改为从0到V e V e2=KA2τ （6）将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e)dv= KA2(τ+τe) (7) 所需时间，s。 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 再将式（7）微分，得： 2(V+V e)dv= KA2dτ （8）将式（8）写成差分形式，则 （9）式中：Δq—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； Δτ—每次测定的滤液体积所对应的时间，s； —相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 以Δτ/Δq为纵坐标，为横坐标将式（9）标绘成一直线，可得该直线的斜率和截距， 斜率：S= 截距：I= q e 则，K= ,m2/s

恒压过滤常数测定实验实验报告

恒压过滤常数测定实验 1 实验目的 1.1 熟悉板框压滤机的构造和操作方法。 1.2 通过恒压过滤实验，验证过滤基本理论。 1.3 学会测定过滤常数K、q e、τe及压缩性指数s的方法。 1.4 了解过滤压力对过滤速率的影响。 2 基本原理 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： 式中：u—过滤速度，m/s； V—通过过滤介质的滤液量，m3； A—过滤面积，m2； τ—过滤时间，s； q—通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； p—过滤压力（表压）pa； s—滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，Pa.s； r—滤渣比阻，1/m2；

C—单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3； Ve—过滤介质的当量滤液体积，m3； r‘—滤渣比阻，m/kg； C—单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： 于是式（1）可改写为： 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2 / s。 将式（3）分离变量积分，整理得： 即 将式（4）的积分极限改为从0到V e和从0到τe积分，则： 将式（5）和式（6）相加，可得： 式中：τe—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 将式（8）写成差分形式，则 式中：△q—每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m3/ m2； q—相邻二个q值的平均值，m3/ m2。 △τ—每次测定的滤液体积 q所对应的时间，s；

恒压过滤常数的测定实验报告

实验二 恒压过滤常数的测定 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) 测定过滤常数K 、qe 、θ； (4) 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二． 实验原理 如图一所示，滤浆槽内配有一定浓度的轻质碳酸钙悬浮液（浓度在2-4%左右），用电动搅拌器进行均匀搅拌(浆液不出现旋涡为好)。启动旋涡泵，调节阀门3使压力表5指示在规定值。滤液在计量桶内计量。 过滤、洗涤管路如图二示 图一 恒压过滤实验流程示意图 1─调速器;2─电动搅拌器;3、4、6、11、14─阀门; 5、7─压力表8─板框过滤机; 9─压紧装置;10─滤浆槽; 12─旋涡泵；13-计量桶 。

三．主要仪器设备 (1)旋涡泵: 型号: (2)搅拌器: 型号: KDZ-1 ; 功率: 160w 转速: 3200转/分 (3)过滤板: 规格: 160*180*11（mm） (4)滤布：型号工业用；过滤面积0.0475m2 (5)计量桶：第一套长275 mm、宽325mm 四．操作方法与实验步骤 (1)系统接上电源，打开搅拌器电源开关，启动电动搅拌器2。将滤液槽10内浆液搅拌 均匀。 (2)板框过滤机板、框排列顺序为：固定头-非洗涤板-框-洗涤板-框-非洗涤板-可动头。用 压紧装置压紧后待用。 (3)使阀门3处于全开、阀4、6、11处于全关状态。启动旋涡泵12，调节阀门3使压力 表5达到规定值。 (4)待压力表5稳定后，打开过滤入口阀6过滤开始。当计量桶13内见到第一滴液体时 按表计时。记录滤液每增加高度20mm时所用的时间。当计量桶13读数为160 mm 时停止计时，并立即关闭入口阀6。 (5)打开阀门3使压力表5指示值下降。开启压紧装置卸下过滤框内的滤饼并放回滤浆槽 内，将滤布清洗干净。放出计量桶内的滤液并倒回槽内，以保证滤浆浓度恒定。 (6)改变压力，从（2）开始重复上述实验。

过滤常数的测定

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。

实验四 恒压过滤常数的测定

实验四 恒压过滤常数测定实验 实验学时:4 实验类型：综合 实验要求：必修 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，验证过滤基本理论。 3.学会测定过滤常数K 、q e 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 1. 由恒压过滤实验数据求过滤常数K 、q e 。 2. 比较几种压差下的K 、q e 值，讨论压差变化对以上参数数值的影响。 3. 直角坐标系中绘制θ/q ～q 的关系曲线 4. 在坐标系坐标纸上绘制lgK~lg △p 关系曲线，求出s 。 三、基本原理 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 1e s 1V V C r p A V V C r p A d dq Ad dV u +'?'?=+??===--μ?μ?θθ（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； θ—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 ； 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；

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e q 、当量过滤时间e θ的测定方法；加深K 、e q 、e θ的概念和影响因素的理解。 2、 学习 dq d θ ——q 一类关系的实验测定方法。 二、实验内容 1、测定实验条件下的过滤常数K 、e q 三、实验原理 1.恒压过滤常数K 、e q 、e θ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 )()(2e e K q q θθ+=+ （1） 式中q —单位过滤面积获得的滤液体积，2 3 /m m ； e q —单位过滤面积上的当量滤液体积，2 3 /m m ； e θ—当量过滤时间，s ； θ—实际过滤时间，s ； K —过滤常数，m 2 /s 。 将式（1）进行微分可得： e q K q K dq d 2 2+=θ （2） 这是一个直线方程式，于普通坐标上标绘q dq d -θ的关系，可得直线。其斜率为K 2 ，截距为 e q K 2 ，从而求出K 、e q 。至于e θ可由下式求出： e e K q θ=2 （3） 当各数据点的时间间隔不大时， dq d θ可用增量之比q ??θ来代替. 在本实验装置中，若在

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 q ??θ=K 2q+K 2（e q +q ′ ） （4） 以 q ??θ与相应区间的平均值q 作图。在普通坐标纸上以q ??θ 为纵坐标，q 为横坐标标绘q ??θ~q 关系，其直线的斜率为：K 2；直线的截距为：K 2（e q +q ′）。 过滤常数的定义式：s p k K -?=12 (5) 两边取对数： )2lg(lg )1(lg k p s K +?-= (6) 因常数='= ν μr k 1 ，故K 与p ?的关系在对数坐标上标绘时应是一条直线，直线的斜率为s -1，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

化工原理恒压过滤常数测定实验报告

化工原理恒压过滤常数测定实验报告 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

恒压过滤常数测定实验 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，验证过滤基本理论。 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. 了解过滤压力对过滤速率的影响。 二、基本原理 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： （1） 式中：u —过滤速度，m/s； V —通过过滤介质的滤液量，m3； A —过滤面积，m2； τ —过滤时间，s； q —通过单位面积过滤介质的滤液量，m3/m2； △p —过滤压力（表压）pa ； s —滤渣压缩性系数； μ—滤液的粘度，； r —滤渣比阻，1/m2； C —单位滤液体积的滤渣体积，m3/m3；

Ve —过滤介质的当量滤液体积，m3； r′ —滤渣比阻，m/kg； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r、C和△p都恒定，为此令： （2） 于是式（1）可改写为： （3） 式中：K—过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，m2/s 将式（3）分离变量积分，整理得： （4） 即 V2+2VV e =KA2τ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到积分，则： V e 2=KA2τ （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： 2(V+V e )dv= KA2(τ+τ e ) (7) 式中：—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量Veτ e 所需时间，s。 再将式（7）微分，得： 2(V+V e )dv= KA2dτ （8） 将式（8）写成差分形式，则

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 。

实验三 恒压过滤常数测定实验1

实验三 恒压过滤常数测定实验 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、基本原理 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 V V C r p A d dq Ad dV u +???===-μττ1 （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 ； 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； C —单位滤液体积的滤渣质量，kg/m 3。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令： () C r p K s ??=-μ?12 （2） 于是式（1）可改写为： ) (22Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2。 将式（3）分离变量积分，整理得： ()()??=+++ττ022 1d KA V V d V V e e V V V e e （4） 即 τ222KA VV V e =+ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到e τ积分，则： e e KA V τ22= （6） A V q =，式（5）整理为 22e q qq K τ+= （7） 由上述方程可计算在过滤设备、过滤条件一定时，过滤一定滤液量所需要的时间，或者在过滤时间、过滤条件一定时为了完成一定生产任务，所需要的过滤设备大小。 利用上述方程计算时，需要知道K ，e q 等常数，而K ，e q 常数只有通过实验才能测定。 在用实验方法测定过滤常数时，需将上述方程变换成如下形式： 12e q q q K K τ =+ （8） 因此实验时，只要维持操作压强恒定，计取过滤时间和相应的滤液量。以q q τ -作图得

恒压过滤常数测定装置说明书

恒压过滤常数测定 说明书

恒压过滤常数测定实验 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、基本原理 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 ； 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。 对于一定的悬浮液，在恒温和恒压下过滤时，μ、r 、C 和△p 都恒定，为此令： ()C r p K s ??=-μ?12 （2） 于是式（1）可改写为： ) (22 Ve V KA d dV +=τ （3） 式中：K —过滤常数，由物料特性及过滤压差所决定，s m /2 。 将式（3）分离变量积分，整理得： ()()?? =+++τ τ022 1d KA V V d V V e e V V V e e （4） 即 τ222KA VV V e =+ （5） 将式（4）的积分极限改为从0到V e 和从0到e τ积分，则： e e KA V τ22= （6） 将式（5）和式（6）相加，可得： ()()e e KA V V ττ+=+22 （7） 式中：e τ—虚拟过滤时间，相当于滤出滤液量V e 所需时间，s 。 再将式（7）微分，得： ()τd KA dV V V e 22=+ （8） 将式（8）写成差分形式，则 22 e q q q K K τ?=+? （9） 式中：q ?— 每次测定的单位过滤面积滤液体积（在实验中一般等量分配），m 3/ m 2； τ?— 每次测定的滤液体积q ?所对应的时间，s ； q — 相邻二个q 值的平均值，m 3/ m 2。