恒压过滤实验
一、 实验目的
1、熟悉板框压滤的构造和操作方法；
2、测定恒压过滤方程中的常数。
二、 实验原理
板框压滤是间歇操作。一个循环包括装机、压滤、饼洗涤、卸饼和清洗五个工序。板框机由多个单元组合而成，其中一个单元由滤板、滤框、洗板和滤布组成，板框外形是方形，板面有内槽以便滤液和洗液畅流，每个板框均有四个圆孔，其中两对角的一组为过滤通道，另一组为洗涤通道。滤板和洗板又各自有专设的小通道。图中实线箭头为滤液流动线路，虚线箭头则为洗液流动路线。框的两面包以滤布作为滤面，滤浆由泵加压后从下面通道送入框内，滤液通过滤布集于对角上通道而排出，滤饼被截留在滤框内，如图1—1所示。过滤完毕若对滤饼进行洗涤则从另一通道通入洗液，另一对角通道排出洗液，如图2-2-4-2b）所示。
图1—1 过滤和洗涤时液体流动路线示意图
在过滤操作后期，滤饼即将充满滤框，滤液是通过滤饼厚度的一半及一层滤布而排出，洗涤时洗液是通过两层滤布和整个滤饼层而排出，若以单位时间、单位面积获得的液体量定义为过滤速率或洗涤速率，则可得洗涤速率约为最后过滤速率的四分之一。
恒压过滤时滤液体积与过滤时间、过滤面积之间的关系可用下式表示：
（1）
式中：V——时间θ内所得滤液量[m3]
Ve——形成相当于滤布阻力的一层滤饼时获得的滤液量，又称虚拟滤液量[m3]
θ——过滤时间[s]
θe——获过滤液量Ve所需时间[s]
A——过滤面积[m2]
K——过滤常数[m2/s]
若令：q=V/A及qe=Ve/A，代入式（1）整理得：
（2）
式中：q——θ时间内单位面积上所得滤液量[m3/m2]
qe——虚拟滤液量[m3/m2]
K、qe和θe统称为过滤常数。
式（2）为待测的过滤方程，因是一个抛物线方程，不便于测定过滤常数。为此将式（2）微分整理得：
上式以增量代替微分：
（3）
式（3）为一直线方程，直线的斜率为
，截距为
，式中△θ,△q和q均可测定。以
为纵坐标，q为横坐标作图如图1—2所示，由图中直线的斜率和截距便可求得K和qe值。常数θe可在图上取一组数据代入式（3）求取，也可用下式计算：
（4）
最后就可写出过滤方程式（2）的型式。
图1—2 方程（3）图解
板框压滤是间歇式操作，始点和终点数据误差较大，作图时应舍去。又因式（3）中与q为阶梯型函数关系，故作图时先作阶梯线，后经各阶梯水平线中点联直线以求取过滤操作线。
三、 实验流程
实验流程由贮槽、齿轮泵和板框机等组成。滤液量用容量法或重量法测定，如图1—3所示。请注意：齿轮泵是正位移泵，泵出口必须设回流管路进行流量调节。
1—滤浆槽 2—齿轮泵 3—电动机 4—回流阀 5—调节阀
6—压力表 7—板框机 8—压紧螺旋 9—容器 10—磅称
图1—3 板框过滤实验流程图
四、实验步骤
1、熟悉实验流程、板框结构、排列方法。
2、浸湿滤布，拉平后装机，框数宜取两个，螺旋压紧，要保证进滤浆及出滤液的路线畅通，并且板框之间逢隙不漏液。
3、在滤浆槽1内配制10%左右的碳酸钙水溶液50公斤，先人工搅拌均匀，后关调节阀5，开回流阀4，启动齿轮泵2（先转动靠背轮是否灵活后合电开关），进行回流搅拌。
4、作好滤液流量测定准备（用定容量计时法，即滤液每流出1升，计时1次，时间单位为秒）。
5、打开调节阀5，关小回流阀4，把滤浆送进压滤机7，压力表6读数要稳定在0.1MPa左右，过程中若压力指示有波动，可用阀4和阀5调节使之稳定。
6、当滤液出口处滤液呈滴状慢慢滴出时可停止操作，结束实验，先停齿轮泵，后松开机头，取出滤饼放置盘上，清洗滤布和全机。
7、取框1块测量面积，并计算总过滤面积。
8、记下操作压力和滤液温度。
9、归还所借秒表，清理现场。
五、原始数据
过滤面积A=边长×边长-πd²/4
=0.12×0.12-3.141592653×0.0275×0.275/4
=0.013806m²
六、数据处理
q1=△q =
m3/m2
=
s
同理可求得其他各组数据，见上表，用计算机画出
与q的线性曲线，如下图所示：
由直线方程y = 665.52x + 1529.8与方程
相比较，得：
2/K=665.52 → K = 0.003005 m²/s
2qe/K =1529.8 → qe = 2.30 m³/m²
= 2.30×2.30/665.52=0.079 s
则过滤方程的具体形式为：
即： (q+2.30) ²=0.003005×(θ+0.079)
七.结果讨论
（Ⅰ）从上面的数据及所作出的图来看，本次实验存在一定误差，可能有几个方面的原因：
从实验数据上来看：虑浆非常的稀，滤液流出的速度比较慢，用定容量计时法，由于人为操作原因，所量取的一升滤液不够精确，也有些流到了地面；以及计时者的反应时间带来实验误差。
本次实验中即使滤布夹得很紧但是还存在着漏水现象，滤液流完时，并不是很澄清，使得实验误差很大。
滤液流出速度慢也是实验产生误差的原因。
（Ⅱ）思考题：
答:在实验中提高板框压滤机的生产能力的方法有：凡是能提高过滤速度、减少过滤洗涤时间和压滤机重装时间的方法都可行，如：
1、提高过滤速度； 增大过滤压差 ；提高滤液温度，减小滤液黏度 ；对于可压缩滤渣可加入助滤剂，提高滤饼刚性，降低滤饼阻力。
2、减少洗涤时间 ，洗涤液的选择上，可进行实验选择。
3、减少重装时间 ，寻找最简单有效地重装过程。
第二篇：化工原理仿真实验报告
