江苏大学实验报告

姓名：##    学号：##   专业班级：食品1001

                 过滤实验

一、实验目的

1、熟悉板框压滤机的结构；

2、学会板框压滤机的操作方法；

3、测定一定物料恒压过滤方法中的过滤常数K和，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，将固体从液体或气体中分离出来的过程。在势能差不变的情况下，单位时间通过过滤介质的液体量也在不断下降，即过滤速度不断降低。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/(Adτ），式中A代表过滤面积m2，τ代表过滤时间s，V代表滤液量m3。

  影响过滤速度的主要因素除势能差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液（含有固体离子的流体）性质、悬浮液温度、过滤介质的阻力等，故难以用严格的流体力学方法处理。

在低雷诺系数下，可用康采尼（Kozeny）的计算式，即:

      

对于不可压缩的滤饼，由上式可以导出过滤速率的计算式为：

      

式中：=Ve/A，Ve为形成与过滤介质相等的滤饼层所得到的滤液量m3；r为滤饼的比阻1/m2；v为单位体积滤液所得到的滤饼的体积m3/m3；u为滤液的粘度Pas；K为过滤常数m2/s。

在恒压过滤时，上述微分方程可得：q2+2qqe=Kτ。

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：

      

若在恒压过滤的时间内已通过单位过滤面的滤液q1,则在τ1至及q1至q2范围内将上述微积分方程积分整理后得：

上述表明q-q1和/（qq1）为线性关系，从而能方便的求出过滤常数K和qe。

      用最小二乘法回归直线方程时，设回归方程为y=α+βx，β=[（xy)平均-x平均y平均]/[（x2)平均-(x平均）2],α=y平均-βx平均。

三、实验装置和流程

1、装置： 配料桶、供料泵、圆形过滤机、滤液计量筒、空气压缩机

2、实验流程

  

四、实验操作步骤及要点

1. 实验可选用CaCO3粉末配制成滤浆，其量约占料桶的2/3左右，配制浓度在8.0B°左右（约10%，wt）。

2. 料桶内滤浆可用压缩空气和循环泵进行搅拌，桶内表压强控制在0～0.1MPa，不能超过料桶承受的压强0.14MPa。

3. 滤布在装上之前要用水浸泡。

4. 实验操作前，应先让供料泵通过循环管路，循环操作一段时间，过滤时也要保证料液循环。结束后，应关闭料桶上的出料阀，打开旁路上清水管路清洗供料泵，以防止CaCO3在泵体内沉积。

5. 实验初始阶段不是恒压操作。因此可采用两只秒表交替计时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间τ1和相应滤液量q1.过滤压强不要超过0.08MPa。

6. 当滤液量很少时，滤渣已充满滤框后，过滤阶段可结束。

五、实验数据记录和处理

过滤物系：轻质碳酸钙            计量筒：500ml量筒、250ml量筒  

原板过滤器直径：内径150mm     框厚：2cm

滤操作压：0.07Mpa             料液浓度：8%  料液温度：24                                                                          

六、实验数据处理

以序号三为例，写出计算过程

   

七、实验结果及讨论

1、根据直线的斜率和截距求出K和qe,并写出恒压过滤方程。

Y=3263.3x+273.39

恒压过滤方程为：

2、用最小二乘法求取斜率和截距并由此求出K和qe，与图解求出的比较。

β=[（xy)平均-x平均y平均]/[（x2)平均-(x平均）2]=3300.83,

α=y平均-βx平均=268.81

求出很接近，所以满足。

3、本实验如何洗涤滤饼？

  答：滤饼取下先回收滤饼中残留的滤液，再将滤饼放入清水中清洗。

4、本实验如何吹干滤饼？

   答: 用吹风机吹干或放置空气中自然干燥。

5、在本实验装置上如何测定滤饼的压缩指数s和物料特性常数k?

   答：改变实验所用的过滤压差，可测的不同的K值，由过滤常数的定义式得: K＝2k△p1-s ，两边取对数: lgK＝(1-s)lg(△p)＋lg(2k)                       

当s＝常数，k＝常数时，K 与△P的关系，在双对数坐标上标绘是一条直线。直线的斜率 1-S，由此可计算出压缩性指数 S，截距是2k，从而求得物料特性常数 k 和压缩指数s。

第二篇：化工原理 实验讲义实验3 过滤实验(修改)

实验3   过滤实验

一﹑实验目的

1.         了解过滤机的构造﹑流程﹑操作原理，掌握过滤的操作方法；

2.         测定恒压过滤时的过滤常数K，qe，s；

3.         测定洗涤速率并验证最终速率和洗涤速率的关系。

二﹑基本原理

在恒压过滤时，其过滤速率方程式为：

                               (3-1)

    将上述方程积分可得：

                                              (3-1a)

或                                                         (3-1b)

式中：V—τ时间内的滤液体积，m3，由计量筒测定；

Ve—虚拟的滤液体积，它是形成相当于滤布阻力的一层滤渣时，应得到的滤液体积，m3；

A—过滤面积，m2，现场测定；

K—过滤常数，m2/s；

τ—过滤时间，s，由秒表测定；

q=V/A，即单位过滤面积的滤液体积， m3/m2；

qe=Ve/A，即单位过滤面积的虚拟滤液体积，m3/m2。

由(3-1b)有：

                                                     (3-2)

式(3-2)表明与q成直线关系，其斜率为， 截距为。

如果在恒压过滤前的τ1时间内已通过了q1的滤液量，则在τ1至τ和q1至q的范围内将3-1积分，得到：

                          (3-3)

将上式两边同时除以，则 (3-3)改写为

                                （3-4）

式(3-4)表明与（q+q1）成直线关系，其斜率为， 截距为。

如果滤饼是可以压缩的，则可在实验中改变过滤压力（差），测得不同K值，由K的定义式，两边取对数有：

                                    （3-5）

将K与Δp在双对数坐标上绘图的一直线，直线的斜率为(1-s)，由此可得滤饼的压缩指数s，进而可求滤饼的比阻。

三﹑装置与流程

1. 板框过滤装置(Ⅰ)

本实验装置由调料桶、贮浆罐、板框过滤机、量筒等几部分组成，其流程如图3.5所示。

将悬浮在调料筒内调匀后，放入贮浆罐2内，由压缩空气将料液压入过滤机3中，滤液排出量用量筒进行计量，洗涤滤饼时用压缩空气将贮水桶5中的水压入过滤机进行洗涤。操作压力由压力定值器控制。

图3.5  板框过滤实验装置

1—调料桶；2—贮浆罐；3—过滤器；4—滤液计量筒；5—贮水桶；

6,7—压缩空气进口阀；8—滤浆进口阀；9—洗水进口阀；10—滤液出口阀；11—压力表

2. 卧式圆形过滤装置(Ⅱ)

卧式圆形过滤装置由圆形过滤器、贮浆罐、泵、量筒等组成，其流程如图3.6所示。

图3.6   卧式圆形过滤装置

1—贮浆罐；2—循环泵；3—过滤器；4—滤液计量筒；

5—加料口；6—循环阀；7—过滤阀；8—压力表；9—排污阀

将配好的料浆倒入贮浆罐内，由泵将料浆送入过滤器中，滤液排出量用量筒进行计量。

四、操作步骤

1.  装置(I)

(1)   熟悉过滤实验的装置与流程，检查各阀门的启闭是否正确，然后用碳酸镁和水配成滤浆，其浓度在5%(质量百分率)左右。

(2)   安装时先湿透滤布，再将湿滤布覆以滤框的两侧，滤布孔要对准滤机孔道，表面要拉平整，不起皱纹；板和框按板框的镏数以1-2-3-2-1······的顺序排列，最后用压紧螺杆压紧板和框。

(3)   将滤浆导入贮浆罐，开动搅拌机，使滤浆浓度均匀。

(4)   启动压缩机，待压缩机运行正常后，调节空气减压阀，一般减压阀的压力控制在0.1MPa，并保持压力稳定，使系统在此压力下进行恒压过滤。

(5)   当压力恒定，开启阀门8和10，开始过滤。当有滤液流出时即开始记录时间，连续计量一定滤液量所需时间。记录数据之前，要根据过滤面积A与量筒体积大小，选定一个合适的ΔV值，一般每收集100 mL滤液记一次时间，启动秒表的同时，记下量筒中滤液的体积。当量筒中滤液体积每增加一个ΔV值时，记下秒表的时间，重复操作。

(6)   当滤液一滴一滴缓慢流出时，表示滤渣已充满框，过滤阶段可告结束。

(7)   如在不同的恒定压力下进行过滤实验，其滤浆浓度大体上维持不变，并重复步骤(3)、(4)、(5)、(6)。

(8)   若需测定洗涤速度，可在过滤终了时通入洗涤水，并记录洗涤水量和时间，即可算出洗涤速度。

(9) 过滤结束后，将滤饼倒回配料桶后，清洗过滤器。

2.    装置(Ⅱ)

(1)   将MgCO3粉末配成滤浆，其量约占贮浆罐2/3，配制浓度为5%左右；

(2)   按正确的顺序安装好过滤器；

(3)   开供料阀，通过循环管路搅拌一段时间，约15分钟后停泵；

(4)   贮浆罐里压力控制在0.1MPa；

(5)   用压缩空气将料浆压向过滤器过滤，过滤开始不是恒压操作。采用二只秒表交替记时，记下时间和滤液量，并确定恒压开始时间和相应滤液量q；

(6)   当滤液滤液一滴一滴缓慢流出时，表示滤渣已充满率框，过滤阶段可告结束；

(7)   过滤结束后，将滤饼倒回配料桶后，清洗过滤器.

五、实验记录与数据处理

数据记录和处理如表3-1所示.

表3-1   过滤实验数据记录表

过滤面积：      m2 

滤浆MgCO3的质量分率：   %

        

六、实验报告

按正规要求的格式书写实验报告，书写本实验报告时，还应注意以下事项：

(1)   以累计滤液量q和时间τ作图；

(2)   以τ/ q对q作图求出K、qe，或以(τ-τ1)/(q-q1)对(q+q1) 作图求出K、qe，并写出完整的过滤方程式；

(3)   求出洗涤速度，并和最终过滤速率比较。

七、思考题

1  为什么过滤开始时滤液常常有些混浊，待过滤一段时间后才能澄清?

2  恒压过滤中，为什么初期阶段不采用恒压操作?

3  滤浆浓度和过滤压强对K值有何影响?

4  恒压过滤时，欲增加过滤速率，可行的措施有哪些?

5  当操作压强增加一倍时，其K值是否也增加一倍?要得到同样的滤液量，其过滤时间是否应缩短一半?