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

第二篇：真空过滤实验

 实验报告

课程名称：                    指导老师：                成绩：                    

实验名称：                    实验类型：                同组学生姓名：          

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．真空过滤实验，验证过滤基本理论

3.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、实验内容和原理

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，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。

过滤速度计算式：  2-1

()

对2-1式从积分得到(恒压过滤)： 2-2

对2-1式从积分得到: 2-3

2-2+2-3,得到，

 2-4

做线，直线的斜率：S=；截距：I=

则：.

求压缩指数： 2-5,可由lgK-lgΔp直线的斜率求得。

三、主要仪器设备

Figure 1．实验装置流程图

1-恒温滤浆槽; 2─过滤漏斗; 3─搅拌电机; 4─计量筒;

5-─真空压力表; 6─缓冲罐; 7─真空泵.

四、操作方法和实验步骤

4.1操作前准备

1）检查管道接口有无漏气，抱箍有没有松动。

2) 检查设备上各电器设备是工作正常。

3) 检查计量筒刻度是否标记正确。

4) 确认真空泵开关、恒温滤槽加热开关处于关闭状态。

5) 接通电源（把电源插头插到的插座上）。

6) 关闭设备上的所有阀门。

4.2 实验过程操作

1) 配料：配置时，应确认恒温滤浆槽底部皮管不处于排液状态，再加入适量的CaCO3粉末。

2) 搅拌：开启搅拌电机进行搅拌，转速设置在0.08Kr/min之间。

3) 系统抽真空：先打开缓冲罐放空阀，再开启真空泵，然后通过调节缓冲罐放空阀开度，使系统内真空度达到指定值（0.06MPa、0.04MPa、0.02MPa)。

4) 过滤：打开过滤漏斗上的球阀，使滤浆槽内浆液在压强差的推动下通过过滤漏斗过滤，清液流入计量筒内。量筒留有一定的液体作为零液位，高度h0为10mm.在打开过滤漏斗上的球阀的同时开始计时,每次△h 取50mm，根据记录时间算得过滤时间△τ。每个真空度下，测量7-8 个读数即可停止实验。

注意：计量筒内液位不得超过进缓冲罐管口的高度，防止液体吸入真空泵。

6) 实验完成后，停真空泵，关闭过滤漏斗上的球阀，打开放液阀排出计量筒内的清液，留有一定的零液位h0，清洗滤布。清洗完成后进入下一个真空度实验。

4.3 实验结束操作

1) 停真空泵；关闭搅拌电机，切断总电源；

2) 打开计量筒排液阀，排净计量筒内清液

3) 清洗实验设备。

五、实验数据记录和处理

Table 1.实验数据记录表(1-p=0.06MPa, 2-p=0.04MPa, 3-p=0.02MPa,)

                                                

Table 2直线拟合结果

拟合得到的三条直线（y=Sx+I）的线性相关性

:R-Square=0.9969

:R-Square=0.9906

:R-Square=0.9972

Figure 2

Figure 3：lgK-lgp图

直线拟合的参数：I=-9.64423，S=1.18514,R-Square=0.97024

推得s=-0.18514，小于零，判断p=0.02MPa点存在较大实验误差，舍去。

重新计算，

六、实验结果与分析

1.K, qe、τe

由Table 2知，.K, qe，τe三个值表现为与p无关的三个量。可能的原因：

验次数过少，误差影响较大，难以得出K、qe、τe与p的关系。

后一组实验（p=0.02MPa）时，为节约试验时间，Δq取值30mm,小于前两组。

2.压缩系数s分析

实验中最后计算得到的s=0.18644，CaCO3在压力范围7-550kPa的范围内压缩系数的文献值[1]s=0.2,偏差,偏差较小在实验可接受的范围内。

3.实验误差分析

1).实验过程中，清液流入计量筒时液面不稳定，难以准确判断刻度。

2）.系统真空度不稳定，p=0.06MPa, p=0.04MPa, p=0.02MPa时分有+0.003MPa, +0.005MPa, -0.002MPa（开度过大，管道连接处可能有空气进入）的波动。

3）.每次试验结束之后，滤布未清洗干净，导致实验工作点拟合得到的直线与式2-4的偏离。

4）.记录时间时，存在判断误差。

5）.最后一组实验（p=0.02MPa）时，为节约试验时间，Δq取值30mm,小于前两组，因而

七、讨论、心得

1）为什么过滤刚开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？

答：过滤主要在滤饼上进行，过滤刚开始时滤饼还未形成或厚度较小，过滤效果较差，因而滤液浑浊。过滤进行一段时间之后，出现架桥现象，滤饼层厚度增加，滤液变清。

2) 影响过滤速率的主要因素有哪些？当你在某一恒压下所测得的K、qe、τe 值后，

若将过滤压强提高一倍，问上述三个值将有何变化？

答：影响因素：滤液粘度，滤饼厚度，滤饼空隙率，过滤介质性质，过滤操作的压差。

若将过滤压强提高一倍，，s＜1时，K增大，

根据[2]qe是与过滤介质，滤饼性质相关的常数。考虑介质过滤阻力，对于过滤介质有:边界层阻力,即介质本身的原始阻力;由于细小颗粒进入介质所引起的逐渐增加的阻力;3.对流过滤液的阻力。在固定的料浆下, 介质阻力随外加压力的增加呈线性增加, 主要是由于压力加大边界层阻力增加所致 [3]。

由此可以认为qe是与时间有关的量，在过滤过程中qe不断变化，过滤开始时qe迅速增加，而后增加速度减慢最后稳定。Δq相同的前提下， p增大导致总过滤时间减小，推出p增大则qe减小，，不定；当若p较小时，过滤时间趋于无穷，qe值较为稳定，此时可认为qe与p值变化无关，，K变大则变小。

八．参考文献

[1].王中来.滤饼压缩指数概述[J]. 化工装备技术:10(1989)3

[2].何潮洪，冯霄.化工原理[M].科学出版社.2013：130.

[3]. 罗茜. 成饼过滤中过滤介质阻力与堵塞研究的进展[J]. 过滤与分离: 20## Vol.17 No.3