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。
一、 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，m3
τ——过滤时间，s；
A——过滤面积，m2；
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/m2，r=5.0a2（1-ε）2/ε3
r’——单位压差下的比阻，1/m2
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，m3
在恒压过滤时，对（2）式积分可得：
式中，q ——单位过滤面积的滤液体积，m3/m2；
qe——单位过滤面积的虚拟滤液体积，m3/m2；
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，m2/s
K，qe，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，qe，τe，它们只有通过实验才能确定。
对上式微分得：
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 qe /K。在实验测定中，为便于计算，可用增量
替代，把上式改写成
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。
二、 实验装置
三、 实验步骤
1、关闭所有手动阀门，开启总电源开关及仪表电源开关。
2、称取300gCaCO3溶于配料桶中，配制含碳酸钙8%~13%的水悬浮液。
3、料液搅拌：开启空气压缩机，依次打开阀3、2，缓慢打开阀4（以免冲料），将压缩空气通入配料水槽，使CaCO3悬液搅拌均匀。搅拌后，关闭之前打开的所有阀门。
4、安装过滤系统：正确装好滤板、滤框及滤布。滤布使用前先用水浸湿。滤布要绑紧，不能起绉。先使板框合上，然后再压紧。
5、重力灌料：关闭阀2，在压力料槽排气阀16打开的情况下，打开阀4、6，使料浆自动由配料桶流入压力槽至1/2至2/3处，关闭阀4、6。
6、压力料槽搅料：打开阀门3、2，缓慢开启阀门6，缓慢通压缩空气至压力料槽，使容器内料浆不断搅拌，阀门16要不断调节，缓缓排气，至混沌时停止通压缩气体，关闭所有阀门。
7、压力料槽稳压：打开1＃气路，打开阀2、5、7、10、12、13、14，开始实验。
8、开启过滤段阀门，开始计时：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△V变化量。测量8个读数即可停止过滤。（由于实验得到的滤液量比较多，我们采用重量称量，从而算出其体积△V）
9、依次切换到2#、3#气路，压力稳定后重复过滤实验。
10、料液回压：实验完关闭阀2，打开阀4、6，将压力料槽的悬浮液压回配料桶。
11、清洗滤布：打开板框，观察滤饼的形状，用过滤出来的清水洗涤滤布，将水倒回料液槽供下次实验用。
12、关闭空气压缩机电源，关闭仪表电源，打扫卫生。
五、数据记录及处理
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
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）
低压△P1, q~Δt/Δq曲线:
∴y=31967x+2285.3
2/K=31967 2qe/K=2285.3
∴K=6.26*10-5m.s-1 qe=0.0715 m3.m-2 τe= qe /K=1142.2 s
中压△P2, q~Δt/Δq曲线:
∴y=7804x+1766.9
2/K=7804 2qe/K=1766.9
∴K=2.56*10-4 m.s-1 qe=0.226m3.m-2 τe= qe /K=828.8 s
高压△P3, q~Δt/Δq曲线:
由于最后过滤的原料不够，最后2个数据应舍去，避免对实验数据造成影响。
∴y=4094.3x+1652
2/K=4094.3 2qe/K=1652
∴K=4.88*10-4 m.s-1 qe=0.403m3.m-2 τe= qe /K=825.8 s
列表：
六、结果讨论及分析
结果讨论：
由实验计算结果得：随着压力差△P的增大，K逐渐增大，qe也逐渐增大，τe逐渐减小。
误差分析：
（1）板框存在缝隙，会有一部分的滤液流出，尽管被转移到总滤液中，但是还是存在比较大的误差；
（2）在1#气路，操作过程中，出现滤液散出，个别数据偏低，造成实验误差；
（3）实验每次的间隔为20秒，人手操作，每个人对时间的把握不同，也会存在一些误差；
（4）在低压过滤时，个别数据偏离程度较大，不宜采用，应舍去。
七、思考题
（1）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：由公式K=2kΔP1-s，τe=qe/K可知，当过滤压强提高一倍时，K增大，τe减小。
（2）影响过滤速率的主要因素有哪些？
答：过滤压差、过滤介质的性质、构成滤饼的颗粒特性，滤饼的厚度。
（3）为什么过滤开始时，滤液常常有点浑浊，而过段时间后才变清？
答：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，使滤液浑浊，但当形成较密的滤饼后，颗粒无法通过，滤液变清。
第二篇：恒压过滤常数测定计算示例
恒压过滤常数测定计算示例
数据处理
1．数据记录
过滤面积A＝0.025m2
表1 过滤压力△p＝0.2 MPa时
注：初始滤液体积可以500ml来计时、随后滤液体积可以250ml来计时；
过滤压力△p＝0.2 Mpa；每组共测量5~6组数据；
2．数据处理
△qn=△Vn/A、q0=0 m3/m2 、q1= q0+△q1 、q2= q1+△q2
qn= qn-1+△qn、、
n=1/2×(qn-1+qn)；
根据以上公式计算得：
表2 过滤压力△p＝0.1015 MPa时（电脑计算）
在直角坐标系中绘制△τ/△q～的关系曲线，如下
过滤常数S以曲线斜率，以图中取点来算：
由 斜率：
；截距： 
；
则： 
、
、
；
表7（电脑计算）
3.结果分析
过滤系数K与过滤压力△p成正比。△p变大时，K也随着变大；△p变小时，K也随着变小
4.思考题1、2、3
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。
图1 板框压滤机过滤流程